WO2023006568A1 - Stator assembly having efficient cooling, and electric machine having a stator assembly of this type - Google Patents

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WO2023006568A1
WO2023006568A1 PCT/EP2022/070469 EP2022070469W WO2023006568A1 WO 2023006568 A1 WO2023006568 A1 WO 2023006568A1 EP 2022070469 W EP2022070469 W EP 2022070469W WO 2023006568 A1 WO2023006568 A1 WO 2023006568A1
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WO
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stator
shell
cooling channel
tool
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/070469
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Inventor
Philip Dötschel
Timo Wehlen
Eckhardt LÜBKE
Ulrich Kehr
Alexander Strobel
Rico Zeiler
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14Casings; Enclosures; Supports
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/08Insulating casings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225Terminal boxes or connection arrangements

Definitions

  • the invention relates to a stator arrangement for an electrical machine having a stator with stator slots and wire windings arranged in the stator slots, the stator being embedded in a casing made of a duroplast, and the stator and the casing being arranged in a housing enclosing the casing.
  • the invention further relates to an electrical machine with such a stator arrangement and with a rotor.
  • the invention also relates to a method for producing such a stator arrangement.
  • the wire windings are designed with flat wire in order to achieve a high slot fill factor, so that there is sufficient installation space for cooling channels in the stator slots next to the wire windings.
  • These cooling channels are formed by a suitably shaped tool with lances that engage in the stator slots.
  • the stator can then be cooled with liquid by means of these cooling channels, so that sufficient heat can be dissipated to provide an inexpensive plastic housing without further cooling.
  • the disadvantage is that the production of cooling channels in the stator slots is very complex and requires expensive tools that are prone to damage. Furthermore, the geometry to be produced by means of the transfer molding process is complicated and to this extent prone to the formation of defects. Cooling ducts in the stator slots are also associated with high pressure losses, depending on the duct cross section.
  • a traction machine for example, is understood here as an electrical machine. This can be formed, for example, as a synchronous or asynchronous machine.
  • the invention relates in particular to electrical machines designed as internal rotors. Within the meaning of the invention, the entirety of the in understood the rotating parts of the electric machine. In particular, rotor laminations, the rotor shaft and balancing disks belong to the rotor.
  • a shell is understood to mean a layer of material on the surface of the stator, which is produced in particular by means of an injection molding process.
  • the stator is completely covered by the casing and is completely sealed off from the environment by the latter.
  • the stator has the basic shape of a cylindrical sleeve, with the sleeve corresponding to this basic shape.
  • the shell is in particular on all surfaces of the stator and also fills out smaller interior spaces on their surface, but not the cylindrical space enclosed by the stator, which is provided for a rotor.
  • the shell encloses exposed end windings of the stator winding at the axial ends of the stator, with the shell material also filling in between spaces between the wires of the end windings.
  • the casing is provided in such a way that no component of the stator is accessible from the outside and in particular cannot be reached by a liquid. The stator is thus encapsulated in the shell.
  • the shell partially covers the stator, so that, for example, part of the outer lateral surface of the stator is exposed.
  • the shell then seals the stator in the areas in which it covers it from the environment.
  • a separate seal is then provided for exposed areas, for example a flat seal, which is arranged between the shell and the housing or between the shell and an end shield.
  • the exposed surfaces serve, for example, for direct torque support of the stator in the housing, for example by means of a press fit with which the housing sits on the upper surface of the stator.
  • the windings and in particular the winding heads are completely covered by the sheath.
  • Phases of the stator or contact ends of these phases can break through the shell and protrude from the shell. Openings provided for this purpose are preferably provided in such a way that no liquid can penetrate to the stator, for example by seals provided there, or by the breakthroughs are in liquid-free areas of the electrical machine.
  • the shell is preferably produced by an injection molding process, in which case an injection molding tool is designed in such a way that it forms a free space as a negative for the shell.
  • the free space is then completely filled with a duroplast.
  • the spraying process is particularly preferably a transfer molding process.
  • the duroplast preferably has good thermal properties, in particular high temperature resistance and good thermal conductivity. Furthermore, the thermoset preferably has good viscous properties before curing, in particular a low viscosity.
  • the housing encloses the shell or the stator and the shell. This is to be understood in such a way that the housing encloses the casing radially on the outside around the entire circumference at least over part of the axial length of the casing. In particular, the housing encloses the shell over its entire axial length around the entire circumference.
  • the housing can also completely or partially enclose the shell on one axial end face or on both axial end faces, it being possible for the housing to have a multi-part design in the case of a two-sided design.
  • the outer surface of the casing, on which the radial direction is perpendicular, is understood to be the lateral surface of the casing.
  • a stator arrangement mentioned at the outset is characterized in that a first cooling channel geometry is provided on an outer lateral surface of the shell to form a first cooling channel running in the axial direction.
  • the axial direction here is the axial direction of the stator, which usually coincides with the axial direction of the entire electrical machine.
  • the cooling channel is therefore on the lateral surface in the longitudinal direction, that is to say in the direction of the usually greatest extension of the casing from one end winding to the other end winding educated.
  • a plurality of first cooling channel geometries are preferably provided for the formation of a plurality of cooling channels distributed around the circumference and formed parallel to one another. Depending on the performance requirements, all or some of these channels can also be connected in series with one another. An arrangement is preferred in which the cooling channels on the stator casing are all connected in parallel.
  • a coolant that runs through the first cooling channel absorbs heat directly at the stator and thus advantageously enables efficient cooling of the stator arrangement or an electrical machine formed therewith. Further cooling, in particular cooling provided in the area of the rotor of the electrical machine, can be dispensed with depending on the continuous power requirement. Depending on the continuous power requirement, the wire windings of the stator are also cooled sufficiently efficiently in part via the first cooling channel and do not have to be cooled separately, especially in the case of low cooling requirements. Furthermore, an embodiment of the housing from a cheap material that is not very heat-resistant is advantageously possible.
  • the cooling channel is easy to manufacture. In addition, it is ensured that no cooling liquid reaches the electrical components of the stator. Due to the axial alignment of the first cooling channel, a coolant experiences a low pressure loss when flowing through the first cooling channel.
  • the cooling channel geometry preferably has a rectangular or at least partially round cross section.
  • the cooling channel can also have cooling ribs, ie before cracks on the shell that protrude into the cooling channel.
  • a coolant flows in and/or outflows to the first cooling channel radially through a corresponding through-opening in the housing.
  • an inflow and/or outflow takes place in the axial direction on an end face of the housing, with the housing also having at least one passage opening for the inlet of the cooling medium on the corresponding end face or casing side, depending on the design of the housing.
  • inflow is radial and outflow is axial or vice versa.
  • the first cooling channel geometry is formed with a closed cross section within the shell. Such a geometry is produced, for example, with an injection mold that has axial lances that are surrounded by the thermoset during the injection process and then removed.
  • the cooling channel is designed for efficient cooling on the outer lateral surface of the stator, with the cooling channels being closed so that no further sealing of the cooling channels has to be provided.
  • the first cooling channel geometry is formed on the outer lateral surface of the shell and forms the first cooling channel with the housing.
  • the tool for forming the shell is simple in design and no internal geometries have to be formed in the shell. Meanwhile, the stator cooling is just as efficient due to the first cooling channel formed directly on the outer lateral surface.
  • the housing preferably forms the first cooling channel with the first cooling channel geometry by closing the first cooling channel geometry, which was previously open at least on one outer side, thus forming at least one side wall in the cross section of the first cooling channel.
  • the housing is preferably designed to be smooth on its inner lateral surface in a simple manner, so that the geometry of the housing is very simple and it can be produced inexpensively.
  • the housing can also have more complex geometries which, together with the first cooling duct geometry, form the first cooling duct.
  • the housing forms, for example, a plurality of side walls or parts thereof of the first cooling channel.
  • the housing is then preferably also produced by means of an injection molding process.
  • a second cooling channel geometry is provided on at least one end face of the shell to form a second cooling channel, with the second cooling channel being connected to the first cooling channel.
  • a second cooling channel geometry is formed with a closed cross section within the shell.
  • the second cooling channel geometry forms with the housing or another component a second cooling channel.
  • the second cooling channel is arranged in the area of the winding heads and can absorb waste heat generated there directly. The electric machine is thus cooled more efficiently.
  • the second cooling channel geometry is particularly preferably designed in a spiral shape, so that the coolant circles the stator several times in order to flow along between the radially inner and the radially outer edge of a winding overhang. In this way, a particularly efficient cooling of the end winding or the end windings is created.
  • a further component is, for example, an end shield which is fastened to the housing at one axial end and has or forms a bearing mount for the rotor.
  • the shell is designed with a second cooling channel that projects radially inward beyond the stator, so that the second cooling channel is formed within the end windings and/or on axial end faces of a rotor arranged there. In this way, the cooling can be further improved.
  • the outer casing of the stator is preferably cooled in a first load case, depending on the speed, while in a second load case the end windings are preferably cooled.
  • coolant flows through the first and second cooling channel or areas with preference or as a secondary priority.
  • the flow direction of the coolant is reversed, with the coolant being colder on the inlet side than on the outlet side.
  • the cooling channels have several inflow or outflow points, which are connected to one another depending on the load case, so that some areas of the cooling channels lie between the respective inflow and outflow and other areas do not.
  • the shell between the cooling channel and the stator prefferably be as thin-walled as the duroplastic material properties permit or as thin as possible. how it can be realized in the manufacturing process. In this way, the heat transfer between the stator and the cooling liquid has the highest possible heat transfer coefficient. At the same time, the shell is made of a duroplast with the highest possible coefficient of thermal conductivity.
  • the stator has at least one depression or one projection on a surface area for torque support of the stator in the casing.
  • the indentation or the projection expands in the axial direction, ie it is designed as a groove or rib.
  • the shell forms a form fit in the circumferential direction with this indentation or this projection, so that the stator cannot rotate relative to the shell.
  • the sleeve has at least one depression or one projection on an outer lateral surface for torque support of the sleeve in the housing.
  • this Vertie expands tion or this projection in the axial direction, so it is formed as a groove or rib.
  • Such a cooling channel can be provided in a particularly simple manner on the outer lateral surface of the casing by extending the first cooling channel in an axial direction as well.
  • a depression or a projection is formed, for example, by the tool having a corresponding projection or a corresponding depression.
  • Twisting of the sleeve in the housing is prevented when the sleeve is arranged in the housing in such a way that the depression or the projection interacts with a corresponding counter-geometry of the housing.
  • It can also be formed in particular as ribs on the shell, two projections between which a space for engaging a projection formed on the housing is formed, or on the housing two projections are formed in particular special as ribs, between which a space for engagement a projection formed on the shell.
  • a plurality of indentations or projections distributed around the circumference are preferably formed on the casing.
  • a seal is arranged on at least one surface of the sleeve to seal the sleeve relative to the housing or another component.
  • an O-ring is arranged on the outer surface of the shell, which rests against the Ge housing.
  • an O-ring is also arranged, for example, on a front side of the shell, which bears against a bearing plate.
  • an O-ring or a shaft sealing ring is also arranged, for example, on an inner lateral surface of the casing, which bears against the rotor, the housing or another component.
  • phases of the stator are passed through the casing. Connections of the windings or of groups of windings are understood here as phases.
  • the passage is preferably designed in such a way that no liquid can get through between the phase and the shell, for example by providing a seal there, for example a silicone seal.
  • the phase ends ie the part of the phases protruding from the shell, are arranged in an area in which no liquid is conducted. For example, this area is separated by one or more seals from other areas in which liquid is conducted, such as the cooling channels.
  • connection element is provided on phases of the stator, the connection element being embedded in the casing.
  • a connecting element is, for example, a terminal plate on which connections for cables or plugs are provided.
  • the connecting element is then embedded with the stator in the casing and preferably sealed by it, with the connections being exposed in such a way that lines can be connected to them from the outside, in particular by means of plugs.
  • the connections can remain free during the manufacture of the shell or be subsequently exposed, for example with a machining process.
  • the connections are in an area in which no liquid is routed.
  • a cover is arranged on the end face of the rotor, which at least partially protrudes beyond the rotor in the radial direction, with a third cooling channel geometry being provided in the cover to form a third cooling channel, and with the third cooling channel being connected to the first and/or the second cooling channel connected is.
  • the third cooling channel geometry is particularly preferably formed on an end face of the cover and forms the third cooling channel with the housing or a further component.
  • the casing can be designed in such a way that the rotor can be installed by pushing it in in the axial direction, with the cover then being arranged over the end face of the rotor.
  • the third cooling duct then ensures efficient cooling of the rotor and the end winding on this side.
  • the third aspect of the invention relates to a method for producing a stator arrangement as described above, wherein a stator is enclosed by an at least two-part tool and is centered in the tool so that there is a free space between the stator and the tool, and the free space is filled with a duroplast by means of an injection molding process to form a shell covering all or part of the stator, removing the tool and placing the stator with the shell in a housing surrounding the shell.
