WO2023093935A1 - Elektrische maschine umfassend einen stator sowie einen an einem axialen ende des stators angeordneten leiterträger - Google Patents

Elektrische maschine umfassend einen stator sowie einen an einem axialen ende des stators angeordneten leiterträger Download PDF

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WO2023093935A1
WO2023093935A1 PCT/DE2022/100821 DE2022100821W WO2023093935A1 WO 2023093935 A1 WO2023093935 A1 WO 2023093935A1 DE 2022100821 W DE2022100821 W DE 2022100821W WO 2023093935 A1 WO2023093935 A1 WO 2023093935A1
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WO
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seal
stator
section
sealing
electrical machine
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/100821
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens BOHNEN
Christian Morgen
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine comprising a stator and a conductor support arranged on an axial end of the stator.
  • Electrical machines are used in many different ways in technology and can be used, for example, as traction motors in motor vehicles. Since this requires a comparatively high output from the electric machine, it may be necessary to cool the electric machine during operation. This can be implemented, for example, by cooling the stator of the electrical machine using liquid cooling. It may be desirable to limit the cooling to the stator so that the rotating rotor of the electric machine does not come into contact with the liquid coolant. In the electrical machine, this requires the stator to be sealed off from the rotor or from the air gap between the rotor and the stator. Furthermore, the stator must also be sealed off from the surroundings of the electrical machine.
  • sealing elements can be provided on the electrical machine. These sealing elements are used to seal the stator, for example from open stator slots facing the rotor in a laminated core of the stator. This makes it possible for the stator windings arranged in the stator slots to be cooled using a cooling liquid which, because of the sealing element, cannot penetrate into the air gap or to the rotor.
  • a sealing element extending axially through the electrical machine must be sealed in each case in a sealing manner on the two axial end faces of the stator on further components of the electrical machine.
  • the sealing element can be attached to a housing and/or to end shields fixed to the housing. Since in the area of the end faces, however, other components of the electrical machine, for example busbars for connecting the stator winding or the like, have to be arranged, there is a need for a compact and, in particular, easy-to-install seal for the electrical machine.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an improved electrical machine which, in particular, enables improved sealing of a stator of the electrical machine.
  • the conductor carrier comprises an annular sealing section and an annular or ring-segment-shaped conductor carrier section, the sealing section having a first seal facing axially toward the stator and a second seal facing away axially from the stator wherein the first seal rests on a sealing element that is arranged on the stator and seals the stator against a radially adjacent air gap, and the second seal rests at least in sections on at least one cover that at least partially encloses the conductor carrier section and/or the axial end of the stator.
  • the conductor carrier which is arranged at an axial end of the stator, can thus advantageously fulfill several functions.
  • the sealing section of the conductor carrier serves to seal the stator of the electrical machine, in particular with respect to the rotor space.
  • the sealing section comprises the first seal, which faces axially towards the stator and which bears against the sealing element which is arranged in particular in the interior of the stator and seals the stator against the air gap.
  • the sealing via the first seal of the sealing section takes place on a first axial end face of the stator.
  • a design of the electrical machine is also possible in which the sealing element seals the stator against an air gap lying radially on the outside.
  • sealing is effected by the seal of the sealing section in the axial direction on an end face of the stator.
  • the sealing element can in particular be a can, which bears against the inner circumference of the in particular hollow-cylindrical stator and in particular closes the inwardly open stator slots with respect to the air gap.
  • a coolant used to cool the stator and in particular the stator windings cannot therefore escape into the air gap.
  • the rotor which is separated from the stator by the air gap, can thus rotate unaffected by a coolant, it being possible in particular to avoid churning losses during operation.
  • sealing elements for example an insulating coating, an adhesive coating and/or a sealing film or the like, can also be used.
  • the sealing element can also provide electrical insulation between the stator and the rotor.
  • a seal can be made with respect to the sealing element when the electrical machine is assembled.
  • the first seal can rest in particular on the inner diameter or on the end face of the sealing element. It is also possible for the seal to bear against the sealing element from the radial outside.
  • the stator is also sealed by means of a further sealing arrangement which also bears against the sealing element.
  • the second seal of the sealing section creates a sealing connection to one or more covers, which at least partially enclose the at least one conductor carrier section and/or the axial end of the stator.
  • the liquid-filled wet space that at least partially surrounds the stator can also be sealed off at the axial end of the stator by the at least one cover.
  • This sealing connection can also be produced in a simple manner during the assembly of the electric machine by providing the second seal on the side of the conductor carrier facing away from the stator.
  • the conductor support section of the conductor support advantageously also fulfills the function of positioning electrical conductors fixed to the housing, such as Busbars, which are required to connect the windings of the stator windings.
  • electrical conductors fixed to the housing such as Busbars
  • Busbars electrical conductors fixed to the housing
  • These can be connected to one another via the conductor carrier section of the conductor carrier, or via conductors arranged in the conductor carrier section, and in particular can be combined to form a plurality of phase outputs of the electrical machine.
  • the ends of the winding strands to be connected can be arranged around the entire circumference of the electrical machine or only around a partial area of the circumference of the stator.
  • a ring-shaped or a ring-segment-shaped conductor carrier section can be used in order to arrange the conductors required for connecting the ends of the winding strands on the electrical machine.
  • the conductor carrier with the ring-shaped sealing section which has a comparatively large contact area with other components of the electrical machine, advantageously enables precise positioning of the conductor carrier and thus also precise alignment of the sealing section and the conductor carrier section during assembly of the electrical machine.
  • This can ensure that the first seal and the second seal each enter into a sealing connection with the sealing element or the at least one cover and that the conductor carrier section has the correct orientation in relation to the windings to be connected.
  • the number of components of the electrical machine can advantageously be reduced. This has an advantageous effect on the costs of manufacturing the electrical machine and reduces the effort involved in assembling it.
  • the second seal rests completely on a cover element that encloses the conductor carrier section and at least a section of the axial end of the stator, or that the second seal rests with one section on a cover element that covers the conductor carrier section and with at least one other section on a housing of the electrical machine and/or a bearing plate of the electrical machine.
  • Both a cover element and the housing and the end shield can serve as a cover for at least one section of the axial end of the stator and/or for the conductor carrier section.
  • Both variants enable the stator or a wet space surrounding the stator to be completely sealed at the axial end of the stator on which the conductor carrier is arranged. The wet space is sealed at the axial end both from the rotor and from the environment of the electrical machine, so that a coolant used to cool the stator, for example an insulating cooling oil or the like, remains inside the wet space.
  • the conductor carrier can thus provide sealing functional surfaces, which enable sealing against the sealing element in the stator as well as against the cover or against the housing, the end shield and/or a cover element that separately covers the conductor carrier section.
  • the direct contact between the second seal on the side of the seal section facing away from the stator axially with a cover, the end shield and/or with the housing of the electrical machine also advantageously results in a centering of the sealing element inside the electrical machine during assembly of the electrical machine Machine.
  • the stator has at least one stator winding, with a sealing element and the sealing section of the line carrier being inserted at the axial end of the stator Wet space is sealed, which comprises the stator winding and at least one or more conductors arranged on the conductor support section.
  • the lines arranged on the conductor carrier section can in particular be designed as busbars.
  • Such a wet room advantageously allows the liquid cooling of the stator to also be used for the conductors on the conductor carrier. Due to the sealing by the axially offset arranged seals of the sealing section, the conductors of the conductor carrier section can be arranged in a simple manner within the wet space, particularly when the conductor carrier section is arranged axially between the first seal and the second seal. In this way, direct dissipation of the heat generated there during operation of the electrical machine is advantageously made possible. This increases the machine efficiency and allows the use of less heat-resistant and therefore less expensive materials, as a result of which the electrical machine can advantageously be manufactured more cost-effectively.
  • first seal and the second seal are annular and/or that the first seal and the second seal are each arranged in an annular groove of the sealing section.
  • the first seal and the second seal run in particular in the circumferential direction of the electrical machine or in a plane orthogonal to the axial direction of the electrical machine.
  • the sealing element that seals the stator which in particular has a hollow-cylindrical shape, can accordingly have a cylindrical sealing surface that runs in the circumferential direction of the electrical machine and is arranged at the axial ends of the stator, which is therefore in direct contact along its entire circumference with the first seal of the Sealing section can be arranged.
  • the second, ring-shaped seal at the opposite axial end of the conductor support section ie towards the outer end of the machine, enables at least a substantially ring-shaped sealing of the wet space surrounding the stator.
  • the first seal may have a larger diameter than the second seal.
  • the ring-shaped sealing section of the conductor support can have a section with a larger outside diameter and/or a larger inside diameter on a first side facing axially toward the stator than on a second section on the second side facing away axially from the stator, on which the second seal is arranged is.
  • the first seal and the second seal are in particular each arranged in an annular groove of the sealing section, the grooves each also extending in the circumferential direction of the electrical machine or in the plane orthogonal to the axial direction of the electrical machine.
  • the groove of the first seal and the second seal are offset from one another in the axial direction of the electrical machine.
  • the first seal and the second seal can be arranged in particular on an outer circumference of the ring-shaped seal section. The first seal can bear against the sealing element radially from the inside.
  • the second seal can also provide a radial seal against a cover of the conductor support section and/or a cover of the axial end of the stator, with the second seal also bearing radially from the inside against at least one corresponding sealing surface of the at least one cover.
  • the first seal can also bear against the sealing element radially from the outside, for which purpose it can be arranged, for example, on an inner circumference of the annular sealing section.
  • the first seal and the second seal can each be designed as a seal, in particular as an O-ring, as a metered-in seal or as a molded-on seal.
  • the first and/or the second seal can each be designed as a rubber O-ring.
  • Other shaped sealing rings with a non-circular cross-section can also be used for the first seal and/or the second seal.
  • the first seal and/or the second seal can each also be formed by injecting or metering a sealing compound, in particular into an annular groove of the sealing section of the conductor carrier.
  • the conductor carrier section and the sealing section consist of an electrically insulating material, in particular a plastic.
  • electrically insulating means that the conductor carrier section and the sealing section each have a sufficiently low electrical conductivity to insulate the operational voltages present on the stator from a housing and/or an end shield and the conductors carrying the different potentials, in particular in the conductor carrier section. to isolate from each other.
  • the different phase outputs are at different electrical potentials during operation of the electrical machine.
  • the conductors which are used to connect the phase windings assigned to the individual phases, are spatially relatively close together in the conductor carrier section, so that sufficient insulation using electrically insulating materials is required.
  • the provision of a conductor carrier section made of an electrically insulating material thus enables electrical insulation of the conductors from one another and electrical insulation from other components of the electrical machine, in particular from a housing and/or an end shield, which are each made of a metallic material can.
  • the electrically insulating sealing section enables sufficient insulation distances between a winding overhang protruding axially from the stator and a rotor as well as other conductive components, such as a housing and/or an end shield.
  • Both the sealing section and the conductor carrier section are preferably made of an electrically insulating material, in particular in one piece as a single component.
  • a cover element which at least partially encloses the conductor carrier section and which can be in contact with the second seal in sections can also be designed to be electrically insulating in particular, in order to provide additional insulation of the conductors arranged in the conductor carrier section from other conductors To effect machine components, in particular a housing and / or an end shield.
  • This cover element can in particular be designed as a separate component so that the conductor carrier section and the conductors arranged therein are accessible during assembly.