  • the tool according to the invention has projections and/or indentations on a surface corresponding to the outer lateral surface of the shell, such that a first cooling channel geometry is formed on an outer lateral surface of the shell when the injection molding process is carried out.
  • the stator is enclosed in the tool.
  • the tool has a central cylinder which engages in the stator and, in addition, a sleeve which encompasses the stator, and end parts which terminate in the cylinder and the sleeve in the axial direction.
  • the basic geometry is modified in such a way that projections and recesses are provided where, for example, winding heads or a connecting element are or will be encompassed.
  • the tool also has geometries on its surfaces as a negative for the formation of cooling channel geometries and indentations or projections for torque support for corresponding designs of the stator arrangement.
  • the tool consists of two or more parts, at least one part of which is positioned on the stator in the axial direction. In a further embodiment, at least one part, for example a half-shell, is positioned on the stator in the radial direction. In a further embodiment, the tool consists of several parts, which are positioned partly radially and partly axially on the stator.
  • the first cooling channel geometry is either one that forms the first cooling channel itself or one that forms the first cooling channel together with the housing.
  • the spraying process is a transfer molding process.
  • a molding or a certain number of tablets of the starting material is placed in a cavity formed in the tool. This cavity is connected to the free space via channels.
  • the molded part or the tablets are then liquefied and pressed via the channels into the free space by means of a stamp at comparatively high pressure and high temperatures.
  • the starting material then hardens under the existing pressure in the free space.
  • the process can also be followed by post-curing of the thermoset.
  • the tool has centering means which bear against the stator at at least two points in order to center it with respect to the tool, ie to position it in the radial, axial and circumferential directions.
  • the centering means remain on the stator during the injection molding process, with a shell then being formed is formed, which does not completely cover or seal the stator. This is provided for example when the stator is intended to be supported directly in the housing.
  • the centering means are removed while the free space is being filled in such a way that the space freed up by the centering means when they are removed is filled with duroplast.
  • the centering means are then, for example, pins that press radially onto the stator and are pulled away from the stator in the radial direction as soon as the stator is centered in the tool by the duroplast that has already been injected, but before it has hardened.
  • the duroplast then forms an uninterrupted shell in which material is also formed where the pins were previously arranged. In this way, centering of the stator is ensured, while an uninterrupted, sealed envelope can be created.
  • the tool has through-openings through which the phases of the stator or connections connected to the phases are passed, the clear surface of the through-openings remaining after the phases or the connections have been passed being closed by means of a sealant.
  • This sealant such as a silicone cushion, is preferably located before, in or after the recess in the tool before the phases are carried out. Alternatively, the sealant can also be applied later.
  • thermoset is thus prevented by the sealing means from escaping at the through-openings during the injection molding process, but encloses the phases or terminals in a sealed manner. Contact ends of the phases or terminals are then accessible from outside the shell and, in the case of the phases, for example, are provided with a terminal element that is then arranged outside the shell.
  • the diameter of the through-openings can be significantly larger than the diameter of the phases or connections, so that after the phase has been carried out sen or connections there is enough space to insert a sealant.
  • the through-openings can also have depressions, for example pockets, on the inside or outside, in which a sealant can be arranged.
  • phases of the stator are first embedded in the shell and then exposed. This is done, for example, by means of a machining process. Then no through opening has to be provided in the tool.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a perspective view of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a second embodiment
  • FIG. 3 shows a cross-sectional illustration of an electrical machine according to the second aspect of the invention in a preferred embodiment
  • FIG. 4 shows a plan view of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a third embodiment
  • FIG. 5 shows a section of a cross-sectional illustration of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a fourth embodiment
  • FIG. 6 shows an exploded view of a stator with a two-part tool for carrying out a method according to the third aspect of the invention
  • 7 shows a section of a cross-sectional illustration of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a fifth embodiment
  • FIG. 8 shows a cross-sectional illustration of a three-part tool for carrying out a method according to the third aspect of the invention.
  • FIG. 9 shows a detailed view of two passage openings in a tool part with phases carried out in two different embodiments.
  • the shell 1 shows a stator arrangement 100 without a housing, the stator arrangement 100 having a stator embedded here in a casing 1 and thus covered, and the casing 1 .
  • the shell 1 has an outer lateral surface 1a, a first end face 1b, an inner lateral surface 1c and a second end face 1d which is covered here.
  • Below the outer lateral surface 1a and the inner lateral surface 1c the respective lateral surfaces of the stator are arranged, the stator having winding heads on the front side, one of which is below the front side 1b of the shell 1.
  • a formation 1e is formed on the shell 1, which encloses a connection element hidden underneath. Only connections 2 can be recognized from the connection element.
  • the shell 1 On its outer surface 1a, the shell 1 has projections 3a, 3b arranged in pairs, which extend in the axial direction along the shell, with a depression 4 being formed between each pair of projections 3a, 3b, which serves to there engages a projection of a housing, not shown, to ensure a torque support and centering between the case 1 and the housing.
  • first cooling channel geometries 5a are formed in the axial direction, which form a first cooling channel 6a extending in the axial direction with the housing (not shown) that spans them for liquid cooling of the stator.
  • a first O-ring 7a is provided as a seal at one axial end of the projections 3a, 3b at the level of the winding head there, and on the side of the first O-ring 7a facing the end face 1b Cooling liquid passed through a radial opening in the housing into the cooling channel 6a. The cooling liquid then flows through the first cooling channel 6a in the direction of the end face 1b of the shell 1.
  • a second cooling channel geometry 5b is formed on the end face 1b, which forms a second cooling channel 6b running spirally from radially outside to radially inside with the housing lying there.
  • An outlet for the coolant is provided radially on the inside of the housing.
  • a second O-ring 7b is provided on the inner lateral surface 1c, which seals the second cooling channel 6b in relation to a rotor (not shown).
  • FIG. 2 shows a stator arrangement 200, which essentially corresponds to the stator arrangement 100, with no connection element being provided on the stator in this embodiment and accordingly a formation 1e not being formed on the casing 1.
  • FIG. 2 shows a stator arrangement 200, which essentially corresponds to the stator arrangement 100, with no connection element being provided on the stator in this embodiment and accordingly a formation 1e not being formed on the casing 1.
  • Fig. 3 shows an electrical machine 300 with a stator assembly 400 with a stator 10 on which winding heads 11a, 11b are formed, a shell 1 and a housing 12.
  • the electrical machine 300 also includes a rotor 13, comprising balancing disks 13a on its axial ends, which is net angeord on a shaft 14, and a cover 15 on the face side of the rotor 13.
  • a bearing plate 16 At a second end formed there 1 d of the shell 1, the shell 1 is covered by a bearing plate 16.
  • a first cooling channel geometry 5a is formed on the outer lateral surface 1a of the shell 1a and, together with the housing 12, forms a first cooling channel 6a.
  • a second cooling channel geometry 5b is formed, which forms a second cooling channel 6b with the housing 12, which is connected to the first cooling channel 6a.
  • a third cooling channel geometry 5c is formed directly below in the cover 15, which forms a third cooling channel 6c with the housing 12, which is connected to the second cooling channel 6b (not shown in detail here).
  • On the second end face 1d of the shell 1 is also a fourth cooling chamber nalgeometrie 5d formed, which forms a fourth cooling channel 6d with the bearing plate 16, which is connected to the first cooling channel 6a and extends to below the first end winding 11a.
  • seals 17a are designed in particular as O-rings, in order to seal off the cooling channels from the outside and/or from other parts of the electrical machine.
  • the shaft 14 is, however, not shown here, mounted on the one hand in the housing 12 and on the other hand in the bearing plate 16 .
  • FIG. 4 shows a stator arrangement 500 without a housing 12 in a plan view.
  • the outer jacket surface of the stator 10 is exposed in a central region, with a first cooling channel geometry 5a being formed in the casing 1 next to this exposed surface.
  • the central area is surrounded by a seal 17b, which is designed in particular as a flat seal and seals against the housing 12.
  • the exposed area is provided so that the housing 12 bears against the outer lateral surface of the stator 10 by means of a press fit, with a torque support of the stator 10 in the housing 12 being realized via the press fit.
  • FIG. 5 shows a sectional view through a stator arrangement 600 in a further embodiment without the housing 12 shown.
  • the stator 10 has stator laminations 10a in which stator slots 10b are formed, in which wire windings 18 in turn run.
  • the stator laminations 10a also have depressions 19 on an outer surface, in which material of the shell 1 is formed. In this way, the stator 10 is supported in the casing 1 in a torque-proof manner.
  • a direction of the force acting between the shell 1 and the stator laminations 10a is indicated by a force arrow.
  • FIG. 6 shows a stator 10 with a tool 20 arranged around it, which consists of a first tool shell 20a and a second tool shell 20b.
  • the first tool shell 20a has a cylindrical projection 21 and a front shoulder 22 which engages in the interior of the stator 10.
  • the second tool shell 20b is designed as a hollow cylinder and encloses the stator 20. It also has an end wall, which cannot be seen here, on the outer end face. Between the tool shells 20a, 20b, or the tool 20, when this is closed, and the stator 10 creates a free space, which is then filled in a transfer molding process with a thermoset to form the shell 1 out.
  • Fig. 7 and Fig. 8 show another embodiment of a stator assembly 700 in a sectional view and a tool 23 for producing such a stator assembly 700.
  • the shell 1 is formed only in the first peripheral sections 24a, while in the second peripheral sections 24b the outer surface of the stator 10 is exposed. In these second peripheral sections 24b, the stator 10 is directly connected to the housing 12 for torque support.
  • First cooling channel geometries 5a are formed in the shell 1 and form a closed first cooling channel 6a. The first cooling channel 6a is thus formed without the housing 12 being involved.
  • FIG. 8 shows a tool 23 for forming such a shell 1, which consists of a first tool shell 23a, a second tool shell 23b and a third tool shell 23c.
  • the tool shells 23a and 23b essentially correspond to the tool shells 20a and 20b in FIG. 6, with the second tool shell 23b not completely encompassing the stator 10 on the outside.
  • An outer wall for the tool 23 is instead formed by the third tool shell 23c.
  • the tool shell 23c can also be made in two parts.
  • the first tool shell 23a also has lances 25, by means of which the cooling channel geometries 5a or the cooling channels 6a according to FIG. 7 are formed.
  • projections 26 are provided on the second tool shell 23b in order to form cooling channel geometries on the shell 1 below the first end winding 11a, approximately as shown in FIG.
  • Fig. 9 shows a detailed view of through-openings 27a, 27b in two under different geometries in a tool end face, for example in a second tool shell 20b according to FIG.
  • the clear areas remaining between passage openings 27a, 27b and phases 28 can be rau ms be closed with Duroplast by a seal, not shown, such as an elastomer or silicone seal.
  • Tool a first tool shellb second tool shell cylindrical projection shoulder tool a first tool shellb second tool shellc third tool shella first peripheral portionb second peripheral portions

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Abstract

The invention relates to a stator assembly (100, 200, 400, 500, 600, 700) for an electric machine (300), comprising a stator (10) with stator slots (10b) and wire windings (18) disposed in the stator slots (10b), wherein the stator (10) is embedded in a shell (1) made of a thermosetting resin, and wherein the stator (10) and the shell (1) are disposed in a housing (12) which surrounds the shell (1). According to the invention, a first cooling channel geometry (5a) is provided on an outer lateral surface (1a) of the shell (1) in order to form a first cooling channel (6a) running in the axial direction. The invention also relates to an electric machine (300), comprising a stator assembly (100, 200, 400, 500, 600, 700) of this type, and to a method for producing a stator assembly of this type.

Description

Statoranordnung mit effizienter Kühlung sowie elektrische Maschine mit einer solchen Statoranordnung Stator arrangement with efficient cooling and electrical machine with such a stator arrangement
Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Maschine mit einem Stator mit Statornuten und in den Statornuten angeordneten Drahtwicklungen, wobei der Stator in einer Hülle aus einem Duroplast eingebettet ist, und wobei der Stator und die Hülle in einem die Hülle umschließenden Gehäuse angeordnet sind. Weiter hin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer solchen Statoranord nung und mit einem Rotor. Letztlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Her stellung einer solchen Statoranordnung. The invention relates to a stator arrangement for an electrical machine having a stator with stator slots and wire windings arranged in the stator slots, the stator being embedded in a casing made of a duroplast, and the stator and the casing being arranged in a housing enclosing the casing. The invention further relates to an electrical machine with such a stator arrangement and with a rotor. Ultimately, the invention also relates to a method for producing such a stator arrangement.
Gattungsgemäße Statoranordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden bei elektrischen Maschinen eingesetzt, beispielsweise bei Traktionsmaschi nen, die zum Antrieb von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Bei solchen Statoran ordnungen bzw. elektrischen Maschinen entsteht beim Antrieb Abwärme aus Verlust leistungen, die aus der elektrischen Maschine abgeführt werden muss. Dazu sind beispielsweise als Kühlmantel ausgebildete Gehäuse mit darin vorgesehenen Kühl kanälen bekannt, bei denen die Abwärme jedoch vergleichsweise ineffizient abge führt wird. Da es jedoch grundsätzlich angestrebt wird, elektrische Maschinen mög lichst kompakt zu bauen, bei Flüssigkühlungen eine strikte Abdichtung zwischen elektrischen Bauteilen und der Kühlflüssigkeit zu gewährleisten ist und zudem we sentliche Bauteile der elektrischen Maschine bewegt sind, sind effizientere innenlie gende Flüssigkeitskühlungen schwer umzusetzen. Generic stator assemblies are known from the prior art and are used in electrical machines, for example, in traction machines that are used to drive motor vehicles. In such Statoran regulations or electrical machines generated during the drive waste heat from power losses that must be dissipated from the electrical machine. These housings designed as a cooling jacket with cooling channels provided therein are known, for example, in which the waste heat is comparatively inefficient abge leads. However, since the basic aim is to build electrical machines as compactly as possible, with liquid cooling a strict seal between electrical components and the cooling liquid must be guaranteed and, in addition, essential components of the electrical machine are moved, more efficient internal liquid cooling systems are difficult to implement.
Auf Grund der entstehenden Abwärme und damit einhergehenden hohen Tempera turen an der elektrischen Maschine wurden ferner in der Vergangenheit bevorzugt solche Materialien für die Konstruktion einer elektrischen Maschine verwendet, die eine entsprechende Hitzebeständigkeit aufweisen. Daher sind kostengünstige Kunst stoffmaterialien, die begrenzt hitzebeständig sind, nur wenig oder gar nicht einge setzt worden. Insbesondere sind als Gehäuse zumeist metallische Gussteile verwen det worden. Am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie wurde unter dem Projektnamen „DEmiL - Direktgekühlter Elektromotor in Kunststoffbauweise für Traktionsanwen dungen“ eine elektrische Maschine mit innenliegenden Flüssigkühlung entwickelt. Dabei wird eine eingangs beschriebene Statoranordnung mit einem Stator verwen det, wobei der Stator mittels eines Spritzpressverfahren mit einem Duroplast um spritzt wird. Die Drahtwicklungen sind mit einem Flachdraht ausgeführt, um zu einem hohen Nutfüllfaktor zu gelangen, so dass in den Statornuten neben den Drahtwick lungen ausreichend Bauraum für Kühlkanäle vorhanden ist. Diese Kühlkanäle wer den durch ein entsprechend geformtes Werkzeug mit Lanzen, die in die Statornuten eingreifen, ausgebildet. Der Stator kann dann mittels dieser Kühlkanäle flüssigge kühlt werden, so dass ausreichend Wärme abgeführt werden kann, um ein kosten günstiges Kunststoffgehäuse ohne weitere Kühlung vorzusehen. Nachteilig ist die Herstellung von Kühlkanälen in den Statornuten sehr aufwändig und bedarf teurer und beschädigungsanfälligen Werkzeuge. Ferner ist die mittels des Spritzpressver fahrens herzustellende Geometrie kompliziert und insofern anfällig für die Ausbildung von Fehlstellen. Auch gehen Kühlkanäle in den Statornuten je nach Kanalquerschnitt mit hohen Druckverlusten einher. Due to the waste heat produced and the associated high temperatures in the electrical machine, materials which have a corresponding heat resistance were also preferably used in the past for the construction of an electrical machine. Therefore, inexpensive plastic materials that have limited heat resistance have been little or not used at all. In particular, mostly metal cast parts have been used as the housing. At the Fraunhofer Institute for Chemical Technology, an electrical machine with internal liquid cooling was developed under the project name "DEmiL - Directly cooled electric motor in plastic construction for traction applications". In this case, a stator arrangement described at the outset is used with a stator, the stator being spray-coated with a duroplast by means of a transfer molding process. The wire windings are designed with flat wire in order to achieve a high slot fill factor, so that there is sufficient installation space for cooling channels in the stator slots next to the wire windings. These cooling channels are formed by a suitably shaped tool with lances that engage in the stator slots. The stator can then be cooled with liquid by means of these cooling channels, so that sufficient heat can be dissipated to provide an inexpensive plastic housing without further cooling. The disadvantage is that the production of cooling channels in the stator slots is very complex and requires expensive tools that are prone to damage. Furthermore, the geometry to be produced by means of the transfer molding process is complicated and to this extent prone to the formation of defects. Cooling ducts in the stator slots are also associated with high pressure losses, depending on the duct cross section.
Vor dem Hintergrund des beschriebenen Standes der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Statoranordnung bzw. eine kostengünstige elekt rische Maschine mit einer effizienten Flüssigkühlung vorzuschlagen. Against the background of the prior art described, it is an object of the invention to propose a cost-effective stator arrangement or a cost-effective electrical machine with efficient liquid cooling.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung mit einer Statoranord nung nach Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird weiterhin nach einem zweiten Erfin dungsaspekt mit einer elektrischen Maschine nach Anspruch 9 gelöst. Letztlich wird die Aufgabe gemäß einem dritten Erfindungsaspekts mit einem Verfahren nach An spruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprü chen. This object is achieved according to a first aspect of the invention with a Statoranord voltage according to claim 1. The object is also achieved according to a second aspect of the invention with an electrical machine according to claim 9 . Ultimately, the object is achieved according to a third aspect of the invention with a method according to claim 11. Advantageous configurations result from the subclaims.
Als eine elektrische Maschine wird hier beispielsweise eine Traktionsmaschine ver standen. Diese kann beispielsweise als Synchron- oder Asynchronmaschine ausge bildet sein. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf als Innenläufer ausgebildete elektrische Maschinen. Im Sinne der Erfindung wird als Rotor die Gesamtheit der in der elektrischen Maschine rotierenden Teile verstanden. Insbesondere sind Rotor bleche, die Rotorwelle und Wuchtscheiben zum Rotor zugehörig. A traction machine, for example, is understood here as an electrical machine. This can be formed, for example, as a synchronous or asynchronous machine. The invention relates in particular to electrical machines designed as internal rotors. Within the meaning of the invention, the entirety of the in understood the rotating parts of the electric machine. In particular, rotor laminations, the rotor shaft and balancing disks belong to the rotor.
Als Hülle wird eine Materialschicht auf der Oberfläche des Stators verstanden, die insbesondere mittels eines Spritzverfahrens hergestellt ist. A shell is understood to mean a layer of material on the surface of the stator, which is produced in particular by means of an injection molding process.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Stator gänzlich durch die Hülle bedeckt und durch diese gegenüber der Umgebung gänzlich abgedichtet. Der Stator weist dabei die Grundform einer Zylinderhülse auf, wobei die Hülle dieser Grundform entspricht. Die Hülle liegt insbesondere an allen Oberflächen des Stators an und füllt auch kleinere Innenräume an deren Oberfläche aus, nicht jedoch den zylinderförmigen durch den Stator umschlossenen Raum, der für einen Rotor vorge sehen ist. Insbesondere umschließt die Hülle an axialen Enden des Stators freilie gende Wickelköpfe der Wicklung des Stators, wobei das Hüllenmaterial auch Zwi schenräume zwischen den Drähten der Wickelköpfe ausfüllt. Die Hülle ist in dieser Ausführungsform dazu vorgesehen, dass kein Bauteil des Stators von außen zu gänglich und insbesondere nicht durch eine Flüssigkeit erreichbar ist. Der Stator ist somit in der Hülle verkapselt. In a particularly preferred embodiment, the stator is completely covered by the casing and is completely sealed off from the environment by the latter. The stator has the basic shape of a cylindrical sleeve, with the sleeve corresponding to this basic shape. The shell is in particular on all surfaces of the stator and also fills out smaller interior spaces on their surface, but not the cylindrical space enclosed by the stator, which is provided for a rotor. In particular, the shell encloses exposed end windings of the stator winding at the axial ends of the stator, with the shell material also filling in between spaces between the wires of the end windings. In this embodiment, the casing is provided in such a way that no component of the stator is accessible from the outside and in particular cannot be reached by a liquid. The stator is thus encapsulated in the shell.
In einer weiteren Ausführungsform bedeckt die Hülle den Stator zum Teil, so dass beispielsweise ein Teil der äußeren Mantelfläche des Stators freiliegt. Die Hülle dich tet dann den Stator in den Bereichen, in denen sie ihn bedeckt, gegenüber der Um gebung ab. Für freiliegende Bereiche ist dann eine separate Dichtung vorgesehen, beispielsweise eine Flachdichtung, die etwa zwischen Hülle und Gehäuse oder zwi schen Hülle und einem Lagerschild angeordnet ist. Die freiliegenden Flächen dienen beispielsweise der direkten Drehmomentabstützung des Stators in dem Gehäuse, beispielsweise mittels einer Presspassung, mit der das Gehäuse auf der Statorober fläche sitzt. Beispielsweise sind bei einer solchen Ausführungsform die Wicklungen und insbesondere die Wckelköpfe durch die Hülle gänzlich bedeckt. In a further embodiment, the shell partially covers the stator, so that, for example, part of the outer lateral surface of the stator is exposed. The shell then seals the stator in the areas in which it covers it from the environment. A separate seal is then provided for exposed areas, for example a flat seal, which is arranged between the shell and the housing or between the shell and an end shield. The exposed surfaces serve, for example, for direct torque support of the stator in the housing, for example by means of a press fit with which the housing sits on the upper surface of the stator. For example, in such an embodiment, the windings and in particular the winding heads are completely covered by the sheath.
Phasen des Stators, bzw. Kontaktenden dieser Phasen, können die Hülle durchbre chen und aus der Hülle herausragen. Dafür vorgesehene Durchbrüche sind bevor zugt so vorgesehen, dass an Ihnen keine Flüssigkeit zum Stator durchdringen kann, beispielsweise durch dort vorgesehene Dichtungen, oder indem die Durchbrüche in flüssigkeitsfreien Bereichen der elektrischen Maschine liegen. Phases of the stator or contact ends of these phases can break through the shell and protrude from the shell. Openings provided for this purpose are preferably provided in such a way that no liquid can penetrate to the stator, for example by seals provided there, or by the breakthroughs are in liquid-free areas of the electrical machine.
Die Hülle wird bevorzugt durch ein Spritzverfahren hergestellt, wobei dann ein Spritzwerkzeug so ausgebildet ist, dass es einen Freiraum als Negativ für die Hülle bildet. Der Freiraum wird dann gänzlich mit einem Duroplast ausgespritzt. Besonders bevorzugt ist das Spritzverfahren ein Spritzpressverfahren. The shell is preferably produced by an injection molding process, in which case an injection molding tool is designed in such a way that it forms a free space as a negative for the shell. The free space is then completely filled with a duroplast. The spraying process is particularly preferably a transfer molding process.
Das Duroplast weist bevorzugt gute thermische Eigenschaften auf, insbesondere eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit. Weiterhin weist das Duroplast bevorzugt gute viskose Eigenschaften vor dem Aushärten auf, insbesondere eine niedrige Viskosität. The duroplast preferably has good thermal properties, in particular high temperature resistance and good thermal conductivity. Furthermore, the thermoset preferably has good viscous properties before curing, in particular a low viscosity.
Das Gehäuse umschließt die Hülle bzw. den Stator und die Hülle. Dies ist so zu ver stehen, dass das Gehäuse zumindest über einen Teil der axialen Länge der Hülle diese radial außen um den gesamten Umfang umschließt. Insbesondere umschließt das Gehäuse die Hülle über deren gesamte axiale Länge um den gesamten Umfang. Das Gehäuse kann zudem die Hülle auch an einer axialen Stirnseite oder an beiden axialen Stirnseiten ganz oder teilweise umschließen, wobei bei einer beidseitigen Ausführung das Gehäuse mehrteilig ausgeführt sein kann. The housing encloses the shell or the stator and the shell. This is to be understood in such a way that the housing encloses the casing radially on the outside around the entire circumference at least over part of the axial length of the casing. In particular, the housing encloses the shell over its entire axial length around the entire circumference. The housing can also completely or partially enclose the shell on one axial end face or on both axial end faces, it being possible for the housing to have a multi-part design in the case of a two-sided design.
Als Mantelfläche der Hülle wird deren außen liegende Fläche verstanden, auf der die radiale Richtung senkrecht steht. The outer surface of the casing, on which the radial direction is perpendicular, is understood to be the lateral surface of the casing.