  • the conductor carrier section and the sealing section can be made of a plastic, which means that their electrically insulating properties can be produced in a simple manner. Furthermore, the production from plastic allows a simple production and in particular also the possible formation of annular grooves in the sealing section for receiving the first and the second seal.
  • the conductor carrier section and the sealing section can be manufactured, for example, by means of a plastic injection molding process, in particular by manufacturing a one-piece plastic injection molded part that forms both the conductor carrier section and the sealing section.
  • the conductor carrier section has a plurality of slot-shaped, radially adjacent receiving sections, with at least one busbar being arranged in each of the receiving sections.
  • the receiving sections are in particular circular or circular segment-shaped, corresponding to the shape of the conductor support section, and they accordingly extend over the entire or only a section of the circumference of the stator of the electrical machine.
  • the slot-shaped receiving sections can be open at an axial end of the conductor carrier section, in particular the axial end facing the second seal, so that busbars can be inserted into the receiving sections.
  • insulation of the busbars in particular each carrying a different phase potential, can be achieved.
  • a star point rail can also run in the conductor support section, which is connected to the phases of the electrical machine to form a star connection of the phases. According to the invention, it can be provided that two adjacently arranged receiving sections are each separated by a web section extending in the axial direction, with the web section protruding in the axial direction beyond the busbars arranged in the receiving sections.
  • the conductor carrier section has at least one phase connection, in particular three phase connections.
  • the phase connections are connected to the phase windings of the stator winding in particular via conductors or the busbars in the conductor support section.
  • the stator of the electrical machine can be supplied with current via the phase connections, in particular with a three-phase alternating current.
  • the invention also relates to a conductor carrier for an electrical machine according to the invention, the conductor carrier comprising an annular sealing section and an annular or ring-segment-shaped conductor carrier section, the sealing section having a first seal and a second seal, the first seal and the second seal being axially offset on the Sealing section are arranged.
  • the first and the second seal of the conductor carrier can be annular and/or each be arranged in an annular groove of the sealing section.
  • the first seal and the second seal are each designed as a seal, in particular as an O-ring, as a metered-in seal or as a molded-on seal.
  • the conductor carrier section and the sealing section of the conductor carrier can consist of an electrically insulating material, in particular a plastic.
  • the conductor carrier section can have a plurality of slot-shaped, radially adjacent receiving sections, with at least one busbar being arranged in each of the receiving sections.
  • two adjacently arranged receiving sections are each separated by a web section extending in the axial direction, the web section protruding in the axial direction beyond the busbars arranged in the receiving sections.
  • the conductor carrier section can have at least one phase connection, in particular three phase connections.
  • Figure 1 shows an embodiment of an electrical machine in a perspective sectional view
  • FIG. 2 shows an exploded view of the exemplary embodiment of the electrical machine according to the invention
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a conductor support according to the invention of the electrical machine according to the invention
  • FIG. 4 shows a view of the rear side of the conductor carrier according to the invention, facing towards the stator
  • FIG. 5 shows a further view of the conductor carrier according to the invention with busbars and phase connections arranged on the conductor carrier section
  • FIG. 6 shows the arrangement of the conductor carrier according to the invention on the stator of the electrical machine according to the invention
  • FIG. 7 shows a sectional view of the axial end of the exemplary embodiment of the electrical machine according to the invention with the conductor support according to the invention
  • FIG. 8 shows a perspective view of a bearing plate of the electrical machine according to the invention with an exemplary embodiment of a seal carrier according to the invention
  • FIG. 9 shows a view of the exemplary embodiment of the seal carrier according to the invention.
  • FIG. 10 shows a sectional view of the seal carrier according to the invention arranged on the end shield
  • FIG. 11 shows a detailed view of a further exemplary embodiment of a seal carrier according to the invention for an electrical machine according to the invention
  • FIG. 12 shows a perspective view of a transmission connection element of an electrical machine according to the invention.
  • FIG. 13 shows a perspective view of the transmission connection element mounted on the electric machine according to the invention.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of an electrical machine 1 according to the invention.
  • the electrical machine 1 comprises a housing 2 in which a stator 3 is accommodated.
  • the stator 3 comprises a stator core 4 formed, for example, from a laminated core and a stator winding 5 which comprises a plurality of phase windings and which extends through the stator core 4 .
  • the housing 2 and the stator 3 are arranged coaxially along a longitudinal axis 6 extending in the axial direction of the electrical machine 1 .
  • the housing 2 and the stator 3 are each designed in the form of a hollow cylinder in this exemplary embodiment.
  • the term “hollow-cylindrical” also includes shapes that are essentially hollow-cylindrical.
  • essentially hollow-cylindrical shapes can have an uneven inner and/or outer lateral surface.
  • a slight cone shape, ie a radius that changes slightly along the axial length, is also possible.
  • the conductors of the stator winding 5 extend out of the stator 3 at a first axial end 7 of the latter and form one or more winding overhangs 8 there.
  • the conductors of the stator winding 5 also form one or more winding overhangs 8 at the second axial end 9 of the stator 3.
  • the stator winding 5 can be designed as a distributed winding, for example as a wave winding. Other designs of the stator winding 5 are also possible.
  • the number and shape of the end windings 8 at the axial ends 7, 9 of the stator 3 is particularly dependent on the winding pattern of the stator winding 5.
  • the end shield 10 limits the electric machine 1 to the outside. Also at the second end 9 of the electrical machine 1, which is correspondingly on the left-hand side in FIG.
  • the stator 3 of the electrical machine 1 includes liquid cooling.
  • the stator 3 is at least partially enclosed in a wet space 13 in the interior of the electrical machine 1 .
  • the wet space 13 is at least partially delimited by the stator core 4 and in the area of the end windings by the end shields 10, 12.
  • the provision of the wet space 13 enables a coolant, in particular a liquid coolant, to flow through the stator winding 5, with the coolant flowing in particular through the slots in the stator core 4, in which the conductors of the stator winding 5 are arranged, and/or between the conductors of the stator winding 5.
  • a coolant in particular a liquid coolant
  • the wet space 13 is delimited by a sealing element 15 .
  • the slots of the stator core 4 that are open radially through the stator and towards the air gap 14 are sealed by the sealing element 15 , so that a cooling liquid located in the wet space 13 can flow along the stator winding 5 without escaping into the air gap 14 .
  • the wet space 13 or the liquid-cooled stator 3 can thus advantageously be sealed off from a rotor of the electric machine 1, so that the rotor does not come into contact with the coolant when the electric machine 1 is in operation. As a result, splashing losses can be avoided, which advantageously increases the efficiency of the electrical machine 1 .
  • a conductor carrier 16 is arranged on the first axial end 7 of the stator 3 in order to seal off the wet space 13 .
  • Conductor carrier 16 permits sealing with respect to sealing element 15 and with respect to at least one cover arranged in the region of first axial end 7 of stator 3, in particular a separate cover element 52, end shield 10 and/or a section of housing 2.
  • the structure of conductor carrier 16 is explained in more detail below with reference to FIGS.
  • the sealing element 15 can preferably be designed as a can, for example made of a glass fiber reinforced plastic. Alternatively, a different design of the sealing element 15 can be used, for example a design as insulating coating, as an adhesive coating and/or as a sealing film.
  • the sealing element can have a thickness of between 0.5 mm and 1 mm, for example 0.7 mm.
  • sealing against the sealing element 15 takes place via a sealing arrangement 17 which is fastened to the bearing plate 12 .
  • the structure of the sealing arrangement 17 is explained in more detail below with reference to FIGS.
  • a transmission connection element 18 which enables the electrical machine 1 to be connected to a transmission.
  • the transmission connecting element 18 can at least partially enclose a transmission coupled to the electric machine 1 .
  • the transmission connection element 18 is explained in more detail below with reference to FIGS.
  • the stator 3 is connected to a fastening section 20 of the transmission connection element 18 along a fastening plane 19 in the interior of the electric machine 1 .
  • the stator 3 is connected by gluing the stator core 4 to the fastening section 20 of the transmission connecting element 18 the attachment portion 20 of the transmission connection element 18 can be glued.
  • the insulating ring 21 is in contact with an axial end face of the stator core 4 .
  • the stator 3 has an insulating ring 22 which is arranged on an axial end face of the stator core 4 .
  • the stator 3 is supported on an inner side 25 of the hollow-cylindrical housing 2 via two centering sleeves 23 , 24 .
  • the centering sleeves 23, 24 are designed as annular plastic elements and allow use of the stator and its alignment or positioning in the housing 2.
  • a gap between the centering sleeves 23, 24 remaining between Stator core 4 and housing 2 ensure sufficient clearance and creepage distances for insulating stator 3 from housing 2.
  • the insulation rings 21, 22 and the centering sleeve 23, 24 can be designed as separate, each ring-shaped components. It is also possible that the insulating ring 21 and the centering sleeve 23 and the insulating ring 22 and the centering sleeve 24 are each designed as a common component with an L-shaped cross section.
  • the insulation rings 21, 22 and the centering sleeves 23, 24 consist of an electrically insulating material, in particular a plastic, and can be manufactured, for example, by means of an injection molding process.
  • the insulating ring 21 enables the stator 3 to be axially supported on the second axial end 9 of the stator 3, in particular against the transmission connection element 18 fixed to the housing Section 88 of housing 2 pointing radially inwards.
  • One or more sealing elements 89 can be provided on section 88, which enable sealing of wet space 13 at the contact surface between stator 3 and housing 2 along section 88.
  • the insulation rings 21, 22 and/or the centering sleeves 23, 24 can be attached to the stator core 4 by gluing, for example using an epoxy resin.
  • the insulating support of the stator 3 in the housing 2 advantageously makes it possible to dispense with insulating means such as insulating paper or the like arranged in the slots of the stator.
  • the space gained in this way can be used for the flow of the coolant, for example an insulating cooling oil, through the slots or through the stator winding 5, so that the cooling channels can advantageously be realized without a reduced cross-section of the sheet metal of the stator core 4 and without reduced copper cross-sections of the stator winding 5 becomes.
  • the coolant for example an insulating cooling oil
  • FIG. 2 shows the structure of the electrical machine 1 in an exploded view.
  • the rotor 25 of the electrical machine 1 is also shown.
  • the air gap 14 is formed between the rotor 25 and the radially inner inner circumference of the stator 3 formed by the sealing element 15 .
  • a connecting element 26 designed as a coolant connection piece, which can be connected to a corresponding opening 27 in the transmission connecting element 18 and a corresponding opening 28 in the bearing plate 12 in order to enable coolant to be supplied to the stator 3 or to the wet space 13 surrounding the stator 3 .
  • One or more additional sockets can also be arranged on the electric machine 1, via which it is also possible to supply or discharge coolant to the wet space 13.
  • the electric machine 1 can be designed for use as a traction electric motor in a motor vehicle, for example.
  • the electrical machine 1 can be designed to generate mechanical power between 50 kW and 500 kW, in particular between 100 kW and 200 kW, for example 150 kW
  • the conductor carrier 16 comprises an annular sealing section 29 and a conductor carrier section 30 in the form of a ring segment.
  • the sealing section 29 has a first seal 31 and a second seal 32 .
  • the first seal 31 is arranged on a first axial end 33 of the sealing section 29 and faces axially towards the first axial end 7 of the stator 3 in the assembly position of the conductor carrier 16 .