Nach dem ersten Erfindungsaspekt ist eine eingangs genannte Statoranordnung dadurch gekennzeichnet, dass an einer äußeren Mantelfläche der Hülle eine erste Kühlkanalgeometrie zur Ausbildung eines ersten in axialer Richtung verlaufenden Kühlkanals vorgesehen ist. According to the first aspect of the invention, a stator arrangement mentioned at the outset is characterized in that a first cooling channel geometry is provided on an outer lateral surface of the shell to form a first cooling channel running in the axial direction.
Die axiale Richtung ist hier die axiale Richtung des Stators, die üblicherweise mit der axialen Richtung der gesamten elektrischen Maschine zusammenfällt. Der Kühlkanal ist also auf der Mantelfläche in Längsrichtung, also in der Richtung der üblicherweise größten Ausdehnung der Hülle von einem Wickelkopf zu dem anderen Wickelkopf ausgebildet. Bevorzugt sind mehrere erste Kühlkanalgeometrien zur Ausbildung von mehreren um den Umfang verteilt parallel zueinander ausgebildeten Kühlkanäle vor gesehen. Je nach Leistungsanforderungen können alle oder einzelne dieser Kanäle auch in Reihe zueinander geschaltet werden. Bevorzugt wird eine Anordnung, in der die Kühlkanäle am Statormantel alle parallelgeschaltet sind. The axial direction here is the axial direction of the stator, which usually coincides with the axial direction of the entire electrical machine. The cooling channel is therefore on the lateral surface in the longitudinal direction, that is to say in the direction of the usually greatest extension of the casing from one end winding to the other end winding educated. A plurality of first cooling channel geometries are preferably provided for the formation of a plurality of cooling channels distributed around the circumference and formed parallel to one another. Depending on the performance requirements, all or some of these channels can also be connected in series with one another. An arrangement is preferred in which the cooling channels on the stator casing are all connected in parallel.
Ein Kühlmittel, dass den ersten Kühlkanal durchläuft, nimmt Wärme unmittelbar am Stator auf und ermöglicht so vorteilhaft eine effiziente Kühlung der Statoranordnung bzw. einer damit ausgebildeten elektrischen Maschine. Auf eine weitere Kühlung, insbesondere auf eine im Bereich des Rotors der elektrischen Maschine ausgebildete Kühlung, kann in Abhängigkeit von der Dauerleistungsanforderung verzichtet wer den. Auch die Drahtwicklungen des Stators werden bereits in Abhängigkeit von der Dauerleistungsanforderung zum Teil über den ersten Kühlkanal ausreichend effizient gekühlt und müssen speziell bei niedrigen Kühlanforderungen nicht separat gekühlt werden. Weiterhin ist vorteilhaft eine Ausführung des Gehäuses aus einem günstigen Material möglich, das wenig hitzebeständig ist. Der Kühlkanal ist nach dem ersten Erfindungsaspekt einfach herzustellen. Zudem ist sichergestellt, dass keine Kühlflüs sigkeit zu elektrischen Bauteilen des Stators gelangt. Durch die axiale Ausrichtung des ersten Kühlkanals erfährt ein Kühlmittel einen geringen Druckverlust beim Durchströmen des ersten Kühlkanals. A coolant that runs through the first cooling channel absorbs heat directly at the stator and thus advantageously enables efficient cooling of the stator arrangement or an electrical machine formed therewith. Further cooling, in particular cooling provided in the area of the rotor of the electrical machine, can be dispensed with depending on the continuous power requirement. Depending on the continuous power requirement, the wire windings of the stator are also cooled sufficiently efficiently in part via the first cooling channel and do not have to be cooled separately, especially in the case of low cooling requirements. Furthermore, an embodiment of the housing from a cheap material that is not very heat-resistant is advantageously possible. According to the first aspect of the invention, the cooling channel is easy to manufacture. In addition, it is ensured that no cooling liquid reaches the electrical components of the stator. Due to the axial alignment of the first cooling channel, a coolant experiences a low pressure loss when flowing through the first cooling channel.
Bevorzugt weist die Kühlkanalgeometrie einen rechteckigen oder zumindest teilweise runden Querschnitt auf. Der Kühlkanal kann ferner Kühlrippen aufweisen, also Vor sprünge an der Hülle, die in den Kühlkanal hineinragen. The cooling channel geometry preferably has a rectangular or at least partially round cross section. The cooling channel can also have cooling ribs, ie before cracks on the shell that protrude into the cooling channel.
Ein Zu- und/oder Abfluss eines Kühlmittels zu dem erste Kühlkanal erfolgt in einer Ausführung radial durch ein entsprechende Durchgangsöffnung im Gehäuse. In einer weiteren Ausführung erfolgt ein Zu- und/oder Abfluss in axialer Richtung an einer Stirnseite des Gehäuses, wobei je nach Ausführung des Gehäuses das Gehäuse dazu an der entsprechenden Stirn- oder Mantelseite ebenfalls mindestens eine Durchgangsöffnung für den Einlass des Kühlmediums aufweist. In weiteren Ausfüh rungsformen erfolgt ein Zufluss radial und ein Abfluss axial oder andersherum. In einer Ausführungsform ist die erste Kühlkanalgeometrie mit einem abgeschlosse nen Querschnitt innerhalb der Hülle ausgebildet. Eine solche Geometrie ist bei spielsweise mit einem Spritzwerkzeug hergestellt, das axiale Lanzen aufweist, die von dem Duroplast beim Spritzverfahren umschlossen und anschließend entfernt werden. Der Kühlkanal ist so zur effizienten Kühlung an der äußeren Mantelfläche des Stators ausgebildet, wobei die Kühlkanäle in sich geschossen sind, so dass kei ne weitere Abdichtung der Kühlkanäle vorgesehen werden muss. In one embodiment, a coolant flows in and/or outflows to the first cooling channel radially through a corresponding through-opening in the housing. In a further embodiment, an inflow and/or outflow takes place in the axial direction on an end face of the housing, with the housing also having at least one passage opening for the inlet of the cooling medium on the corresponding end face or casing side, depending on the design of the housing. In further embodiments, inflow is radial and outflow is axial or vice versa. In one embodiment, the first cooling channel geometry is formed with a closed cross section within the shell. Such a geometry is produced, for example, with an injection mold that has axial lances that are surrounded by the thermoset during the injection process and then removed. The cooling channel is designed for efficient cooling on the outer lateral surface of the stator, with the cooling channels being closed so that no further sealing of the cooling channels has to be provided.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erste Kühlkanalgeometrie an der äuße ren Mantelfläche der Hülle ausgebildet und bildet mit dem Gehäuse den ersten Kühl kanal aus. Auf diese Weise ist das Werkzeug zum Ausbilden der Hülle einfach ge staltet und es müssen keine innenliegenden Geometrien in der Hülle ausgebildet werden. Die Statorkühlung ist derweil ebenso effizient durch den unmittelbar an der äußeren Mantelfläche ausgebildeten ersten Kühlkanal. In a preferred embodiment, the first cooling channel geometry is formed on the outer lateral surface of the shell and forms the first cooling channel with the housing. In this way, the tool for forming the shell is simple in design and no internal geometries have to be formed in the shell. Meanwhile, the stator cooling is just as efficient due to the first cooling channel formed directly on the outer lateral surface.
Das Gehäuse bildet bevorzugt mit der ersten Kühlkanalgeometrie den ersten Kühl kanal, indem es die zuvor zumindest an einer Außenseite offene erste Kühlkanalge ometrie verschließt, im Querschnitt des ersten Kühlkanals also zumindest eine Sei tenwandung bildet. Bevorzugt ist dafür das Gehäuse auf einfache Weise an seiner inneren Mantelfläche glatt ausgebildet, so dass die Geometrie des Gehäuses sehr einfach ausgebildet ist und dieses kostengünstig herstellbar ist. Das Gehäuse kann auch komplexere Geometrien aufweisen, die mit der ersten Kühlkanalgeometrie zu sammen den ersten Kühlkanal ausbilden. In einer solchen Ausführungsform bildet das Gehäuse beispielsweise mehrere Seitenwandungen oder Teile davon des ersten Kühlkanals. Bevorzugt ist das Gehäuse dann ebenfalls mittels eines Spritzverfahrens hergestellt. The housing preferably forms the first cooling channel with the first cooling channel geometry by closing the first cooling channel geometry, which was previously open at least on one outer side, thus forming at least one side wall in the cross section of the first cooling channel. For this purpose, the housing is preferably designed to be smooth on its inner lateral surface in a simple manner, so that the geometry of the housing is very simple and it can be produced inexpensively. The housing can also have more complex geometries which, together with the first cooling duct geometry, form the first cooling duct. In such an embodiment, the housing forms, for example, a plurality of side walls or parts thereof of the first cooling channel. The housing is then preferably also produced by means of an injection molding process.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an zumindest einer Stirnseite der Hülle ei ne zweite Kühlkanalgeometrie zur Ausbildung eines zweiten Kühlkanals vorgesehen, wobei der zweite Kühlkanal mit dem ersten Kühlkanal verbunden ist. Eine solche zweite Kühlkanalgeometrie ist in einer Ausführungsform mit einem abgeschlossenen Querschnitt innerhalb der Hülle ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet die zweite Kühlkanalgeometrie mit dem Gehäuse oder einem weiteren Bauteil einen zweiten Kühlkanal. Vorteilhaft ist der zweite Kühlkanal im Bereich der Wickel köpfe angeordnet und kann dort entstehende Abwärme direkt aufnehmen. Die elekt rische Maschine ist so effizienter gekühlt. In a preferred embodiment, a second cooling channel geometry is provided on at least one end face of the shell to form a second cooling channel, with the second cooling channel being connected to the first cooling channel. In one embodiment, such a second cooling channel geometry is formed with a closed cross section within the shell. In a preferred embodiment, the second cooling channel geometry forms with the housing or another component a second cooling channel. Advantageously, the second cooling channel is arranged in the area of the winding heads and can absorb waste heat generated there directly. The electric machine is thus cooled more efficiently.
Besonders bevorzugt ist die zweite Kühlkanalgeometrie spiralförmig ausgebildet, so dass das Kühlmittel den Stator mehrfach umrundet, um zwischen dem radial inneren und dem radial äußeren Rand eines Wickelkopf entlangzuströmen. Auf diese Weise ist eine besonders effiziente Kühlung des Wickelkopfs bzw. der Wickelköpfe geschaf fen. The second cooling channel geometry is particularly preferably designed in a spiral shape, so that the coolant circles the stator several times in order to flow along between the radially inner and the radially outer edge of a winding overhang. In this way, a particularly efficient cooling of the end winding or the end windings is created.
Ein weiteres Bauteil ist beispielsweise ein Lagerschild, das an einem axialen Ende an dem Gehäuse befestigt ist und eine Lageraufnahme für den Rotor aufweist oder ausbildet. A further component is, for example, an end shield which is fastened to the housing at one axial end and has or forms a bearing mount for the rotor.
Weiter bevorzugt ist die Hülle in einer Ausführung mit einem zweiten Kühlkanal radial über den Stator nach innen ragend ausgebildet, so dass der zweite Kühlkanal inner halb der Wickelköpfe und/oder an axialen Stirnseiten eines dort angeordneten Rotors ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Kühlung weiter verbessert werden. More preferably, in one embodiment, the shell is designed with a second cooling channel that projects radially inward beyond the stator, so that the second cooling channel is formed within the end windings and/or on axial end faces of a rotor arranged there. In this way, the cooling can be further improved.
Bei unterschiedlichen Lastfällen im Betrieb einer elektrischen Maschine tritt die hauptsächliche Abwärmelast an unterschiedlichen Stellen auf. So wird beispielsweise drehzahlabhängig in einem ersten Lastfall bevorzugt der Außenmantel des Stators gekühlt, während in einem zweiten Lastfall bevorzugt die Wickelköpfe gekühlt wer den. Der erste und zweite Kühlkanal oder Bereiche werden dafür in einer Ausfüh rungsform bevorzugt oder nachrangig mit Kühlmittel durchflossen. Beispielweise wird dazu je nach Lastfall die Flussrichtung des Kühlmittels umgekehrt, wobei das Kühl mittel eingangsseitig kälter ist als ausgangsseitig. Alternativ weisen die Kühlkanäle mehrere Zu- oder Abflusspunkte auf, die je nach Lastfall miteinander verschaltet werden, so dass einige Bereiche der Kühlkanäle zwischen jeweiligem Zu- und Ab fluss liegen und andere Bereiche nicht. With different load cases in the operation of an electrical machine, the main waste heat load occurs at different points. For example, the outer casing of the stator is preferably cooled in a first load case, depending on the speed, while in a second load case the end windings are preferably cooled. In one embodiment, coolant flows through the first and second cooling channel or areas with preference or as a secondary priority. For example, depending on the load, the flow direction of the coolant is reversed, with the coolant being colder on the inlet side than on the outlet side. Alternatively, the cooling channels have several inflow or outflow points, which are connected to one another depending on the load case, so that some areas of the cooling channels lie between the respective inflow and outflow and other areas do not.