  • the second seal 32 is arranged at the opposite axial end 34 of the sealing section 29, so that in the assembled position of the Conductor support 16 is arranged on the side of the conductor support 16 facing away from the stator 3, that is to say facing the end shield 10.
  • the first seal 31 and the second seal 32 are each arranged on an outer periphery of the seal portion 29 .
  • the sealing section 29 has a smaller outside diameter at its axial end 34 or on an outer cylinder surface 96 in the area of the second seal 32 , so that the second seal 32 also has a smaller diameter than the first seal 31 .
  • the section of the sealing section 29 adjoining the axial end 34, at the end 33 of which the first seal 31 is arranged, correspondingly has a cylindrical surface 95 with a larger outer diameter than the cylindrical surface 96.
  • the first seal 31 and the second seal 32 are each designed as an O-ring and are inserted into an annular groove 53 and 54 of the sealing section 29, respectively.
  • the grooves 53, 54 also run annularly around the outer circumference of the sealing section 29.
  • the first seal 31 and the second seal 32 can also be a molded seal be carried out, which can be generated, for example, by injecting or metering a sealing compound into the grooves 53, 54.
  • the sealing section 29 of the conductor carrier 16 is in contact with the sealing element 15, which seals the stator 3 against the radially inner air gap 14.
  • the second seal 32 rests at least in sections on a cover element (not shown here), which encloses the conductor carrier section 30 after the conductor carrier 16 has been arranged in the electrical machine 1 .
  • the cover element is also in the form of a ring segment and extends essentially over the same segment of a circle as the conductor carrier section 30, so that the second seal 32 rests with a section 35 on the cover element, which is not shown in FIG.
  • the seal section 29 rests against the end shield 10, which at least partially encloses the second axial end 9 of the stator.
  • the conductor carrier section 30 it is possible for the conductor carrier section 30 to extend over a larger or smaller part of the circumference of the stator 3 or of the electrical machine 1 .
  • a ring-shaped design of the conductor carrier section 30 is also possible.
  • the sections 35, 36 with which the sealing section 29 bears against the cover element or the bearing plate of the electrical machine 1 increase or decrease in size.
  • direct contact can also be made between the second seal 32 or its second section
  • the sealing section 29 and the first seal 31 and the second seal 32 of the conductor carrier 16 seal off the wet space 13 of the electrical machine 1 .
  • the coolant flowing around the stator is thus kept within the wet space 13, penetration or leakage of the coolant into the air gap 14 and/or onto the rotor 25 is thus avoided.
  • the coolant can also be prevented from escaping from the interior of the electrical machine 1 to the outside by the conductor carrier 16 or its sealing section 29 in the region of the first axial end 7 of the stator 3 .
  • the conductor carrier section 30 of the conductor carrier 16 comprises a plurality of slot-shaped, ring-segment-shaped receiving sections which run radially adjacent to one another
  • a conductor rail (not shown here) is arranged in each of the receiving sections 37.
  • the individual phase windings of the stator winding 5 can be connected to one another via the busbars.
  • Two adjacently arranged receiving sections 37 are each separated by a web section 38 .
  • the web section 38 is designed to be longer in the axial direction than the busbars in the receiving sections 37, so that an air gap and a creepage distance between the axial end faces of adjacent busbars are increased. In this way, the isolation between the busbars arranged in the receiving sections 37 can be improved.
  • the receiving space 41 serves to receive part of the end winding 8 at the first end 7 of the stator 3.
  • An axial bearing surface 46 is provided between the first seal 31 and the second seal 32, via which the seal carrier 16 can be supported axially, for example on a section of the housing 2 and/or can rest against the end shield 10.
  • FIG. 4 shows a view of the side of the conductor carrier 16 pointing towards the stator 3 .
  • the conductor carrier section 30 has an axial contact surface 42 with which the conductor carrier 16 bears against an end face of the stator 3 at its first end 7 .
  • axial contact with a section of the housing 2 that extends into the corresponding area is also possible, with this section being able to be machined in particular to form a defined alignment of the arranged conductor carrier 16 .
  • the radially outer section 43 of the conductor carrier section 30 has the shape of a cylinder jacket segment and serves as a radial center surface for arranging the conductor carrier 16 on the housing 2 of the electrical machine 1 .
  • the bearing support 16 can also have an anti-twist device, which can be designed, for example, as a recess 44 in the circumferential direction.
  • centering aids 45 which are designed for example as bulges, can be provided.
  • busbars 47 are used in the receiving sections 37, of which several welding tabs 48 can be seen, which in the axial Protrude direction from the conductor carrier portion 30.
  • the receiving sections 37 form positioning areas for the conductor rails 47, so that there is a defined association between the welding lugs 48 and the conductor ends of the phase windings to be connected.
  • phase connections 49 via which the phase windings of the stator winding 5, which form a three-phase winding, can be contacted.
  • a star point rail 50 which connects the various phases of the stator winding 5 in a star connection.
  • the conductor carrier 16 is shown in its assembly position on the stator 3 in FIG. In this case, the conductor carrier 16 is arranged on the first end 7 of the stator 3 . As can be seen, the conductor carrier 16 rests with the axial contact surface 42 on an end face 51 of the stator 3 . The end winding 8 protruding outwards in the axial direction from the axial end face 51 of the stator 3 runs inside the conductor carrier section 30 in the recess 41. The side of the conductor carrier section 30 pointing axially outwards is covered by a cover element 52, which has a contact surface in the form of a ring segment its inside diameter rests against the section 35 of the second seal 32 .
  • the cover element 52 comprises a first section 90 in the form of a ring segment, which covers the conductor carrier section 30 , and an annular second section 91 , which extends along the second section 36 of the second seal 32 .
  • the cover element 52 rests against a section of the axial contact surface 46 on the conductor carrier.
  • the cover element 52 is electrically insulating and can be designed, for example, as an injection-molded plastic component. It is also possible for the first section 90 and the second section 91 to be manufactured as separate components or cover elements and/or for the second section 91 to be designed as part of the end shield 10 and/or the housing 2 . Thus, only the phase connections 49 of the conductor support section 30 are accessible from the outside after the cover element 52 has been arranged.
  • phase connections 49 remain accessible from the outside even after the conductor carrier 16 has been arranged on the end shield 10 , so that the electrical machine 1 can be supplied with current via the phase connections 49 .
  • further seals and/or sealing elements can be provided in the area of the phase connections 49 , which also seal the wet space 13 at the phase connections 49 .
  • FIG. 1 A sectional view of a section of the electrical machine 1 is shown in FIG.
  • the conductor carrier 16 is arranged between the stator 3 and the bearing plate 10 as can be seen.
  • the conductor carrier 16 rests against the sealing element 15 via the first seal 31 .
  • the conductor carrier 16 bears against the cover element 52 via the second seal 32 .
  • the cover element 52 is in turn supported on the end shield and sealed there, for example by a seal 92 .
  • the end shield 10 is sealed off from the housing at the radially outer end by means of a seal 93 arranged adjacent to the screw connection 11.
  • the first seal 31 rests against the sealing element 15 from radially inside.
  • the second seal 32 also bears against the cover element 52 from the radially inner side.
  • the conductor support 16 is arranged in the interior of the electrical machine 1 via two cylinder surfaces 95, 96 of the sealing section 29, on each of which one of the seals 31, 32 is arranged. These cylindrical surfaces 95, 96 can advantageously be machined in the same method step or in the same clamping of the conductor carrier 16, so that a precise alignment of the conductor carrier 16 can be achieved, particularly in combination with the anti-rotation device described above. The precise alignment improves the sealing function of the conductor carrier 16 produced by overlapping.
  • sealing of the sealing element 52 by the first seal 31 from the radially outer side is also possible.
  • the wet space 13 is sealed off by the sealing section 29 of the conductor support 16 , the cover element 52 and the bearing plate 10 .
  • the busbars 47 and the neutral point busbar 50 which run in the conductor support section 30 of the conductor support 16, are also arranged within the wet space 13, so that they are advantageously also cooled by a coolant circulating in the wet space 13 can become.
  • the connection between two of the welding lugs 48 and one conductor end 94 of a phase winding of the stator winding 5 can also be seen.
  • Sufficient electrical insulation of the electrical machine 1 in the area of the conductor carrier 16 is achieved by making the sealing section 29 and the conductor carrier section 30 from an electrically insulating material.
  • the individual busbars 47 are additionally insulated from one another by the web sections 38, which protrude beyond the busbars 47 in the axial length. Sufficient gaps for insulation are provided between the star point bar 50 and the axially outer end of the end winding 8 .
  • the cover element 52 which encloses at least the conductor carrier section 30, is also made of an electrically insulating material and ensures the insulation, in particular between the welding lugs 48 and the bearing plate 10, which can be made of an electrically conductive material such as a metallic material.
  • the conductor carrier 16 can ensure insulation of the housing 2, the end shield 10 and the rotor 25, which is optionally electrically conductively connected to other components via a shaft, even in the event of a defect in a winding insulation of the stator winding 5.
  • FIG. 8 shows a detailed view of the end shield 12 arranged in the area of the second end 7 of the stator 3 .
  • An exemplary embodiment of a sealing arrangement 17 is arranged on the end shield 12 .
  • the sealing arrangement 17 comprises an annular seal carrier 55, which comprises at least one seal 56, with which the sealing arrangement 17 rests against the sealing element 15, which seals the stator against the radially inner air gap.
  • the seal 56 runs on the outer circumference of the ring-shaped seal carrier 55 and thus bears radially on the inside against the sealing element 15 of the electrical machine 1 .
  • the ring-shaped seal carrier 55 is arranged concentrically around an opening 57 in the bearing plate 12, in which a rotor shaft of the electrical machine 1 can be accommodated.
  • the sealing arrangement 17 seals off the wet space 13 from the rotor 25 arranged in the dry interior of the electrical machine 1.
  • the seal carrier 55 is fastened to the bearing plate 12 in a form-fitting and non-positive manner and for this purpose comprises a plurality of latching elements 58 which are arranged offset in the circumferential direction and protrude in the axial direction and which engage in corresponding receptacles 59 of the bearing plate 12 .
  • the latching elements 58 are arranged in particular equidistantly along the outer circumference of the seal carrier 55, so that a stable and secure attachment of the seal carrier 55 to the end shield 12 is made possible.
  • the latching elements 58 are shaped like hooks or claws, so that the seal carrier 55 can be clipped onto the end shield 12 in the axial direction during the assembly of the electrical machine 1 .
  • the seal carrier 55 consists in particular of an electrically insulating material in order to increase an insulating distance between the end shield 12 and the end winding 8 at the second end 9 of the stator.
  • the bearing plate 12 is fastened via radially outward-pointing fastening sections 60 of the bearing plate 12, which enable a connection to the housing 2 of the electrical machine 1 via the screw connections 11 shown in FIGS.
  • the fastening sections 60 protrude radially outwards on an end face of the bearing plate 12 which faces the second end 9 of the stator 3 in the assembled position.
  • the side 61 of the sealing element 55 facing the stator 3 comprises a plurality of recesses 62 arranged offset in the circumferential direction Injection molding process is facilitated.
  • the injection points for the injection molding process can also be arranged in the recesses 62, for example, so that the side 61 facing the stator can be designed to be flat, in particular without further post-processing. This ensures that the seal carrier 55 does not come into contact with the rotor 25 of the electrical machine 1, which rotates during operation.
  • the seal carrier 55 is shown in FIG. As can be seen, the latching elements 58 are arranged equidistantly around the outer circumference on an end face of the sealing element 55 .
  • the seal 56 which runs along the outer circumference of the sealing element 55 in the shape of a cylinder jacket, can also be seen.
  • the seal 56 includes a first seal section 63, which is arranged on the outer circumference of the seal carrier 55 and serves to seal against the sealing element 15 running inside the stator.
  • the seal 56 includes a second seal section 64 which is arranged on the inner circumference of the seal carrier 55 and serves to seal the seal carrier 55 against the bearing plate 12 .
  • the second sealing section 64 extends along a centering surface 97 in the shape of an annular disk, with which the seal carrier 55 bears against the bearing plate 12 and via which, during the assembly of the electric machine 1, a precise alignment of the seal carrier 55 and in particular also of the seal 56 or its first sealing portion 63 is made possible.
  • the first sealing section 63 and the second sealing section 64 can be manufactured in an injection molding process, for example.
  • an elastomer can be injected into annular grooves 65, 66 of the seal carrier and then heated or hardened.
  • the groove 65 and the groove 66 can be replaced by one or more Connecting sections 67 are connected so that when the seal carrier 55 is placed in a mold, the first seal section 63 and the second seal section 64 of the seal 56 can be injected simultaneously.
  • the grooves 65 , 66 are correspondingly connected via the connecting sections 67 , so that the injected sealant can form the desired sealing sections 63 , 64 in both grooves 65 , 66 .
  • the seal carrier 55 has a stop 99 formed from a plurality of radial elevations, which fixes the sealing element 15 axially.
  • the stop 99 it is also possible for the stop 99 to be formed by a single, ring-shaped or ring-segment-shaped, radial elevation.
  • FIG. 10 shows a sectional view through the bearing plate 12 and the sealing arrangement 17, with a rotor bearing 71 in the area of the opening 57, on which a shaft (not shown) connected to the rotor 25 of the electrical machine 1 is mounted against the bearing plate 12 can, is shown.
  • the seal 56 extends with its first sealing section 63 through the groove 65 and with the second sealing section 64 through the groove 66.
  • the grooves 65 and 66 are communicatively connected to one another by the connecting section 67, the connecting section 67 being at the radially inward pointing Side 68 of the seal carrier 55 has an opening 69 via which, for example, the sealing material can be injected into the grooves 65, 66 and the connecting section 67.
  • the engagement of the hook-like latching element 58 in the corresponding receptacle 59 on the bearing plate can also be seen.
  • the locking elements 58 can be made of plastic, for example, and be resilient, so that the seal carrier 55 can be clipped onto the bearing plate 12 and, in particular, also a preload in the first sealing section 63 for sealing against the bearing plate 12 is made possible.
  • the bearing plate 12 has a ramp-shaped section 98 in the axial direction in front of the receptacle 59, so that the hook-like or claw-like latching elements 58 spring up onto the bearing plate 12 in the axial direction when the seal carrier 55 is pushed on and then snap into the receptacle 59.
  • the radial position of the seal carrier 55 is defined by a cylindrical surface 100 of the bearing plate 12 and the cylindrical surface 101 of the seal carrier 55 resting against it.
  • the arrangement of the seal carrier 55 for holding the seal 56 has the advantage that the end shield 12 can be manufactured, for example, as a stamped sheet metal component.
  • the use of the separate seal carrier 55 makes it possible, on the one hand, to arrange an insulating material in the area that is particularly close to the stator or particularly close to the end winding 8, and thus the insulation between the stator 3 or the stator winding 5 and the end shield 12 to improve. For example, an axial distance and a radial distance between end winding 8 and end shield 12 of at least 2.5 mm can be maintained in this way.
  • the sealing distance between the axial seals on the sealing element 15 of the electrical machine 1 can be reduced, since the axial seal 56, or its first section 63, can be arranged closer to the end face 9 of the stator 3 with the aid of the seal carrier 55. since the arrangement is not influenced by a curvature of the end shield 12 in an area 70, which can occur due to the process during manufacture as a stamped sheet metal part.
  • the arrangement of a seal directly on the bearing plate 12 or in the curved section 70 of the bearing plate 12 can be avoided by the seal carrier 55 .
  • the pressure of the cooling medium in the wet space 13 can act on the outer diameter of the sealing element 15, which is designed, for example, as a can, causing it to bulge inward in the direction of the rotor 25 can incline.
  • the direction of this buckling is shown by arrow 102 in FIG.
  • the sealing points 103 and 104 are also shown, with the first sealing section 63 of the seal carrier 17 sealing against the sealing element 15 at the sealing point 103 and the first seal 31 of the conductor carrier 16 at the sealing point 104.
  • the axial position of the sealing points 103, 104 is in each case a dash-dotted line clarifies.
  • sealing from the radial outside is also conceivable.
  • the conductor carrier 55 includes a further seal 72 in addition to the seal 56 .
  • the seal 56 is designed as an O-ring, which is arranged in the groove 65 in the outer circumference of the seal carrier 55 .
  • the sealing of the seal carrier 55 in relation to the sealing element 15 in the interior of the stator 3 takes place via the seal 56 as described above.
  • sealing against the bearing plate 12 is effected by means of a further seal 72 which is correspondingly arranged in the radially inner groove 66 of the seal carrier 55 .
  • the further seal 72 is also designed as an O-ring, so that the connecting sections 67 communicatingly connecting the grooves 65, 66 can advantageously be dispensed with.
  • One of the recesses 62 can also be seen in the sectional illustration, which clearly enables the effect of a material thickness that is as homogeneous as possible in the cross section of the seal carrier 55 .
  • FIG. 12 shows a detailed view of the transmission connection element 18 .
  • the transmission connecting element 18 is preferably in the form of a hollow cylinder and is in the assembly position arranged concentrically around the longitudinal axis 6 extending in the axial direction of the electrical machine 1 .
  • the transmission connection element 18 On a first end face 73, the transmission connection element 18 comprises the annular or alternatively ring segment-shaped fastening section 20, via which the transmission connection element 18 is connected to the end face of the housing 2 and to the stator 3 along the fastening plane 19.
  • the housing 2 is fastened to the fastening plane 19 and for the stator 3 to be fastened to a further fastening plane (not shown).
  • Fastening on two fastening planes, in particular parallel to one another can be achieved, for example, by the fastening section 20 having two fastening surfaces which are axially offset from one another and on which the stator 3 and the housing 2 are arranged with an axial offset relative to one another and in particular along two parallel to one another and can be attached orthogonally to the axial direction extending attachment planes.
  • the transmission connection element 18 extends from the fastening plane 19 to the side of the fastening plane 19 opposite the housing 2 and here also the stator 3, as is shown, for example, in FIGS.
  • the fastening section 20 of the transmission connection element 18 protrudes radially inwards from a jacket 78 of the transmission connection element 18 which is in particular in the form of a hollow cylinder.
  • a plurality of openings 74 are provided in the fastening section 20 , via which the transmission connection element 18 can be connected to the housing 2 of the electric machine 1 by means of the screw connections 11 .
  • the bearing plate 12 can also be attached to the housing 2 via the screw connections 11 or the openings 74 .
  • the bearing plate 12 rests on the side 75 of the fastening section 20 opposite the fastening plane 19 and is thus arranged in the cavity inside the transmission connection element 18 or at least partially surrounded by the transmission connection element 18 .
  • a seal (not shown) can be arranged between the fastening section 20 and the bearing plate 12 .
  • the lateral surface of the jacket 78 is provided with the opening 27, in which, as described above, the connection element 26 designed as a coolant nozzle and optionally a sealing ring can be arranged.
  • the stator 3 of the electrical machine 1 is fastened to the fastening section 20 of the transmission connection element 18 via an adhesive connection via the end face 76 pointing to the fastening plane when the electrical machine 1 is in the assembled state.
  • the fastening section 20 of the transmission connecting element 18 can advantageously provide a flat fastening surface for the adhesive connection to the stator 3 , in particular to the insulating ring 21 on the end face at the second axial end 9 of the stator 3 .
  • the stator is arranged in a torque-proof manner inside the housing 2 of the electrical machine 1 by the adhesive connection with the fastening section 20 .
  • the fastening section 20 of the transmission connection element 18 thus ensures that the stator 3 of the electric machine 1 is supported against the torque.
  • this adhesive connection and a seal arranged between the end shield 12 and the fastening section 20 contribute to sealing off the wet space 13 from the rotor 25 and from the environment of the electric machine 1 .
  • the fastening section 20 also effects an axial positioning of the transmission connection element 18 on the housing 2 or on the stator 3.
  • the fastening section 20 comprises a plurality of spacer projections 77 on the side 76 facing the stator 3, which are arranged, for example, equidistantly around the circumference of the fastening section 20.
  • These spacing projections 77 are designed as nubs or the like, for example, and cause a defined gap to form on the attachment plane 19, so that an adhesive for the adhesive connection to the stator 3 can be introduced in a defined geometry and quantity between the attachment section 17 and the stator 3.
  • a plasma activation of the insulating ring 21 made of plastic can be carried out.
  • transmission connection element 18 To fasten a transmission to transmission connection element 18 and to fasten transmission drive element 18 and possibly the entire electric machine 1 to a third object such as a motor vehicle, transmission connection element 18 has a further fastening section 79 on the end face opposite fastening section 20. This protrudes radially outwards from the hollow-cylindrical jacket 78 of the transmission connection element 18 .
  • the further attachment section 79 comprises a plurality of openings 80 for receiving attachment means.
  • rivet nuts 81 can be provided in the openings 18 , which enable a transmission to be fastened to the transmission connection element 18 .
  • the multiple openings 80 of the further fastening section 79 are offset in the circumferential direction and are preferably arranged equidistantly.
  • the casing 78 of the transmission connection element 18 comprises a plurality of radial bulges 82 which each lie adjacent to the openings 74 of the fastening section 20 .
  • the further attachment section 79 includes additional attachment areas 84, via which the transmission connection element or the entire electric machine 1 can be attached to a third-party object such as a motor vehicle.
  • the additional attachment sections 84 each include an opening 85 in which a rivet nut 86 is also arranged.
  • the transmission connecting element 18 is made in particular from sheet metal, for example by means of deep-drawing or stamping. This enables simple production of the transmission connecting element 18, which can thus be produced separately from the housing 2, which is designed, for example, as a cast aluminum component. This facilitates the production of the electrical machine 1.
  • the sheet metal thickness of the transmission connecting element 18 can be between 1 mm and 5 mm, for example 3 mm.
  • FIG. 13 shows the transmission connection element 18 in the installed position on the housing 3 of the electric machine 1. Furthermore, the connecting element 26 inserted into the opening 27 is shown.
  • the bearing plate 12 is arranged inside the casing 78 of the transmission connection element 18 .
  • the end shield 12 is fastened via the screw connections 11 and the side 75 of the fastening section 20 arranged opposite the fastening plane 19.
  • a rotor shaft 87 which is guided through the opening 57 in the end shield 12 and is rotatably mounted there via the rotor bearing 71.
  • a transmission fastened to the electrical machine 1 via the transmission connection element 18 can be coupled to this rotor shaft 87 .