Besonders bevorzugt ist die Hülle zwischen Kühlkanal und Stator so dünnwandig ausgebildet, wie das Duroplast es von seinen Materialeigenschaften zulässt, bzw. wie es im Fertigungsverfahren realisiert werden kann. Auf diese Weise weist der Wärmedurchgang zwischen Stator und Kühlflüssigkeit einen möglichst hohen Wär medurchgangskoeffizienten auf. Gleichzeitig ist die Hülle aus einem Duroplast mit möglichst großem Wärmeleitkoeffizienten gebildet. It is particularly preferable for the shell between the cooling channel and the stator to be as thin-walled as the duroplastic material properties permit or as thin as possible. how it can be realized in the manufacturing process. In this way, the heat transfer between the stator and the cooling liquid has the highest possible heat transfer coefficient. At the same time, the shell is made of a duroplast with the highest possible coefficient of thermal conductivity.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stator an einer Mantelflä che zumindest eine Vertiefung oder einen Vorsprung zur Drehmomentabstützung des Stators in der Hülle auf. Insbesondere dehnt sich die Vertiefung oder der Vor sprung in axialer Richtung aus, ist also als Nut oder Rippe ausgebildet. Die Hülle bil det mit dieser Vertiefung oder diesem Vorsprung einen Formschluss in Umfangsrich tung, so dass ein Verdrehen des Stators gegenüber der Hülle nicht möglich ist. Be vorzugt sind mehrere Vertiefungen bzw. Vorsprünge um den Umfang verteilt an dem Stator ausgebildet. In a further preferred embodiment, the stator has at least one depression or one projection on a surface area for torque support of the stator in the casing. In particular, the indentation or the projection expands in the axial direction, ie it is designed as a groove or rib. The shell forms a form fit in the circumferential direction with this indentation or this projection, so that the stator cannot rotate relative to the shell. Be preferably a plurality of depressions or projections distributed around the circumference formed on the stator.
In gleicher Weise weist in einerweiteren Ausführungsform die Hülle an einer äußeren Mantelfläche zumindest eine Vertiefung oder einen Vorsprung zur Drehmomentab stützung der Hülle in dem Gehäuse auf. Insbesondere dehnt sich auch diese Vertie fung bzw. dieser Vorsprung in axialer Richtung aus, ist also als Nut oder Rippe aus gebildet. Eine solche lässt sich durch die Ausdehnung des ersten Kühlkanals in ebenfalls axialer Richtung besonders einfach an der äußeren Mantelfläche der Hülle vorsehen. Eine Vertiefung oder ein Vorsprung wird beispielsweise ausgebildet, indem das Werkzeug einen korrespondierenden Vorsprung oder eine korrespondierende Vertiefung aufweist. Ein Verdrehen der Hülle in dem Gehäuse ist dann verhindert, wenn die Hülle in dem Gehäuse derart angeordnet ist, dass die Vertiefung bzw. der Vorsprung mit einer entsprechenden Gegengeometrie des Gehäuses zusammen wirkt. Es können auch an der Hülle zwei Vorsprünge insbesondere als Rippen aus gebildet sein, zwischen denen ein Raum zum Eingriff eines an dem Gehäuse ausge bildeten Vorsprungs gebildet ist, oder an dem Gehäuse sind zwei Vorsprünge insbe sondere als Rippen ausgebildet, zwischen denen ein Raum zum Eingriff eines an der Hülle ausgebildeten Vorsprungs gebildet ist. Bevorzugt sind mehrere Vertiefungen bzw. Vorsprünge um den Umfang verteilt an der Hülle ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist an zumindest einer Fläche der Hülle eine Dichtung zur Abdichtung der Hülle gegenüber dem Gehäuse oder einem weiteren Bauteil angeordnet. Auf diese Weise wird der erste und/oder der zweite Kühlkanal gegenüber weiteren Bauteilen der elektrischen Maschine abgedichtet. Beispielsweise ist an der äußeren Mantelfläche der Hülle ein O-Ring angeordnet, der an dem Ge häuse anliegt. Alternativ oder ergänzend ist weiterhin beispielsweise an einer Stirn seite der Hülle ein O-Ring angeordnet, der an einem Lagerschild anliegt. Alternativ oder ergänzend ist weiterhin beispielsweise an einer inneren Mantelfläche der Hülle ein O-Ring oder ein Wellendichtring angeordnet, der an dem Rotor, dem Gehäuse oder einem weiteren Bauteil anliegt. In the same way, in a further embodiment, the sleeve has at least one depression or one projection on an outer lateral surface for torque support of the sleeve in the housing. In particular, this Vertie expands tion or this projection in the axial direction, so it is formed as a groove or rib. Such a cooling channel can be provided in a particularly simple manner on the outer lateral surface of the casing by extending the first cooling channel in an axial direction as well. A depression or a projection is formed, for example, by the tool having a corresponding projection or a corresponding depression. Twisting of the sleeve in the housing is prevented when the sleeve is arranged in the housing in such a way that the depression or the projection interacts with a corresponding counter-geometry of the housing. It can also be formed in particular as ribs on the shell, two projections between which a space for engaging a projection formed on the housing is formed, or on the housing two projections are formed in particular special as ribs, between which a space for engagement a projection formed on the shell. A plurality of indentations or projections distributed around the circumference are preferably formed on the casing. In a preferred embodiment, a seal is arranged on at least one surface of the sleeve to seal the sleeve relative to the housing or another component. In this way, the first and/or the second cooling duct is sealed off from other components of the electrical machine. For example, an O-ring is arranged on the outer surface of the shell, which rests against the Ge housing. Alternatively or additionally, an O-ring is also arranged, for example, on a front side of the shell, which bears against a bearing plate. As an alternative or in addition, an O-ring or a shaft sealing ring is also arranged, for example, on an inner lateral surface of the casing, which bears against the rotor, the housing or another component.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind Phasen des Stators durch die Hülle hindurchgeführt. Als Phasen werden hier Anschlüsse der Wicklungen bzw. von Gruppen von Wicklungen verstanden. Die Durchführung ist bevorzugt so ausgestal tet, dass zwischen Phase und Hülle keine Flüssigkeit hindurchgelangen kann, bei spielsweise, indem dort eine Dichtung vorgesehen ist, beispielwese eine Silikondich tung. Zudem sind die Phasenenden, also der aus der Hülle herausragende Teil der Phasen, in einem Bereich angeordnet, in dem keine Flüssigkeit geführt wird. Bei spielsweise ist dieser Bereich durch eine oder mehrere Dichtungen von anderen Be reichen getrennt, in denen Flüssigkeit geführt wird, wie etwa den Kühlkanälen. In a further preferred embodiment, phases of the stator are passed through the casing. Connections of the windings or of groups of windings are understood here as phases. The passage is preferably designed in such a way that no liquid can get through between the phase and the shell, for example by providing a seal there, for example a silicone seal. In addition, the phase ends, ie the part of the phases protruding from the shell, are arranged in an area in which no liquid is conducted. For example, this area is separated by one or more seals from other areas in which liquid is conducted, such as the cooling channels.
Alternativ ist an Phasen des Stators ein Anschlusselement vorgesehen ist, wobei das Anschlusselement in der Hülle eingebettet ist. Ein solches Anschlusselement ist bei spielsweise ein Klemmenblech, an dem Anschlüsse für Kabel oder Stecker vorgese hen sind. Das Anschlusselement ist dann mit dem Stator in der Hülle eingebettet und bevorzugt durch diese abgedichtet, wobei die Anschlüsse derart frei liegen, dass Lei tungen, insbesondere mittels Stecker, von außen an diese angeschlossen werden können. Die Anschlüsse können bei der Herstellung der Hülle freibleiben oder nach träglich freigelegt werden, beispielsweise mit einem spanenden Verfahren. Die An schlüsse liegen in einem Bereich, in dem keine Flüssigkeit geführt wird. Der zweite Erfindungsaspekt betrifft eine elektrische Maschine mit einer vorbeschrie benen Statoranordnung und mit einem Rotor. Vorteilhaft weist eine solche elektrische Maschine die vorbeschriebenen Vorteile auf. Alternatively, a connection element is provided on phases of the stator, the connection element being embedded in the casing. Such a connecting element is, for example, a terminal plate on which connections for cables or plugs are provided. The connecting element is then embedded with the stator in the casing and preferably sealed by it, with the connections being exposed in such a way that lines can be connected to them from the outside, in particular by means of plugs. The connections can remain free during the manufacture of the shell or be subsequently exposed, for example with a machining process. The connections are in an area in which no liquid is routed. The second aspect of the invention relates to an electrical machine with a stator arrangement described above and with a rotor. Such an electrical machine advantageously has the advantages described above.
In einer Ausführungsform ist stirnseitig des Rotors eine Abdeckung angeordnet, die den Rotor in radialer Richtung zumindest teilweise überragt, wobei in der Abdeckung eine dritte Kühlkanalgeometrie zur Ausbildung eines dritten Kühlkanals vorgesehen ist, und wobei der dritte Kühlkanal mit dem ersten und/oder dem zweiten Kühlkanal verbunden ist. Besonders bevorzugt ist die dritte Kühlkanalgeometrie an einer Stirn seite der Abdeckung ausgebildet und bildet mit dem Gehäuse oder einem weiteren Bauteil den dritten Kühlkanal aus. Auf diese Weise ist die Hülle so ausbildbar, dass eine Montage des Rotors durch Einschieben in axialer Richtung möglich ist, wobei dann die Abdeckung anschließend über der Stirnseite des Rotors angeordnet ist. Mit dem dritten Kühlkanal ist dann eine effiziente Kühlung des Rotors sowie des Wickel kopfs an dieser Seite gewährleistet. In one embodiment, a cover is arranged on the end face of the rotor, which at least partially protrudes beyond the rotor in the radial direction, with a third cooling channel geometry being provided in the cover to form a third cooling channel, and with the third cooling channel being connected to the first and/or the second cooling channel connected is. The third cooling channel geometry is particularly preferably formed on an end face of the cover and forms the third cooling channel with the housing or a further component. In this way, the casing can be designed in such a way that the rotor can be installed by pushing it in in the axial direction, with the cover then being arranged over the end face of the rotor. The third cooling duct then ensures efficient cooling of the rotor and the end winding on this side.
Der dritte Erfindungsaspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer vorbeschrie benen Statoranordnung, wobei ein Stator von einem zumindest zweiteiligen Werk zeug umschlossen und in dem Werkzeug zentriert wird, so, dass zwischen Stator und Werkzeug ein Freiraum besteht, der Freiraum mittels eines Spritzverfahrens mit einem Duroplast ausgefüllt wird, um eine Hülle auszubilden, durch die der Stator gänzlich oder zum Teil bedeckt ist, das Werkzeug entfernt wird und der Stator mit der Hülle in einem die Hülle umgebenden Gehäuse angeordnet wird. The third aspect of the invention relates to a method for producing a stator arrangement as described above, wherein a stator is enclosed by an at least two-part tool and is centered in the tool so that there is a free space between the stator and the tool, and the free space is filled with a duroplast by means of an injection molding process to form a shell covering all or part of the stator, removing the tool and placing the stator with the shell in a housing surrounding the shell.
Nach dem dritten Erfindungsaspekt weist das Werkzeug erfindungsgemäß an einer mit der äußeren Mantelfläche der Hülle korrespondierenden Fläche Vorsprünge und/oder Vertiefungen auf, so, dass beim Ausführen des Spritzverfahrens an einer äußeren Mantelfläche der Hülle eine erste Kühlkanalgeometrie ausgebildet wird. According to the third aspect of the invention, the tool according to the invention has projections and/or indentations on a surface corresponding to the outer lateral surface of the shell, such that a first cooling channel geometry is formed on an outer lateral surface of the shell when the injection molding process is carried out.
Als umschlossen wird dabei verstanden, dass der Stator in dem Werkzeug einge schlossen ist. Insbesondere weist das Werkzeug einen zentralen Zylinder auf, der in den Stator eingreift und zudem eine Hülse, die den Stator umgreift, sowie stirnseitige Teile, die sich an den Zylinder und die Hülse in axialer Richtung abschließen. Dieser Grundgeometrie wird dahingehend abgewandelt, dass Vor- und Rücksprünge dort vorgesehen sind, wo beispielsweise Wickelköpfe oder ein Anschlusselement umgrif fen werden bzw. wird. Das Werkzeug weist an seinen Oberflächen zudem für ent sprechende Ausführungen der Statoranordnung Geometrien als Negativ zum Ausbil den von Kühlkanalgeometrien und Vertiefungen oder Vorsprüngen zur Drehmoment- abstützung auf. Enclosed is understood to mean that the stator is enclosed in the tool. In particular, the tool has a central cylinder which engages in the stator and, in addition, a sleeve which encompasses the stator, and end parts which terminate in the cylinder and the sleeve in the axial direction. This The basic geometry is modified in such a way that projections and recesses are provided where, for example, winding heads or a connecting element are or will be encompassed. The tool also has geometries on its surfaces as a negative for the formation of cooling channel geometries and indentations or projections for torque support for corresponding designs of the stator arrangement.