  • the housing 2 forms the starting point for a preferred assembly sequence of the electrical machine 1 , which can be seen, for example, with reference to FIG. 2 .
  • a stator subassembly comprising the stator 3, the stator winding 5, the insulating rings 21, 22, the centering sleeves 23, 24 and the sealing element 15 is first pushed axially into the housing 2 from a first direction. It is pushed in via the end face of the housing 2, which is shown on the left in FIG.
  • an adhesive preferably an epoxy resin, is applied to at least one of the two contact partners for the connection between the insulating ring 21 and the fastening section 20 of the transmission connection element 18 .
  • the transmission connecting element 18 is centered on the isolation ring 21 .
  • the transmission of the stator torque during operation of the electrical machine 1 can take place via the first adhesive connection between the stator core 4 and the insulating ring 21 to the insulating ring 21 and from there via the second adhesive connection to the attachment section 20 of the transmission connection element 18 acting as a thrust washer. From there, the stator torque can be passed on to the screw connection through the fastening means 11 and finally into the housing 2 as intended.

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Abstract

Elektrische Maschine umfassend einen Stator (3) sowie einen an einem axialen Ende (7) des Stators (3) angeordneten Leiterträger (16), wobei der Leiterträger (16) einen ringförmigen Dichtungsabschnitt (29) und einen ringförmigen oder ringsegmentförmigen Leiterträgerabschnitt (30) umfasst, wobei der Dichtungsabschnitt (29) eine erste, axial zum Stator (3) gewandte Dichtung (31 ) und eine zweite, axial vom Stator (3) abgewandte Dichtung aufweist (32), wobei die erste Dichtung (31 ) an einem an dem Stator (3) angeordneten und den Stator (3) gegen einen radial benachbarten Luftspalt (14) abdichtenden Dichtelement (15) anliegt und die zweite Dichtung (32) zumindest abschnittsweise an wenigstens einer den Leiterträgerabschnitt (30) und/oder das axiale Ende (7) des Stators (3) zumindest teilweise umschließenden Abdeckung anliegt.

Description

Elektrische Maschine umfassend einen Stator sowie einen an einem axialen Ende des Stators anqeordneten Leiterträqer
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einen Stator sowie einen an einem axialen Ende des Stators angeordneten Leiterträger.
Elektrische Maschinen finden vielfältige Anwendungen in der Technik und können beispielsweise als Traktionsmotoren in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Da dabei eine vergleichsweise hohe Leistung der elektrischen Maschine benötigt wird, kann es erforderlich sein, die elektrische Maschine im Betrieb zu kühlen. Dies kann beispielsweise durch eine Kühlung des Stators der elektrischen Maschine mittels einer Flüssigkeitskühlung umgesetzt werden. Dabei kann es wünschenswert sein, die Kühlung auf den Stator zu beschränken, so dass der rotierende Rotor der elektrischen Maschine nicht in Kontakt mit dem flüssigen Kühlmittel gelangt. Dafür ist in der elektrischen Maschine eine Abdichtung des Stators gegenüber dem Rotor beziehungsweise gegenüber dem Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator erforderlich. Ferner muss der Stator auch gegenüber der Umgebung der elektrischen Maschine abgedichtet sein.
Dazu können verschiedene Arten von Dichtelementen an der elektrischen Maschine vorgesehen sein. Über diese Dichtelemente erfolgt eine Abdichtung des Stators, beispielsweise von zum Rotor gerichteten, offenen Statornuten in einem Blechpaket des Stators. Dies ermöglicht es, dass die in den Statornuten angeordneten Statorwicklungen über eine Kühlflüssigkeit gekühlt werden können, welche dabei aufgrund des Dichtelements nicht in den Luftspalt oder zum Rotor vordringen kann.
Ein sich axial durch die elektrische Maschine erstreckendes Dichtelement muss dabei jeweils dichtend an den beiden axialen Stirnseiten des Stators an weiteren Komponenten der elektrischen Maschine abgedichtet werden. Beispielsweise kann das Dichtelement an einem Gehäuse und/oder an gehäusefesten Lagerschilden angebunden werden. Da im Bereich der Stirnseiten jedoch auch weitere Komponenten der elektrischen Maschine, beispielsweise Stromschienen zur Verschaltung der Statorwicklung oder ähnliches, angeordnet werden müssen, besteht Bedarf an einer kompakten und insbesondere auch einfach zu montierenden Abdichtung für die elektrische Maschine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektrische Maschine anzugeben, welche insbesondere eine verbesserte Abdichtung eines Stators der elektrischen Maschine ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer elektrischen Maschine der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Leiterträger einen ringförmigen Dichtungsabschnitt und einen ringförmigen oder ringsegmentförmigen Leiterträgerabschnitt umfasst, wobei der Dichtungsabschnitt eine erste, axial zum Stator gewandte Dichtung und eine zweite, axial vom Stator abgewandte Dichtung aufweist, wobei die erste Dichtung an einem am Stator angeordneten und den Stator gegen einen radial benachbarten Luftspalt abdichtenden Dichtelement anliegt und die zweite Dichtung zumindest abschnittsweise an wenigstens einer den Leiterträgerabschnitt und/oder das axiale Ende des Stators zumindest teilweise umschließenden Abdeckung anliegt.
Der Leiterträger, welcher an einem axialen Ende des Stators angeordnet ist, kann somit vorteilhaft mehrere Funktionen erfüllen. Zum einen dient der Dichtungsabschnitt des Leiterträgers zur Abdichtung des Stators der elektrischen Maschine, insbesondere gegenüber dem Rotorraum. Dazu umfasst der Dichtungsabschnitt die erste, axial zum Stator gewandte Dichtung, welche an dem insbesondere im Inneren des Stators angeordneten und den Stator gegen den Luftspalt abdichtenden Dichtelement anliegt. Die Abdichtung über die erste Dichtung des Dichtungsabschnitts erfolgt dabei an einer ersten axialen Stirnseite des Stators. Alternativ ist auch ein Aufbau der elektrischen Maschine möglich, in dem das Dichtelement den Stator gegen einen radial außen liegenden Luftspalt abdichtet. Auch in diesem Fall erfolgt eine Abdichtung durch die Dichtung des Dichtungsabschnitts in axialer Richtung an einer Stirnseite des Stators. Das Dichtelement kann dabei insbesondere ein Spaltrohr sein, welches am inneren Umfang des insbesondere hohlzylinderförmigen Stators anliegt und insbesondere die nach innen offenen Statornuten gegenüber dem Luftspalt verschließt. Ein zur Kühlung des Stators und insbesondere der Statorwicklungen eingesetztes Kühlmittel kann somit nicht in den Luftspalt austreten. Der Rotor, welcher vom Stator durch den Luftspalt getrennt ist, kann somit unbeeinträchtigt von einem Kühlmittel rotieren, wobei insbesondere Planschverluste während des Betriebs vermieden werden können.
Alternativ zu einem Spaltrohr können auch andere Dichtelemente, beispielsweise eine isolierende Beschichtung, eine Klebebeschichtung und/oder eine Dichtungsfolie oder ähnliches, verwendet werden. Das Dichtelement kann weiterhin eine elektrische Isolierung zwischen Stator und Rotor bewirken. Über das Vorsehen der ersten Dichtung an dem Dichtungsabschnitt des Leitungsträgers kann bei einer Montage der elektrischen Maschine eine Abdichtung zu dem Dichtelement erfolgen. Die erste Dichtung kann dabei insbesondere am Innendurchmesser oder an der Stirnfläche des Dichtelements anliegen. Auch ein Anliegen der Dichtung von radial außen an dem Dichtelement ist möglich. An dem gegenüberliegenden, zweiten Ende des Stators erfolgt ebenfalls eine Abdichtung des Stators über eine weitere, ebenfalls an dem Dichtelement anliegende Dichtungsanordnung.
Durch die zweite Dichtung des Dichtungsabschnitts wird eine dichtende Verbindung zu einer oder mehrerer Abdeckungen, welche den wenigstens einen Leiterträgerabschnitt und/oder das axiale Ende des Stators zumindest teilweise umschließen, erzeugt. Auf diese Weise kann an dem axialen Ende des Stators durch die wenigstens eine Abdeckung ebenfalls ein Abschluss des den Stator zumindest teilweise umgebenden, flüssigkeitsgefüllten Nassraums erfolgen. Auch diese dichtende Verbindung kann bei der Montage der elektrischen Maschine in einfacher Weise durch die Bereitstellung der zweiten Dichtung an der vom Stator abgewandten Seite des Leiterträgers erzeugt werden.
Darüber hinaus erfüllt der Leiterträgerabschnitt des Leiterträger vorteilhaft auch die Funktion einer gehäusefesten Positionierung von elektrischen Leitern wie Stromschienen, welche zur Verschaltung der Wicklungen der Statorwicklungen erforderlich sind. Abhängig von einer Nutanzahl des Stators sowie von der Wicklungsmethode, welche zum Einbringen der Statorwicklung in den Stator verwendet wird, liegen eine Vielzahl von unterschiedlichen Leitungssträngen vor. Diese können über den Leiterträgerabschnitt des Leiterträgers, beziehungsweise über in dem Leiterträgerabschnitt angeordnete Leiter, miteinander verbunden werden und insbesondere zu mehreren Phasenausgängen der elektrischen Maschine zusammengefasst werden.
Je nach dem welches Wicklungsschema für das Erzeugen der Statorwicklung verwendet wird, können die zu verbindenden Enden der Wicklungsstränge um den gesamten Umfang der elektrischen Maschine oder nur um einen Teilbereich des Umfangs des Stators angeordnet sein. Entsprechend kann ein ringförmiger oder ein ringsegmentförmiger Leiterträgerabschnitt verwendet werden, um die zur Verbindung der Enden der Wicklungsstränge notwendigen Leiter an der elektrischen Maschine anzuordnen.
Weiterhin ermöglicht der Leiterträger mit dem ringförmigen Dichtungsabschnitt, welcher eine vergleichsweise große Kontaktfläche zu weiteren Komponenten der elektrischen Maschine aufweist, vorteilhaft eine genaue Positionierung des Leiterträgers und somit auch eine genaue Ausrichtung des Dichtungsabschnitts und des Leiterträgerabschnitts bei der Montage der elektrischen Maschine. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die erste Dichtung und die zweite Dichtung jeweils eine dichtende Verbindung mit dem Dichtelement beziehungsweise der wenigstens einen Abdeckung eingehen und dass der Leiterträgerabschnitt in Bezug zu den zu verbindenden Wicklungen die korrekte Orientierung aufweist. Dies erleichtert die Zuordnung zwischen den Enden der Wicklungsstränge und den dazugehörigen Leitern am Leiterträgerabschnitt, so dass beispielsweise deren Verbindung mittels Schweißen unmittelbar und ohne Korrektur der Orientierung der zu verbindenden Komponenten erfolgen kann.
Durch die Integration mehrerer Funktionen in den Leiterträger, nämlich sowohl der Funktion des Anordnens und Fixieren der Leiter in dem Leiterträgerabschnitt als auch das Bereitstellen dichtender Verbindungen über den Dichtungsabschnitt, kann vorteilhaft die Anzahl der Komponenten der elektrischen Maschine reduziert werden. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Kosten der Herstellung der elektrischen Maschine aus und reduziert den Aufwand bei ihrer Montage.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die zweite Dichtung vollständig an einer den Leiterträgerabschnitt und zumindest einen Abschnitt des axialen Endes des Stators umschließenden Abdeckelement anliegt oder dass die zweite Dichtung mit einem Abschnitt an einem den Leiterträgerabschnitt abdeckenden Abdeckelement anliegt und mit wenigstens einem weiteren Abschnitt an einem Gehäuse der elektrischen Maschine und/oder an einem Lagerschild der elektrischen Maschine anliegt. Sowohl ein Abdeckelement als auch das Gehäuse und das Lagerschild können dabei als Abdeckung für zumindest einen Abschnitt des axialen Endes des Stators und/oder für den Leiterträgerabschnitt dienen. Beide Varianten ermöglicht eine vollständige Abdichtung des Stators beziehungsweise eines den Stator umgebenden Nassraums an dem axialen Ende des Stators, an dem der Leiterträger angeordnet ist. Der Nassraum wird dabei an dem axialen Ende sowohl gegen den Rotor als auch gegen die Umgebung der elektrischen Maschine abgedichtet, so dass ein zur Kühlung des Stators verwendetes Kühlmittel, beispielsweise ein isolierendes Kühlöl oder ähnliches, innerhalb des Nassraums verbleibt.
Vorteilhaft kann der Leiterträger somit dichtende Funktionsflächen bereitstellen, welche sowohl eine Abdichtung gegen das Dichtelement im Stator als auch gegen die Abdeckung bzw. gegen das Gehäuse, das Lagerschild und/oder ein Abdeckelement, welches den Leiterträgerabschnitt gesondert abdeckt, ermöglichen. Durch den direkten Kontakt zwischen der zweiten Dichtung an der axial vom Stator abgewandten Seite des Dichtungsabschnitts mit einer Abdeckung, dem Lagerschild und/oder mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine ergibt sich vorteilhaft bei der Montage der elektrischen Maschine auch eine Zentrierung des Dichtelements im Inneren der elektrischen Maschine.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stator wenigstens eine Statorwicklung aufweist, wobei an dem axialen Ende des Stators durch das Dichtelement und den Dichtungsabschnitt des Leitungsträgers ein Nassraum abgedichtet wird, welcher die Statorwicklung und zumindest einen oder mehrere an dem Leiterträgerabschnitt angeordnete Leiter umfasst. Die an dem Leiterträgerabschnitt angeordneten Leitungen können insbesondere als Stromschienen ausgeführt sein.
Vorteilhaft ermöglicht ein solcher Nassraum, dass die Flüssigkeitskühlung des Stators auch für die Leiter am Leiterträger nutzbar gemacht werden kann. Aufgrund der Abdichtung durch die axial versetzt angeordneten Dichtungen des Dichtungsabschnitts können insbesondere bei Anordnung des Leiterträgerabschnitts axial zwischen der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung in einfacher Weise die Leiter des Leiterträgerabschnitts innerhalb des Nassraums angeordnet werden. Vorteilhaft wird so eine direkte Abfuhr der dort im Betrieb der elektrischen Maschine entstehenden Wärme ermöglicht. Dies steigert die Maschineneffizienz und erlaubt den Einsatz weniger wärmeresistenter und damit günstigerer Werkstoffe, wodurch die Fertigung der elektrischen Maschine vorteilhaft kostengünstiger erfolgen kann.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die erste Dichtung und die zweite Dichtung ringförmig sind und/oder dass die erste Dichtung und die zweite Dichtung jeweils in einer ringförmigen Nut des Dichtungsabschnitts angeordnet sind. Die erste Dichtung und die zweite Dichtung verlaufen insbesondere in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine beziehungsweise in einer Ebene orthogonal zu der axialen Richtung der elektrischen Maschine. Auch das den Stator abdichtende Dichtelement, welches insbesondere eine hohlzylinderförmige Form aufweist, kann entsprechend eine in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine verlaufende, an den axialen Enden des Stators angeordnete, zylinderförmige Dichtfläche aufweisen, welche somit entlang ihres gesamten Umfangs in direktem Kontakt zu der ersten Dichtung des Dichtungsabschnitts angeordnet sein kann. Entsprechend wird durch die zweite, ringförmige Dichtung am gegenüberliegenden axialen Ende des Leiterträgerabschnitts, also zum äußeren Ende der Maschine hin, eine zumindest im Wesentlichen ringförmige Abdichtung des den Stator umgebenden Nassraums ermöglicht. Die erste Dichtung kann einen größeren Durchmesser aufweisen als die zweite Dichtung. Entsprechend kann der ringförmige Dichtungsabschnitt des Leiterträgers an einer ersten, axial zum Stator gewandten Seite einen Abschnitt mit einem größeren Außendurchmesser und/oder einem größeren Innendurchmesser aufweisen als an einem zweiten Abschnitt an der zweiten, axial vom Stator abgewandten Seite, an dem die zweite Dichtung angeordnet ist.
Die erste Dichtung und die zweite Dichtung sind insbesondere jeweils in einer ringförmigen Nut des Dichtungsabschnitts angeordnet, wobei sich die Nuten jeweils ebenfalls in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine beziehungsweise in der Ebene orthogonal zu der axialen Richtung der elektrischen Maschine erstrecken. Die Nut der ersten Dichtung und der zweiten Dichtung sind in axialer Richtung der elektrischen Maschine versetzt zueinander angeordnet. Die erste Dichtung und die zweite Dichtung können dabei insbesondere an einem Außenumfang des ringförmigen Dichtungsabschnitt angeordnet sein. Dabei kann die erste Dichtung radial von innen an dem Dichtelement anliegen. Entsprechend kann auch durch die zweite Dichtung eine radiale Abdichtung gegen eine Abdeckung des Leiterträgerabschnitts und/oder eine Abdeckung des axialen Endes des Stators erfolgen, wobei die zweite Dichtung ebenfalls radial von innen an wenigstens einer korrespondierenden Dichtfläche der wenigstens einen Abdeckung anliegt. Alternativ kann die erste Dichtung auch radial von außen an dem Dichtelement anliegen, wozu sie beispielsweise an einem Innenumfang des ringförmigen Dichtungsabschnitts angeordnet sein kann.
Die erste Dichtung und die zweite Dichtung können erfindungsgemäß jeweils als ein Dichtung, insbesondere als ein O-Ring, als eine eindosierte Dichtung oder als eine angespritzte Dichtung ausgeführt sein. Die erste und/oder die zweite Dichtung können jeweils als ein O-Ring aus Gummi ausgeführt sein. Auch anders geformte Dichtringe mit einem nicht kreisförmigen Querschnitt können für die erste Dichtung und/oder die zweite Dichtung verwendet werden. Alternativ dazu können die erste Dichtung und/oder die zweite Dichtung jeweils auch durch das Einspritzen oder Aufdosieren einer Dichtmasse, insbesondere in eine ringförmige Nut des Dichtungsabschnitts des Leiterträgers, gebildet werden. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Leiterträgerabschnitt und der Dichtungsabschnitt aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, bestehen. Elektrisch isolierend bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Leiterträgerabschnitt und der Dichtungsabschnitt jeweils eine hinreichend niedrige elektrische Leitfähigkeit aufweisen, um die betriebsbedingt am Stator anliegenden Spannungen gegenüber einem Gehäuse und/oder einem Lagerschild zu isolieren sowie die die unterschiedlichen Potentiale führenden Leiter, insbesondere im Leiterträgerabschnitt, gegeneinander zu isolieren.
Funktionsbedingt liegen während des Betriebs der elektrischen Maschine die unterschiedlichen Phasenausgänge auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen. Die Leiter, welche zur Verbindung der den einzelnen Phasen zugeordneten Wicklungsstränge verwendet werden, liegen in dem Leiterträgerabschnitt räumlich vergleichsweise nah beieinander, so dass eine hinreichende Isolierung durch elektrisch isolierende Materialien erforderlich ist. Vorteilhaft ermöglicht das Bereitstellen eines Leiterträgerabschnitts aus einem elektrisch isolierenden Material somit in einfacher Weise eine elektrische Isolierung der Leiter untereinander sowie eine elektrische Isolierung gegenüber weiteren Komponenten der elektrischen Maschine, insbesondere gegenüber einem Gehäuse und/oder einem Lagerschild, welche jeweils aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sein können.
Durch den elektrisch isolierend ausgeführten Dichtungsabschnitt werden ausreichende Isolationsabstände zwischen einen axial aus dem Stator hervorstehenden Wickelkopf und einem Rotor sowie weiteren, leitfähigen Komponenten, wie einem Gehäuse und/oder einem Lagerschild, ermöglicht. Bevorzugt sind sowohl der Dichtungsabschnitt als auch der Leiterträgerabschnitt aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt, insbesondere einstückig als ein einzelnes Bauteil. Ein den Leiterträgerabschnitt zumindest teilweise umschließendes Abdeckelement, welches sich abschnittsweise in Kontakt mit der zweiten Dichtung befinden kann, kann insbesondere ebenfalls elektrisch isolierend ausgeführt werden, um eine zusätzliche Isolierung der im Leiterträgerabschnitt angeordneten Leiter gegenüber weiteren Maschinenkomponenten, insbesondere einem Gehäuse und/oder einem Lagerschild, zu bewirken. Dieses Abdeckelement kann insbesondere als ein separates Bauteil ausgeführt sein, damit im Rahmen der Montage der Leiterträgerabschnitt sowie die darin angeordneten Leiter zugänglich sind.
Vorteilhaft können der Leiterträgerabschnitt und der Dichtungsabschnitt aus einem Kunststoff gefertigt werden, wodurch in einfacher Weise ihre elektrisch isolierenden Eigenschaften erzeugt werden können. Weiterhin ermöglicht die Fertigung aus Kunststoff eine einfache Fertigung und insbesondere auch die gegebenenfalls vorgesehene Ausbildung von ringförmigen Nuten im Dichtungsabschnitt zur Aufnahme der ersten und der zweiten Dichtung. Die Fertigung des Leiterträgerabschnitts und des Dichtungsabschnitts kann beispielsweise mittels eines Kunststoff-Spritzgussverfahrens erfolgen, insbesondere durch Fertigung eines einstückigen Kunststoff-Spritzgussteils, welches sowohl den Leiterträgerabschnitt als auch den Dichtungsabschnitt ausbildet.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Leiterträgerabschnitt mehrere spaltförmige, radial benachbart verlaufende Aufnahmeabschnitte aufweist, wobei in den Aufnahmeabschnitten jeweils wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist. Die Aufnahmeabschnitte sind dabei insbesondere entsprechend der Form des Leiterträgerabschnitts kreisförmig oder kreissegmentförmig, wobei sie sich entsprechend über den gesamten oder nur einen Abschnitt des Umfangs des Stators der elektrischen Maschine erstrecken.