Das Werkzeug besteht in einer Ausführungsform aus zwei oder mehr Teilen, von de nen zumindest ein Teil in axialer Richtung an dem Stator positioniert wird. In einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Teil, etwa eine Halbschale, in radialer Richtung an dem Stator positioniert. In einerweiteren Ausführungsform besteht das Werkzeug aus mehreren Teilen, die teilweise radial und teilweise axial an dem Stator positioniert werden. In one embodiment, the tool consists of two or more parts, at least one part of which is positioned on the stator in the axial direction. In a further embodiment, at least one part, for example a half-shell, is positioned on the stator in the radial direction. In a further embodiment, the tool consists of several parts, which are positioned partly radially and partly axially on the stator.
Wie vorbeschrieben ist die erste Kühlkanalgeometrie entweder einer solche, die in sich den ersten Kühlkanal ausbildet oder eine solche, die mit dem Gehäuse zusam men den ersten Kühlkanal ausbildet. As described above, the first cooling channel geometry is either one that forms the first cooling channel itself or one that forms the first cooling channel together with the housing.
In einer Ausführungsform ist das Spritzverfahren ein Spritzpressverfahren. Bei einem solchen wird ein Formling oder eine bestimmte Anzahl an Tabletten des Ausgangs materials in eine Kavität eingelegt, die in dem Werkzeug ausgebildet ist. Diese Kavi tät ist über Kanäle mit dem Freiraum verbunden. Der Formling oder die Tabletten werden dann verflüssigt und mittels eines Stempels bei vergleichsweise hohem Druck und hohen Temperaturen über die Kanäle in den Freiraum gepresst. Anschlie ßend härtet das Ausgangsmaterial unter bestehendem Druck in dem Freiraum aus. Vorteilhaft gibt es bei diesem Verfahren keine Rückflüsse und es ist geeignet, auch kleinste Geometriedetails der Hülle auszubilden. Dem Verfahren kann ferner ein nachträgliches Aushärten des Duroplasts folgen. In one embodiment, the spraying process is a transfer molding process. In such a molding or a certain number of tablets of the starting material is placed in a cavity formed in the tool. This cavity is connected to the free space via channels. The molded part or the tablets are then liquefied and pressed via the channels into the free space by means of a stamp at comparatively high pressure and high temperatures. The starting material then hardens under the existing pressure in the free space. Advantageously, there are no backflows with this method and it is suitable for forming even the smallest geometrical details of the shell. The process can also be followed by post-curing of the thermoset.
Das Werkzeug weist Zentriermittel aus, die zumindest an zwei Punkten an dem Sta tor anliegen, um diesen gegenüber dem Werkzeug zu zentrieren, d.h. in radialer-, axialer- und Umfangsrichtung zu positionieren. In einer Ausführungsform verbleiben die Zentriermittel während des Spritzvorgangs an dem Stator, wobei dann eine Hülle ausgebildet wird, die den Stator nicht gänzlich bedeckt bzw. abdichtet. Dies ist bei spielsweise dann vorgesehen, wenn der Stator dazu vorgesehen ist, sich unmittelbar in dem Gehäuse abzustützen. The tool has centering means which bear against the stator at at least two points in order to center it with respect to the tool, ie to position it in the radial, axial and circumferential directions. In one embodiment, the centering means remain on the stator during the injection molding process, with a shell then being formed is formed, which does not completely cover or seal the stator. This is provided for example when the stator is intended to be supported directly in the housing.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Zentriermittel während des Ausfül lens des Freiraums entfernt, derart, dass der durch die Zentriermittel beim Entfernen freigegebene Raum durch Duroplast ausgefüllt wird. Die Zentriermittel sind dann bei spielsweise Stifte, die radial auf den Stator drücken und in radialer Richtung von dem Stator weggezogen werden, sobald eine Zentrierung des Stators in dem Werkzeug durch das bereits eingespritzte Duroplast sichergestellt ist, aber noch bevor dieses ausgehärtet ist. Das Duroplast bildet dann eine unterbrechungsfreie Hülle aus, bei der auch dort Material ausgebildet ist, wo zuvor die Stifte angeordnet waren. Auf die se Weise ist eine Zentrierung des Stators sichergestellt, während eine Unterbre chungsfreie, dichte Hülle erzeugt werden kann. In a preferred embodiment, the centering means are removed while the free space is being filled in such a way that the space freed up by the centering means when they are removed is filled with duroplast. The centering means are then, for example, pins that press radially onto the stator and are pulled away from the stator in the radial direction as soon as the stator is centered in the tool by the duroplast that has already been injected, but before it has hardened. The duroplast then forms an uninterrupted shell in which material is also formed where the pins were previously arranged. In this way, centering of the stator is ensured, while an uninterrupted, sealed envelope can be created.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Werkzeug Durchgangsöffnungen auf, durch die Phasen des Stators oder mit den Phasen verbundene Anschlüsse durchgeführt werden, wobei die nach dem Durchführen der Phasen oder der An schlüsse verbleibende lichte Fläche der Durchgangsöffnungen mittels eines Dichtmit tels verschlossen werden. Dieses Dichtmittel, wie beispielsweise ein Silikonkissen, befindet sich vorzugweise schon vor dem Durchführen der Phasen vor, in oder nach der Aussparung im Werkzeug. Alternativ kann das Dichtmittel auch nachträglich an gebracht werden. In a preferred embodiment, the tool has through-openings through which the phases of the stator or connections connected to the phases are passed, the clear surface of the through-openings remaining after the phases or the connections have been passed being closed by means of a sealant. This sealant, such as a silicone cushion, is preferably located before, in or after the recess in the tool before the phases are carried out. Alternatively, the sealant can also be applied later.
Das Duroplast ist auf diese Weise durch die Dichtmittel daran gehindert, an den Durchgangsöffnungen während des Spritzverfahrens zu entweichen, schließt jedoch die Phasen oder Anschlüsse auf dichte Weise ein. Kontaktenden der Phasen oder Anschlüsse sind dann von außerhalb der Hülle zugänglich und werden beispielswei se im Fall der Phasen mit einem Anschlusselement versehen, dass dann außerhalb der Hülle angeordnet ist. The thermoset is thus prevented by the sealing means from escaping at the through-openings during the injection molding process, but encloses the phases or terminals in a sealed manner. Contact ends of the phases or terminals are then accessible from outside the shell and, in the case of the phases, for example, are provided with a terminal element that is then arranged outside the shell.
Die Durchgangsöffnungen können im Durchmesser wesentlich größer sein als der Durchmesser der Phasen oder Anschlüsse, so dass nach dem Durchführen der Pha- sen oder Anschlüsse ausreichend Platz ist, um ein Dichtmittel einzubringen. Die Durchgangsöffnungen können alternativ oder ergänzend auch innen oder außen Ver tiefungen, beispielsweise Taschen, aufweisen, in denen ein Dichtmittel angeordnet werden kann. The diameter of the through-openings can be significantly larger than the diameter of the phases or connections, so that after the phase has been carried out sen or connections there is enough space to insert a sealant. Alternatively or additionally, the through-openings can also have depressions, for example pockets, on the inside or outside, in which a sealant can be arranged.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Phasen des Stators zu erst in der Hülle eingebettet und anschließend freigelegt. Dies geschieht beispiels weise mittels eines spanenden Verfahrens. Es muss dann keine Durchgangsöffnung in dem Werkzeug vorgesehen werden. In a further embodiment of the method, phases of the stator are first embedded in the shell and then exposed. This is done, for example, by means of a machining process. Then no through opening has to be provided in the tool.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben, die verschiedene Ausführungsformen der Erfindung zeigen, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Einzelnen zeigt: The invention is described below with reference to figures which show different embodiments of the invention, identical or similar elements being provided with the same reference symbols. In detail shows:
Fig.1 eine perspektivische Ansicht einer Statoranordnung ohne Gehäuse nach dem ersten Erfindungsaspekt in einer ersten Ausführungsform; 1 shows a perspective view of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a first embodiment;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Statoranordnung ohne Gehäuse nach dem ersten Erfindungsaspekt in einer zweiten Ausführungsform; 2 shows a perspective view of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a second embodiment;
Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung einer elektrischen Maschine nach dem zweiten Erfindungsaspekt in einer bevorzugten Ausführungsform; 3 shows a cross-sectional illustration of an electrical machine according to the second aspect of the invention in a preferred embodiment;
Fig. 4 eine Draufsicht einer Statoranordnung ohne Gehäuse nach dem ersten Erfin dungsaspekt in einer dritten Ausführungsform; 4 shows a plan view of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a third embodiment;
Fig. 5 einen Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung einer Statoranordnung ohne Gehäuse nach dem ersten Erfindungsaspekt in einer vierten Ausführungsform; 5 shows a section of a cross-sectional illustration of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a fourth embodiment;
Fig. 6 eine Explosionsansicht eines Stators mit einem zweiteiligen Werkzeug zur Durchführung eines Verfahrens nach dem dritten Erfindungsaspekt; Fig. 7 einen Ausschnitt einer Querschnittsdarstellung einer Statoranordnung ohne Gehäuse nach dem ersten Erfindungsaspekt in einer fünften Ausführungsform 6 shows an exploded view of a stator with a two-part tool for carrying out a method according to the third aspect of the invention; 7 shows a section of a cross-sectional illustration of a stator arrangement without a housing according to the first aspect of the invention in a fifth embodiment
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung eines dreiteiligen Werkzeugs zur Durchführung eines Verfahrens nach dem dritten Erfindungsaspekt; und 8 shows a cross-sectional illustration of a three-part tool for carrying out a method according to the third aspect of the invention; and
Fig. 9 eine Detailansicht von zwei Durchgangsöffnungen in einem Werkzeugteil mit durchgeführten Phasen in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen. 9 shows a detailed view of two passage openings in a tool part with phases carried out in two different embodiments.
Fig. 1 zeigt eine Statoranordnung 100 ohne Gehäuse, wobei die Statoranordnung 100 einen hier in einer Hülle 1 eingebetteten und somit verdeckten Stator und die Hülle 1 aufweist. Die Hülle 1 weist eine äußere Mantelfläche 1a, eine erste Stirnseite 1b, eine innere Mantelfläche 1 c sowie eine hier verdeckte zweite Stirnseite 1d auf. Unterhalb der äußeren Mantelfläche 1a und der inneren Mantelfläche 1c sind die je weiligen Mantelflächen des Stators angeordnet, wobei der Stator stirnseitig Wickel köpfe aufweist, wovon einer unter der Stirnseite 1b der Hülle 1 liegt. Weiterhin ist an der Hülle 1 eine Ausformung 1e ausgebildet, die ein darunter verborgenes Anschlus selement umhüllt. Von dem Anschlusselement sind lediglich Anschlüsse 2 zu erken nen. 1 shows a stator arrangement 100 without a housing, the stator arrangement 100 having a stator embedded here in a casing 1 and thus covered, and the casing 1 . The shell 1 has an outer lateral surface 1a, a first end face 1b, an inner lateral surface 1c and a second end face 1d which is covered here. Below the outer lateral surface 1a and the inner lateral surface 1c, the respective lateral surfaces of the stator are arranged, the stator having winding heads on the front side, one of which is below the front side 1b of the shell 1. Furthermore, a formation 1e is formed on the shell 1, which encloses a connection element hidden underneath. Only connections 2 can be recognized from the connection element.
Die Hülle 1 weist an ihrer äußeren Mantelfläche 1a paarweise angeordnete Vor sprünge 3a, 3b auf, die sich in axialer Richtung entlang der Hülle erstrecken, wobei zwischen einem jeweiligen Paar von Vorsprüngen 3a, 3b eine Vertiefung 4 ausgebil det ist, die dazu dient, dass dort ein Vorsprung eines nicht dargestellten Gehäuses eingreift, um eine Drehmomentabstützung und Zentrierung zwischen Hülle 1 und dem Gehäuse zu gewährleisten. On its outer surface 1a, the shell 1 has projections 3a, 3b arranged in pairs, which extend in the axial direction along the shell, with a depression 4 being formed between each pair of projections 3a, 3b, which serves to there engages a projection of a housing, not shown, to ensure a torque support and centering between the case 1 and the housing.