Die spaltförmigen Aufnahmeabschnitte können an einem axialen Ende des Leiterträgerabschnitts, insbesondere dem der zweiten Dichtung zugewandten axialen Ende, offen sein, so dass Stromschienen in die Aufnahmeabschnitte eingesetzt werden können. Durch die Anordnung der Stromschienen jeweils in einem separaten, spaltförmigen Aufnahmeabschnitt kann eine Isolierung der, insbesondere jeweils ein unterschiedliches Phasenpotential führenden, Stromschienen erreicht werden. Zusätzlich zu den die Phasenpotentiale führenden Stromschienen kann in dem Leiterträgerabschnitt auch eine Sternpunktschiene verlaufen, welche mit den Phasen der elektrischen Maschine zur Ausbildung einer Sternschaltung der Phasen verbunden ist. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass zwei benachbart angeordnete Aufnahmeabschnitte jeweils durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Stegabschnitt getrennt sind, wobei der Stegabschnitt in axialer Richtung über die in den Aufnahmeabschnitten angeordneten Stromschienen übersteht. Das Überstehen des Stegabschnitts über die Stromschienen hinaus in axialer Richtung vergrößert eine Luftstrecke und eine Kriechstrecke zwischen den Stromschienen und verbessert somit die elektrische Isolierung der Stromschienen gegeneinander. Vorteilhaft kann dadurch das Auftreten von Spannungsüberschlägen zwischen den Leitern im Leiterträgerabschnitt und/oder zwischen den Leitern und weiteren Komponenten der elektrischen Maschine vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Leiterträgerabschnitt wenigstens einen Phasenanschluss, insbesondere drei Phasenanschlüsse, aufweist. Die Phasenanschlüsse sind insbesondere über Leiter beziehungsweise die Stromschienen im Leiterträgerabschnitt mit den Phasenwicklungen der Statorwicklung verbunden. Über die Phasenanschlüsse kann entsprechend eine Bestromung des Stators der elektrischen Maschine, insbesondere mit einem dreiphasigen Wechselstrom, erfolgen.
Ferner betrifft die Erfindung einen Leiterträger für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, wobei der Leiterträger einen ringförmigen Dichtungsabschnitt und einen ringförmigen oder ringsegmentförmigen Leiterträgerabschnitt umfasst, wobei der Dichtungsabschnitt eine erste Dichtung und eine zweite Dichtung aufweist, wobei die erste Dichtung und die zweite Dichtung axial versetzt an dem Dichtungsabschnitt angeordnet sind.
Die erste und die zweite Dichtung des Leiterträgers können erfindungsgemäß ringförmig sein und/oder jeweils in einer ringförmigen Nut des Dichtungsabschnitts angeordnet sein. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die erste Dichtung und die zweite Dichtung jeweils als ein Dichtung, insbesondere als ein O-Ring, als eine eindosierte Dichtung oder als eine angespritzte Dichtung ausgeführt sind. Der Leiterträgerabschnitt und der Dichtungsabschnitt des Leiterträgers können erfindungsgemäß aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, bestehen. Erfindungsgemäß kann der Leiterträgerabschnitt mehrere spaltförmige, radial benachbart verlaufende Aufnahmeabschnitte aufweisen, wobei in den Aufnahmeabschnitten jeweils wenigstens eine Stromschiene angeordnet ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwei benachbart angeordnete Aufnahmeabschnitte jeweils durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Stegabschnitt getrennt sind, wobei der Stegabschnitt in axialer Richtung über die in den Aufnahmeabschnitten angeordneten Stromschienen übersteht.
Erfindungsgemäß kann der Leiterträgerabschnitt wenigstens einen Phasenanschluss, insbesondere drei Phasenanschlüsse, aufweisen.
Sämtliche vorangehend in Bezug zu der elektrischen Maschine beschriebenen Vorteile und Ausgestaltungen geltend entsprechend für den erfindungsgemäßen Leiterträger und umgekehrt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine in einer perspektivischen Schnittansicht,
Figur 2 eine Explosionsdarstellung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leiterträgers der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, Figur 4 eine Ansicht der zum Stator gewandten Rückseite des erfindungsgemäßen Leiterträgers,
Figur 5 eine weitere Ansicht des erfindungsgemäßen Leiterträgers mit am Leiterträgerabschnitt angeordneten Stromschienen und Phasenanschlüssen,
Figur 6 die Anordnung des erfindungsgemäßen Leiterträgers am Stator der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,
Figur 7 eine Schnittansicht des axialen Endes des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit dem erfindungsgemäßen Leiterträger,
Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines Lagerschilds der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Dichtungsträgers,
Figur 9 eine Ansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Dichtungsträgers,
Figur 10 eine Schnittansicht des am Lagerschild angeordneten, erfindungsgemäßen Dichtungsträgers,
Figur 11 eine Detailansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Dichtungsträgers für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine,
Figur 12 eine perspektivische Ansicht eines Getriebeanschlusselements einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, und
Figur 13 eine perspektivische Ansicht des an der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine montierten Getriebeanschlusselements. In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 dargestellt. Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem ein Stator 3 aufgenommen ist. Der Stator 3 umfasst einen zum Beispiel aus einem Blechpaket gebildeten Statorkern 4 sowie eine mehrere Phasenwicklungen umfassende Statorwicklung 5, welche sich durch den Statorkern 4 erstreckt. Das Gehäuse 2 sowie der Stator 3 sind koaxial entlang einer sich in axialer Richtung der elektrischen Maschine 1 erstreckenden Längsachse 6 angeordnet. Ferner sind das Gehäuse 2 und der Stator 3 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils hohlzylinderförmig ausgeführt.
Unter dem Begriff „hohlzylinderförmig“ sind im Sinne der Erfindung auch Formen zu verstehen, welche im Wesentlichen hohlzylinderförmig sind. Beispielsweise können im Wesentlichen hohlzylinderförmige Formen eine unebene innere und/oder äußere Mantelfläche aufweisen. Auch eine leichte Kegelform, also ein sich entlang der axialen Länge geringförmig ändernder Radius, ist möglich.
Die Leiter der Statorwicklung 5 erstrecken sich an einem ersten axialen Ende 7 des Stators 3 aus diesem heraus und bilden dort einen oder mehrere Wickelköpfe 8. Auch an dem zweiten axialen Ende 9 des Stators 3 bilden die Leiter der Statorwicklung 5 einen oder mehrere Wickelköpfe 8. Die Statorwicklung 5 kann dabei als verteilte Wicklung, zum Beispiel als Wellenwicklung, ausgeführt sein. Auch andere Ausführungen der Statorwicklung 5 sind möglich. Die Anzahl und die Form der Wickelköpfe 8 an den axialen Enden 7, 9 des Stators 3 ist dabei insbesondere von dem Wickelschema der Statorwicklung 5 abhängig.
Am ersten Ende 7 des Stators 3, welches in Figur 1 auf der rechten Seite liegt, umfasst die elektrische Maschine 1 ein Lagerschild 10, welches an dem Gehäuse 2 beispielsweise über mehrere Schraubverbindungen 11 befestigt ist. Das Lagerschild 10 begrenzt die elektrische Maschine 1 nach außen hin. Auch am zweiten Ende 9 der elektrischen Maschine 1 , welches in Figur 1 entsprechend auf der linken Seite liegt, ist ein Lagerschild 12 über mehrere Schraubverbindungen 11 am Gehäuse 2 befestigt. Der Stator 3 der elektrischen Maschine 1 umfasst eine Flüssigkeitskühlung. Dazu ist der Stator 3 im Inneren der elektrischen Maschine 1 zumindest teilweise in einem Nassraum 13 eingeschlossen. Der Nassraum 13 wird dabei zumindest teilweise vom Statorkern 4 sowie im Bereich der Wickelköpfe von den Lagerschilden 10, 12 begrenzt. Das Vorsehen des Nassraums 13 ermöglicht den Fluss eines insbesondere flüssigen Kühlmittels durch die Statorwicklung 5, wobei das Kühlmittel insbesondere durch die Nuten im Statorkern 4, in denen die Leiter der Statorwicklung 5 angeordnet sind, und/oder zwischen den Leitern der Statorwicklung 5 strömt.
Im Luftspalt 14 im Inneren der Maschine 1 , welcher den Stator 3 von einem Rotor (hier nicht dargestellt) der elektrischen Maschine 1 trennt, wird der Nassraum 13 durch ein Dichtelement 15 begrenzt. Durch das Dichtelement 15 werden die sich radial durch den Stator und zum Luftspalt 14 hin offenen Nuten des Statorkerns 4 abgedichtet, so dass eine im Nassraum 13 befindliche Kühlflüssigkeit entlang der Statorwicklung 5 strömen kann, ohne in den Luftspalt 14 auszutreten. Vorteilhaft kann der Nassraum 13 beziehungsweise der flüssigkeitsgekühlte Stator 3 somit gegenüber einem Rotor der elektrischen Maschine 1 abgedichtet werden, so dass bei Betrieb der elektrischen Maschine 1 kein Kontakt des Rotors mit dem Kühlmittel auftritt. Dadurch können Planschverluste vermieden werden, was die Effizienz der elektrischen Maschine 1 vorteilhaft steigert.
Zur Abdichtung des Nassraums 13 ist an dem ersten axialen Ende 7 des Stators 3 ein Leiterträger 16 angeordnet. Der Leiterträger 16 ermöglicht eine Abdichtung gegenüber dem Dichtelement 15 sowie gegenüber wenigstens einer im Bereich des ersten axialen Endes 7 des Stators 3 angeordneten Abdeckung, insbesondere einem separaten Abdeckelement 52, dem Lagerschild 10 und/oder einem Abschnitt des Gehäuses 2. Der Aufbau des Leiterträgers 16 wird nachfolgend in Bezug zu den Figuren 3 bis 6 genauer erläutert.
Das Dichtelement 15 kann bevorzugt als ein Spaltrohr, zum Beispiel aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff, ausgeführt sein. Alternativ kann auch eine andere Ausführung des Dichtelements 15 verwendet werden, zum Beispiel eine Ausführung als isolierende Beschichtung, als Klebebeschichtung und/oder als Dichtungsfolie. Das Dichtelement kann eine Dicke zwischen 0,5 mm und 1 mm, beispielsweise von 0,7 mm aufweisen.
Am zweiten axialen Ende 9 des Stators 3 erfolgt die Abdichtung gegen das Dichtelement 15 über eine Dichtungsanordnung 17, welche an dem Lagerschild 12 befestigt ist. Der Aufbau der Dichtungsanordnung 17 wird nachfolgend in Bezug zu den Figuren 8 bis 11 genauer erläutert.
Am zweiten Ende 9 des Stators 3 ist weiterhin ein Getriebeanschlusselement 18 vorgesehen, welches eine Verbindung der elektrischen Maschine 1 mit einem Getriebe ermöglicht. Zusätzlich kann durch das Getriebeanschlusselement 18 zumindest teilweise eine Einhausung eines mit der elektrischen Maschine 1 gekoppelten Getriebes erfolgen. Das Getriebeanschlusselement 18 wird nachfolgend in Bezug zu den Figuren 12 und 13 genauer erläutert.
Der Stator 3 ist im Inneren der elektrischen Maschine 1 entlang einer Befestigungsebene 19 mit einem Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 verbunden. Das Verbinden des Stators 3 erfolgt durch ein Verkleben des Statorkerns 4 mit dem Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18. Dazu umfasst der Statorkern 4 an seinem ersten axialen Ende 7 einen Isolationsring 21 , welcher mit dem Statorkern 4 fest verbunden ist und über welchen der Stator 3 gegen den Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 geklebt werden kann. Der Isolationsring 21 liegt dabei an einer axialen Stirnfläche des Statorkerns 4 an. Auch am gegenüberliegenden, ersten Ende 7 des Stators 3 weist der Stator 3 einen Isolationsring 22, welcher an einer axialen Stirnseite des Statorkerns 4 angeordnet ist, auf.