Zwischen den Paaren von Vorsprüngen 3a, 3b sind in axialer Richtung erste Kühlka- nalgeometrien 5a ausgebildet, die mit dem diese überspannenden, nicht dargestell ten Gehäuse einen ersten ich in axialer Richtung erstreckenden Kühlkanal 6a zur Flüssigkühlung des Stators bilden. Dazu ist an einem axialen Ende der Vorsprünge 3a, 3b auf Höhe des dortigen Wckelkopfs ein erster O-Ring 7a als Dichtung vorge sehen, und auf der der Stirnseite 1 b zugewandten Seite des ersten O-Rings 7a wird Kühlflüssigkeit durch eine radiale Öffnung im Gehäuse in den Kühlkanal 6a geleitet. Die Kühlflüssigkeit durchströmt dann den ersten Kühlkanal 6a in Richtung zur Stirn seite 1b der Hülle 1. Between the pairs of projections 3a, 3b, first cooling channel geometries 5a are formed in the axial direction, which form a first cooling channel 6a extending in the axial direction with the housing (not shown) that spans them for liquid cooling of the stator. For this purpose, a first O-ring 7a is provided as a seal at one axial end of the projections 3a, 3b at the level of the winding head there, and on the side of the first O-ring 7a facing the end face 1b Cooling liquid passed through a radial opening in the housing into the cooling channel 6a. The cooling liquid then flows through the first cooling channel 6a in the direction of the end face 1b of the shell 1.
An der Stirnseite 1b ist eine zweite Kühlkanalgeometrie 5b ausgebildet, die mit dem dort anliegenden Gehäuse einen spiralförmig von radial außen nach radial innen ver laufenden zweiten Kühlkanal 6b ausbildet. In dem Gehäuse ist radial innen ein Aus lass für die Kühlflüssigkeit vorgesehen. An der inneren Mantelfläche 1c ist ein zweiter O-Ring 7b vorgesehen, der den zweiten Kühlkanal 6b gegenüber einem nicht darge stellten Rotor abdichtet. A second cooling channel geometry 5b is formed on the end face 1b, which forms a second cooling channel 6b running spirally from radially outside to radially inside with the housing lying there. An outlet for the coolant is provided radially on the inside of the housing. A second O-ring 7b is provided on the inner lateral surface 1c, which seals the second cooling channel 6b in relation to a rotor (not shown).
Fig. 2 zeigt eine Statoranordnung 200, die im Wesentlichen der Statoranordnung 100 entspricht, wobei in dieser Ausführungsform kein Anschlusselement an dem Stator vorgesehen ist und dementsprechend eine Ausformung 1e nicht an der Hülle 1 aus gebildet ist. FIG. 2 shows a stator arrangement 200, which essentially corresponds to the stator arrangement 100, with no connection element being provided on the stator in this embodiment and accordingly a formation 1e not being formed on the casing 1. FIG.
Fig. 3 zeigt eine elektrische Maschine 300 mit einer Statoranordnung 400 mit einem Stator 10, an dem Wickelköpfe 11a, 11b ausgebildet sind, einer Hülle 1 und einem Gehäuse 12. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 300 einen Rotor 13, umfas send Wuchtscheiben 13a an seinen axialen Enden, der auf einer Welle 14 angeord net ist, sowie stirnseitig des Rotors 13 eine Abdeckung 15. Auf der gegenüberliegen den Stirnseite des Rotors 13 ragt die Hülle 1 radial nach innen über die Stirnseite der Wuchtscheiben 13a des Rotors 13 über. An einer dort ausgebildeten zweiten Stirn seite 1d der Hülle 1 wird die Hülle 1 von einem Lagerschild 16 überdeckt. Fig. 3 shows an electrical machine 300 with a stator assembly 400 with a stator 10 on which winding heads 11a, 11b are formed, a shell 1 and a housing 12. The electrical machine 300 also includes a rotor 13, comprising balancing disks 13a on its axial ends, which is net angeord on a shaft 14, and a cover 15 on the face side of the rotor 13. At a second end formed there 1 d of the shell 1, the shell 1 is covered by a bearing plate 16.
An der äußeren Mantelfläche 1a der Hülle 1a ist eine erste Kühlkanalgeometrie 5a ausgebildet, die zusammen mit dem Gehäuse 12 einen ersten Kühlkanal 6a bildet.A first cooling channel geometry 5a is formed on the outer lateral surface 1a of the shell 1a and, together with the housing 12, forms a first cooling channel 6a.
An der ersten Stirnseite 1b der Hülle 1 ist eine zweite Kühlkanalgeometrie 5b ausge bildet, die mit dem Gehäuse 12 einen zweiten Kühlkanal 6b bildet, der mit dem ers ten Kühlkanal 6a verbunden ist. Unmittelbar darunter ist in der Abdeckung 15 eine dritte Kühlkanalgeometrie 5c ausgebildet, die mit dem Gehäuse 12 einen dritten Kühlkanal 6c bildet, der mit dem zweiten Kühlkanal 6b verbunden ist (hier nicht näher dargestellt). Auf der zweiten Stirnseite 1d der Hülle 1 ist zudem eine vierte Kühlka- nalgeometrie 5d ausgebildet, die mit dem Lagerschild 16 einen vierten Kühlkanal 6d bildet, der mit dem ersten Kühlkanal 6a verbunden ist und sich bis unter den ersten Wickelkopf 11a erstreckt. Die einzelnen Bauteile sind jeweils mittels Dichtungen 17a, die insbesondere als O-Ringe ausgeführt sind, gegeneinander fluidisch abgedichtet, um die Kühlkanäle nach außen und/oder gegenüber anderen Teilen der elektrischen Maschine abzudichten. Die Welle 14 ist, hier jedoch nicht dargestellt, einerseits in dem Gehäuse 12 und andererseits in dem Lagerschild 16 gelagert. On the first end face 1b of the shell 1, a second cooling channel geometry 5b is formed, which forms a second cooling channel 6b with the housing 12, which is connected to the first cooling channel 6a. A third cooling channel geometry 5c is formed directly below in the cover 15, which forms a third cooling channel 6c with the housing 12, which is connected to the second cooling channel 6b (not shown in detail here). On the second end face 1d of the shell 1 is also a fourth cooling chamber nalgeometrie 5d formed, which forms a fourth cooling channel 6d with the bearing plate 16, which is connected to the first cooling channel 6a and extends to below the first end winding 11a. The individual components are each fluidically sealed from one another by means of seals 17a, which are designed in particular as O-rings, in order to seal off the cooling channels from the outside and/or from other parts of the electrical machine. The shaft 14 is, however, not shown here, mounted on the one hand in the housing 12 and on the other hand in the bearing plate 16 .
Fig. 4 zeigt eine Statoranordnung 500 ohne Gehäuse 12 in einer Draufsicht. Dabei ist in einem mittleren Bereich die äußere Mantelfläche des Stators 10 freiliegend, wobei neben dieser freiliegenden Fläche eine erste Kühlkanalgeometrie 5a in der Hülle 1 ausgebildet ist. Der mittlere Bereich ist von einer Dichtung 17b, die insbesondere als Flachdichtung ausgeführt ist und gegen das Gehäuse 12 dichtet, umrandet. Der frei liegende Bereich ist dazu vorgesehen, dass dort das Gehäuse 12 mittels Presspas sung an der äußeren Mantelfläche des Stators 10 anliegt, wobei über die Presspas sung eine Drehmomentabstützung des Stators 10 in dem Gehäuse 12 realisiert ist. FIG. 4 shows a stator arrangement 500 without a housing 12 in a plan view. In this case, the outer jacket surface of the stator 10 is exposed in a central region, with a first cooling channel geometry 5a being formed in the casing 1 next to this exposed surface. The central area is surrounded by a seal 17b, which is designed in particular as a flat seal and seals against the housing 12. The exposed area is provided so that the housing 12 bears against the outer lateral surface of the stator 10 by means of a press fit, with a torque support of the stator 10 in the housing 12 being realized via the press fit.
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht durch eine Statoranordnung 600 in einerweiteren Ausführungsform ohne dargestelltes Gehäuse 12. Der Stator 10 weist Statorbleche 10a auf, in denen Statornuten 10b ausgebildet sind, in denen wiederum Drahtwick lungen 18 verlaufen. Die Statorbleche 10a weisen weiterhin an einer äußeren Man telfläche Vertiefungen 19 auf, in denen Material der Hülle 1 ausgebildet ist. Auf diese Weise ist der Stator 10 in der Hülle 1 drehmomentenfest abgestützt. Eine Richtung der zwischen der Hülle 1 und den Statorblechen 10a wirkenden Kraft ist dabei durch einen Kraftpfeil angegeben. 5 shows a sectional view through a stator arrangement 600 in a further embodiment without the housing 12 shown. The stator 10 has stator laminations 10a in which stator slots 10b are formed, in which wire windings 18 in turn run. The stator laminations 10a also have depressions 19 on an outer surface, in which material of the shell 1 is formed. In this way, the stator 10 is supported in the casing 1 in a torque-proof manner. A direction of the force acting between the shell 1 and the stator laminations 10a is indicated by a force arrow.
Fig. 6 zeigt einen Stator 10 mit darum angeordnetem Werkzeug 20, das aus einer ersten Werkzeugschale 20a und einer zweiten Werkzeugschale 20b besteht. Die ers te Werkzeugschale 20a weist einen zylinderförmigen Vorsprung 21 sowie einen stirnseitigen Absatz 22 auf, der in den Innenraum des Stators 10 eingreift. Die zweite Werkzeugschale 20b ist als Hohlzylinder ausgebildet und umgreift den Stator 20. Sie weist weiterhin an der außenliegenden Stirnseite eine hier nicht zu erkennende Stirnwand auf. Zwischen den Werkzeugschalen 20a, 20b, bzw. dem Werkzeug 20, wenn dieses geschlossen ist, und dem Stator 10 entsteht ein Freiraum, der dann in einem Spritzpressverfahren mit einem Duroplast gefüllt wird, um die Hülle 1 auszu bilden. FIG. 6 shows a stator 10 with a tool 20 arranged around it, which consists of a first tool shell 20a and a second tool shell 20b. The first tool shell 20a has a cylindrical projection 21 and a front shoulder 22 which engages in the interior of the stator 10. The second tool shell 20b is designed as a hollow cylinder and encloses the stator 20. It also has an end wall, which cannot be seen here, on the outer end face. Between the tool shells 20a, 20b, or the tool 20, when this is closed, and the stator 10 creates a free space, which is then filled in a transfer molding process with a thermoset to form the shell 1 out.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Statoranordnung 700 in einer Schnittansicht sowie ein Werkzeug 23 zum Herstellen einer solchen Statoran ordnung 700. An dem Stator 10 ist die Hülle 1 nur in ersten Umfangsabschnitten 24a ausgebildet, während in zweiten Umfangsabschnitten 24b die äußere Mantelfläche des Stators 10 freiliegt. In diesen zweiten Umfangsabschnitten 24b steht der Sta tor 10 zur Drehmomentabstützung direkt mit dem Gehäuse 12 in Verbindung. In der Hülle 1 sind erste Kühlkanalgeometrien 5a ausgebildet, die in sich einen abgeschlos senen ersten Kühlkanal 6a ausbilden. Der erste Kühlkanal 6a wird also ohne Beteili gung des Gehäuses 12 gebildet. Fig. 7 and Fig. 8 show another embodiment of a stator assembly 700 in a sectional view and a tool 23 for producing such a stator assembly 700. On the stator 10, the shell 1 is formed only in the first peripheral sections 24a, while in the second peripheral sections 24b the outer surface of the stator 10 is exposed. In these second peripheral sections 24b, the stator 10 is directly connected to the housing 12 for torque support. First cooling channel geometries 5a are formed in the shell 1 and form a closed first cooling channel 6a. The first cooling channel 6a is thus formed without the housing 12 being involved.
Fig. 8 zeigt ein Werkzeug 23 zum Ausbilden einer solchen Hülle 1 , das aus einer ers ten Werkzeugschale 23a, einer zweiten Werkzeugschale 23b und einer dritten Werk zeugschale 23c besteht. Die Werkzeugschalen 23a und 23b entsprechen im Wesent lichen den Werkzeugschalen 20a und 20b in Fig. 6, wobei die zweite Werkzeugscha le 23b den Stator 10 nicht gänzlich außen umgreift. Eine äußere Wandung für das Werkzeug 23 ist stattdessen durch die dritte Werkzeugschale 23c gebildet. Alternativ zu der Darstellung der Fig. 8 kann die Werkzeugschale 23c auch zweiteilig ausge führt sein. Die erste Werkzeugschale 23a weist weiterhin Lanzen 25 auf, mittels de nen die Kühlkanalgeometrien 5a bzw. die Kühlkanäle 6a gemäß Fig. 7 ausgebildet werden. Ferner sind an der zweiten Werkzeugschale 23b Vorsprünge 26 vorgese hen, um Kühlkanalgeometrien unterhalb des ersten Wickelkopfs 11a, etwa wie in Fig. 3 dargestellt, an der Hülle 1 auszubilden. FIG. 8 shows a tool 23 for forming such a shell 1, which consists of a first tool shell 23a, a second tool shell 23b and a third tool shell 23c. The tool shells 23a and 23b essentially correspond to the tool shells 20a and 20b in FIG. 6, with the second tool shell 23b not completely encompassing the stator 10 on the outside. An outer wall for the tool 23 is instead formed by the third tool shell 23c. As an alternative to the illustration in FIG. 8, the tool shell 23c can also be made in two parts. The first tool shell 23a also has lances 25, by means of which the cooling channel geometries 5a or the cooling channels 6a according to FIG. 7 are formed. Furthermore, projections 26 are provided on the second tool shell 23b in order to form cooling channel geometries on the shell 1 below the first end winding 11a, approximately as shown in FIG.
Fig. 9 zeigt eine Detailansicht von Durchgangsöffnungen 27a, 27b in zwei unter schiedlichen Geometrien in einer Werkzeugstirnseite, etwa bei einer zweiten Werk zeugschale 20b gemäß Fig. 6. Durch die Durchgangsöffnungen 27a, 27b sind Pha sen 28 des Stators 10 durchgeführt. Die zwischen Durchgangsöffnungen 27a, 27b und Phasen 28 verbleibenden lichten Flächen können vor einem Füllen des Frei- rau ms mit Duroplast durch eine nicht dargestellte Dichtung verschlossen werden, etwa durch eine Elastomer- oder Silikondichtung. Fig. 9 shows a detailed view of through-openings 27a, 27b in two under different geometries in a tool end face, for example in a second tool shell 20b according to FIG. The clear areas remaining between passage openings 27a, 27b and phases 28 can be rau ms be closed with Duroplast by a seal, not shown, such as an elastomer or silicone seal.
Bezuqszeichen reference sign
Hülle a äußere Mantelfläche der Hülle b erste Stirnseite der Hülle c innere Mantelfläche der Hülle d zweite Stirnseite der Hülle e Ausformung Shell a outer surface of the shell b first face of the shell c inner shell of the shell d second face of the shell e shape
Anschlüsse a Vorsprung b Vorsprung Terminals a boss b boss
Vertiefung a erste Kühlkanalgeometrie b zweite Kühlkanalgeometrie c dritte Kühlkanalgeometrie d vierte Kühlkanalgeometrie a erster Kühlkanal b zweiter Kühlkanal c dritter Kühlkanal d vierter Kühlkanal a erster O-Ring b zweiter O-Ring 0 Stator 0a Statorblech 0b Statornut 1a erster Wickel köpf 1b zweiter Wickelkopf 2 Gehäuse 3 Rotor 3a Wuchtscheiben 4 Welle 5 Abdeckung 6 Lagerschild a Dichtung b DichtungDeepening a first cooling channel geometry b second cooling channel geometry c third cooling channel geometry d fourth cooling channel geometry a first cooling channel b second cooling channel c third cooling channel d fourth cooling channel a first O-ring b second O-ring 0 stator 0a stator lamination 0b stator slot 1a first winding head 1b second winding head 2 housing 3 rotor 3a balancing discs 4 shaft 5 cover 6 end shield a Gasket b Gasket
Drahtwicklungenwire wraps
Vertiefung deepening
Werkzeug a erste Werkzeugschaleb zweite Werkzeugschale zylinderförmiger Vorsprung Absatz Werkzeug a erste Werkzeugschaleb zweite Werkzeugschalec dritte Werkzeugschalea erster Umfangsabschnittb zweite UmfangsabschnitteTool a first tool shellb second tool shell cylindrical projection shoulder tool a first tool shellb second tool shellc third tool shella first peripheral portionb second peripheral portions
Lanze lance
Vorsprung a Durchgangsöffnung b Durchgangsöffnung Projection a through hole b through hole
Phase 0 Statoranordnung 0 Statoranordnung 0 elektrische Maschine 0 Statoranordnung 0 Statoranordnung 0 Statoranordnung 0 Statoranordnung Phase 0 stator assembly 0 stator assembly 0 electric machine 0 stator assembly 0 stator assembly 0 stator assembly 0 stator assembly

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) für eine elektrische Maschine (300) mit einem Stator (10) mit Statornuten (10b) und in den Statornuten (10b) ange ordneten Drahtwicklungen (18), wobei der Stator (10) in einer Hülle (1) aus einem Duroplast eingebettet ist, und wobei der Stator (10) und die Hülle (1) in einem die Hülle (1) umschließenden Gehäuse (12) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an einer äußeren Mantelfläche (1a) der Hülle (1) eine erste Kühlkanalgeomet rie (5a) zur Ausbildung eines ersten in axialer Richtung verlaufenden Kühlkanals (6a) vorgesehen ist. 1. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) for an electrical machine (300) with a stator (10) with stator slots (10b) and in the stator slots (10b) is arranged wire windings (18), wherein the Stator (10) in a shell (1) is embedded from a thermoset, and wherein the stator (10) and the shell (1) in a shell (1) enclosing the housing (12) are arranged, characterized in that on a outer lateral surface (1a) of the shell (1) has a first cooling channel geometry (5a) for forming a first cooling channel (6a) running in the axial direction.
2. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach Anspruch 1 , wobei die erste Kühlkanalgeometrie (5a) an der äußeren Mantelfläche (1a) der Hülle (1) aus gebildet ist und die erste Kühlkanalgeometrie (5a) mit dem Gehäuse (12) den ersten Kühlkanal (6a) ausbildet. 2. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to claim 1, wherein the first cooling channel geometry (5a) on the outer lateral surface (1a) of the shell (1) is formed and the first cooling channel geometry (5a) with the housing (12) forms the first cooling channel (6a).
3. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach Anspruch 1 oder 2, wo bei an zumindest einer Stirnseite (1b, 1d) der Hülle (1) eine zweite Kühlkanalgeomet rie (5b, 5d) vorgesehen ist, wobei die zweite Kühlkanalgeometrie (5b, 5d) mit dem Gehäuse (12) oder einem weiteren Bauteil einen zweiten Kühlkanal (6b, 6d) bildet, und wobei der zweite Kühlkanal (6b, 6d) mit dem ersten Kühlkanal (6a) verbunden ist. 3. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to claim 1 or 2, wherein a second cooling channel geometry (5b, 5d) is provided on at least one end face (1b, 1d) of the shell (1), wherein the second cooling channel geometry (5b, 5d) forms a second cooling channel (6b, 6d) with the housing (12) or a further component, and wherein the second cooling channel (6b, 6d) is connected to the first cooling channel (6a).
4. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei der Stator (10) an einer Mantelfläche zumindest eine Vertie fung (19) oder einen Vorsprung zur Drehmomentabstützung des Stators (10) in der Hülle (1) aufweist. 4. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to one of the preceding claims, wherein the stator (10) has at least one recess (19) or a projection for torque support of the stator (10) on a lateral surface the shell (1) has.
5. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei die Hülle (1) an einer äußeren Mantelfläche (1a) zumindest eine Vertiefung (4) oder einen Vorsprung (3a, 3b) zur Drehmomentabstützung der Hülle (1) in dem Gehäuse (12) aufweist. 5. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to any one of the preceding claims, wherein the shell (1) on an outer lateral surface (1a) at least one depression (4) or a projection (3a, 3b) for supporting the torque of the sleeve (1) in the housing (12).
6. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei an zumindest einer Fläche (1a, 1b, 1c, 1 d) der Hülle (1 ) eine Dichtung (7a, 7b, 17a, 17b) zur Abdichtung der Hülle (1) gegenüber dem Gehäuse (12) oder einem weiteren Bauteil angeordnet ist. 6. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to one of the preceding claims, wherein at least one surface (1a, 1b, 1c, 1d) of the casing (1) has a seal (7a, 7b, 17a, 17b) for sealing the casing (1) relative to the housing (12) or another component.
7. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehen den Ansprüche, wobei Phasen (28) des Stators (10) durch die Hülle (1) hindurchge führt sind. 7. stator assembly (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to any one of the preceding claims, wherein phases (28) of the stator (10) through the shell (1) are Durchge leads.
8. Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei an Phasen (28) des Stators (10) ein Anschlusselement vorgesehen ist, wobei das Anschlusselement in der Hülle (1) eingebettet ist. 8. Stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to one of claims 1 to 6, wherein phases (28) of the stator (10) is provided with a connection element, the connection element being embedded in the casing (1). is.
9. Elektrische Maschine (300) mit einer Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem Rotor (13). 9. Electrical machine (300) with a stator arrangement (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to one of the preceding claims and with a rotor (13).
10. Elektrische Maschine (300) nach Anspruch 9, wobei stirnseitig des Rotors (13) eine Abdeckung (15) angeordnet ist, die den Rotor (13) in radialer Richtung zumin dest teilweise überragt, wobei in der Abdeckung (15) eine dritte Kühlkanalgeometrie (5c) zur Ausbildung eines dritten Kühlkanals (6c) vorgesehen ist, und wobei der dritte Kühlkanal (6c) mit dem ersten und/oder dem zweiten Kühlkanal (6a, 6b) verbunden ist. 10. Electrical machine (300) according to claim 9, wherein the front side of the rotor (13) has a cover (15) which at least partially projects beyond the rotor (13) in the radial direction, wherein the cover (15) has a third cooling channel geometry (5c) is provided to form a third cooling duct (6c), and wherein the third cooling duct (6c) is connected to the first and/or the second cooling duct (6a, 6b).
11. Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung (100, 200, 400, 500, 600, 700) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei 11. A method for producing a stator assembly (100, 200, 400, 500, 600, 700) according to any one of claims 1 to 8, wherein
- ein Stator (10) von einem zumindest zweiteiligen Werkzeug (20, 23) umschlossen und in dem Werkzeug (20, 23) zentriert wird, so, dass zwischen Stator (10) und Werkzeug (20, 23) ein Freiraum besteht, - a stator (10) is surrounded by an at least two-part tool (20, 23) and is centered in the tool (20, 23) so that there is a free space between the stator (10) and the tool (20, 23),
- der Freiraum mittels eines Spritzverfahrens mit einem Duroplast ausgefüllt wird, um eine Hülle (1) auszubilden, in der der Stator (10) eingebettet ist, - the free space is filled with a duroplast by means of an injection molding process in order to form a casing (1) in which the stator (10) is embedded,
- das Werkzeug (20, 23) entfernt wird und der Stator (10) mit der Hülle (1 ) in einem die Hülle (1) umgebenden Gehäuse (12) angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (20, 23) an einer mit der äußeren Man telfläche (1a) der Hülle (1) korrespondierenden Fläche Vorsprünge und/oder Vertie fungen aufweist, so, dass beim Ausführen des Spritzverfahrens an einer äußeren Mantelfläche (1a) der Hülle (1) eine erste Kühlkanalgeometrie (5a) zur Ausbildung eines ersten Kühlkanals (6a) ausgebildet wird. - the tool (20, 23) is removed and the stator (10) with the casing (1) is arranged in a casing (12) surrounding the casing (1), characterized in that the tool (20, 23) has projections and/or indentations on a surface corresponding to the outer lateral surface (1a) of the casing (1), so that when the spraying process is carried out on an outer lateral surface (1a) the shell (1) is formed with a first cooling channel geometry (5a) to form a first cooling channel (6a).
12. Verfahren nach Anspruch 11 , wobei das Spritzverfahren ein Spritzpressver fahren ist. 12. The method according to claim 11, wherein the spraying process is a transfer molding process.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei zum Zentrieren des Stators (10) an dem Werkzeug (20, 23) Zentriermittel vorgesehen sind, und wobei die Zentriermit tel während des Ausfüllens des Freiraums entfernt werden, derart, dass der durch die Zentriermittel beim Entfernen freigegebene Raum durch Duroplast ausgefüllt wird. 13. The method of claim 11 or 12, wherein for centering the stator (10) on the tool (20, 23) centering means are provided, and wherein the Zentriermit tel are removed during the filling of the free space, such that the by the centering means when Remove freed space filled by thermoset.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das Werkzeug (20, 23) Durchgangsöffnungen (27a, 27b) aufweist, durch die Phasen (28) oder mit den Pha sen verbundene Anschlüsse des Stators (10) durchgeführt werden, und wobei die nach dem Durchführen der Phasen (28) oder der Anschlüsse verbleibende lichte Flä che der Durchgangsöffnungen (27a, 27b) mittels eines Dichtmittels verschlossen werden. 14. The method according to any one of claims 11 to 13, wherein the tool (20, 23) has through-openings (27a, 27b) through which phases (28) or connected to the pha sen terminals of the stator (10) are performed, and wherein the clear surface of the passage openings (27a, 27b) remaining after the phases (28) or the connections have been carried out are closed by means of a sealant.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei Phasen (28) des Sta tors (10) zuerst in der Hülle (1) eingebettet werden und anschließend freigelegt wer den. 15. The method according to any one of claims 11 to 13, wherein phases (28) of the Sta tor (10) are first embedded in the shell (1) and then exposed who the.
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