In radialer Richtung wird der Stator 3 über zwei Zentrierhülsen 23, 24 an einer Innenseite 25 des hohlzylinderförmigen Gehäuses 2 abgestützt. Die Zentrierhülsen 23, 24 sind dabei als ringförmige Kunststoffelemente ausgeführt und ermöglichen einen Einsatz des Stators sowie dessen Ausrichtung beziehungsweise dessen Positionierung im Gehäuse 2. Ein zwischen den Zentrierhülsen 23, 24 verbleibender Spalt zwischen Statorkern 4 und Gehäuse 2 gewährleistet ausreichende Luft- und Kriechstrecken für die Isolation des Stators 3 gegenüber dem Gehäuse 2. In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass der Spalt ein Teil des Nassraums 13 ist und ebenfalls von einem elektrisch isolierenden Kühlmittel durchströmt wird.
Die Isolationsringe 21 , 22 sowie die Zentrierhülse 23, 24 können als separate, jeweils ringförmige Bauteile ausgeführt sein. Es ist auch möglich, dass der Isolationsring 21 und die Zentrierhülse 23 sowie der Isolationsring 22 und die Zentrierhülse 24 jeweils als ein gemeinsames Bauteil mit einem L-förmigen Querschnitt ausgeführt sind. Die Isolationsringe 21 , 22 und die Zentrierhülsen 23, 24 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, und können zum Beispiel mittels eines Spritzgussverfahrens gefertigt werden.
Über die Zentrierhülsen 23, 24 wird somit eine elektrisch isolierende, radiale Abstützung des Stators 3 am Gehäuse 2 ermöglicht. Der Isolationsring 21 ermöglicht eine axiale Abstützung des Stators 3 am zweiten axialen Ende 9 des Stators 3, insbesondere gegen das gehäusefest montierte Getriebeanschlusselement 18. Der Isolationsring 22 ermöglicht eine axiale Abstützung des Stators 3 am ersten axialen Ende 7 des Stators 3, vorliegend gegen einen nach radial innen weisenden Abschnitt 88 des Gehäuses 2. Dabei können an dem Abschnitt 88 ein oder mehrere Dichtelemente 89 vorgesehen sein, welche eine Abdichtung des Nassraums 13 an der Kontaktfläche zwischen Stator 3 und Gehäuse 2 entlang des Abschnitts 88 ermöglichen. Eine Befestigung der Isolationsringe 21 , 22 und/oder der Zentrierhülsen 23, 24 am Statorkern 4 kann über Verkleben, zum Beispiel mittels eines Epoxidharzes, erfolgen.
Die isolierende Abstützung des Stators 3 im Gehäuse 2 ermöglicht es vorteilhaft, auf in den Nuten des Stators angeordnete Isolationsmittel wie Isolationspapier oder ähnliches zu verzichten. Der dadurch gewonnene Raum kann für den Fluss des Kühlmittels, beispielsweise eines isolierenden Kühlöls, durch die Nuten bzw. durch die Statorwicklung 5 verwendet werden, so dass vorteilhaft eine Realisierung der Kühlkanäle ohne einen reduzierten Blechquerschnitt des Statorkerns 4 und ohne reduzierte Kupferquerschnitte der Statorwicklung 5 ermöglicht wird. Weiterhin ermöglicht es diese Isolierung, dass alternativ bei einem ungekühlten Stator 3 eine Erhöhung des Füllfaktors bewirkt werden kann.
In Figur 2 ist der Aufbau der elektrischen Maschine 1 in einer Explosionsdarstellung dargestellt. Neben den bereits in Bezug zu Figur 1 beschriebenen Komponenten der elektrischen Maschine 1 ist weiterhin der Rotor 25 der elektrischen Maschine 1 dargestellt. Zwischen dem Rotor 25 und dem durch das Dichtelement 15 gebildeten, radial innenliegenden Innenumfang des Stators 3 ist der Luftspalt 14 ausgebildet.
Weiterhin dargestellt ist ein als Kühlmittelstutzen ausgebildetes Anschlusselement 26, welcher mit einer korrespondierenden Öffnung 27 im Getriebeanschlusselement 18 sowie einer korrespondierenden Öffnung 28 in dem Lagerschild 12 verbunden werden kann, um eine Kühlmittelzufuhr zum Stator 3, beziehungsweise zu dem den Stator 3 umgebenden Nassraum 13 zu ermöglichen. An der elektrischen Maschine 1 können auch ein oder mehrere weitere Stutzen (nicht dargestellt) angeordnet werden, über welche ebenfalls eine Zufuhr oder eine Abfuhr von Kühlmittel zum Nassraum 13 möglich ist.
Die elektrische Maschine 1 kann zum Beispiel für einen Einsatz als Traktionselektromotor in einem Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Dazu kann die elektrische Maschine 1 für das Erzeugen einer mechanischen Leistung zwischen 50 kW und 500 kW, insbesondere zwischen 100 kW und 200 kW, zum Beispiel von 150 kW, ausgebildet sein
In Figur 3 ist eine Detailansicht des Leiterträgers 16 der elektrischen Maschine 1 dargestellt. Der Leiterträger 16 umfasst einen ringförmigen Dichtungsabschnitt 29 sowie einen ringsegmentförmigen Leiterträgerabschnitt 30. Der Dichtungsabschnitt 29 weist eine erste Dichtung 31 sowie eine zweite Dichtung 32 auf. Die erste Dichtung 31 ist dabei an einem ersten axialen Ende 33 des Dichtungsabschnitts 29 angeordnet und in der Montagestellung des Leiterträgers 16 axial zum ersten axialen Ende 7 des Stators 3 gewandt. Die zweite Dichtung 32 ist an dem gegenüberliegenden axialen Ende 34 des Dichtungsabschnitts 29 angeordnet, so dass sie in der Montagestellung des Leiterträgers 16 an der vom Stator 3 abgewandten Seite des Leiterträgers 16, das heißt zum Lagerschild 10 gewandt, angeordnet ist.
Die erste Dichtung 31 und die zweite Dichtung 32 sind jeweils an einem äußeren Umfang des Dichtungsabschnitts 29 angeordnet. Dabei weist der Dichtungsabschnitt 29 an seinem axialen Ende 34 bzw. an einer äußeren Zylinderfläche 96 im Bereich der zweiten Dichtung 32 einen geringeren Außendurchmesser auf, so dass auch die zweite Dichtung 32 einen geringeren Durchmesser aufweist als die erste Dichtung 31 . Der an das axiale Ende 34 angrenzende Abschnitt des Dichtungsabschnitts 29, an dessen Ende 33 die erste Dichtung 31 angeordnet ist, weist entsprechend eine Zylinderfläche 95 mit einem größeren Außendurchmesser als die Zylinderfläche 96 auf.
Die erste Dichtung 31 und die zweite Dichtung 32 sind jeweils als O-Ring ausgeführt und in eine ringförmige Nut 53 beziehungsweise 54 des Dichtungsabschnitts 29 eingesetzt. Entsprechend der Form der ersten Dichtung 31 und der zweiten Dichtung 32 verlaufen die Nuten 53, 54 ebenfalls ringförmig um den äußeren Umfang des Dichtungsabschnitts 29. Neben einer Ausführung als O-Ring können die erste Dichtung 31 und die zweite Dichtung 32 auch als eine angespritzte Dichtung ausgeführt werden, welche beispielsweise durch das Einspritzen oder Aufdosieren einer Dichtmasse in die Nuten 53, 54 erzeugt werden kann.
Mit der ersten Dichtung 31 liegt der Dichtungsabschnitt 29 des Leiterträgers 16 an dem Dichtelement 15, welches den Stator 3 gegen den radial innenliegenden Luftspalt 14 abdichtet, an. Die zweite Dichtung 32 liegt zumindest abschnittsweise an einem Abdeckelement (hier nicht dargestellt) an, welche den Leiterträgerabschnitt 30 nach Anordnung des Leiterträgers 16 in der elektrischen Maschine 1 umschließt. Das Abdeckelement ist dabei ebenfalls ringsegmentförmig und erstreckt sich im Wesentlichen über dasselbe Kreissegment wie der Leiterträgerabschnitt 30, so dass die zweite Dichtung 32 mit einem Abschnitt 35 an dem in Figur 3 nicht gezeigten Abdeckelement anliegt. Mit dem verbleibenden Abschnitt 36 der ringförmigen zweiten Dichtung 32 liegt der Dichtungsabschnitt 29 am Lagerschild 10, welches das zweite axiale Ende 9 des Stators zumindest teilweise umschließt, an. Es ist möglich, dass sich der Leiterträgerabschnitt 30 über einen größeren oder einen kleineren Teil des Umfangs des Stators 3 beziehungsweise der elektrischen Maschine 1 erstreckt. Auch eine ringförmige Ausführung des Leiterträgerabschnitts 30 ist möglich. Entsprechend vergrößern oder verkleinern die Abschnitte 35, 36, mit welchem der Dichtungsabschnitt 29 an dem Abdeckelement beziehungsweise dem Lagerschild der elektrischen Maschine 1 anliegt. Zusätzlich oder alternativ zu einem direkten Kontakt zwischen der zweiten Dichtung 32 und dem Lagerschild 10 kann auch ein direkter Kontakt zwischen der zweiten Dichtung 32, beziehungsweise ihrem zweiten Abschnitt
36, und einem Abschnitt des Gehäuses 2 vorgesehen sein.
Durch den Dichtungsabschnitt 29 sowie die erste Dichtung 31 und die zweite Dichtung 32 der Leiterträgers 16 wird eine Abdichtung des Nassraums 13 der elektrischen Maschine 1 bewirkt. Das den Stator umströmende Kühlmittel wird somit innerhalb des Nassraums 13 gehalten, ein Eindringen beziehungsweise eine Leckage des Kühlmittels in den Luftspalt 14 und/oder an den Rotor 25 wird somit vermieden. Auch ein Austreten des Kühlmittels aus dem Inneren der elektrischen Maschine 1 nach außen kann durch den Leiterträger 16, beziehungsweise seinen Dichtungsabschnitt 29, im Bereich des ersten axialen Endes 7 des Stators 3 verhindert werden.
Der Leiterträgerabschnitt 30 des Leiterträgers 16 umfasst mehrere spaltförmige, radial benachbart zueinander verlaufende, jeweils ringsegmentförmige Aufnahmeabschnitte
37. In den Aufnahmeabschnitten 37 ist in Montagestellung des Leiterträgers 16 jeweils eine Stromschiene (hier nicht dargestellt) angeordnet. Über die Stromschienen können die einzelnen Phasenwicklungen der Statorwicklung 5 miteinander verschaltet werden.
Zwei benachbart angeordnete Aufnahmeabschnitte 37 sind jeweils durch einen Stegabschnitt 38 getrennt. Dabei ist der Stegabschnitt 38 in axialer Richtung länger ausgeführt als die Stromschienen in den Aufnahmeabschnitten 37, so dass sich eine Luftstrecke und eine Kriechstrecke zwischen den axialen Stirnflächen von benachbart angeordneten Stromschienen vergrößert. Auf diese Weise kann die Isolierung zwischen den in den Aufnahmeabschnitten 37 angeordneten Stromschienen verbessert werden. Es sind dabei sowohl in einen radial äußeren Bereich 39 als auch in einem radial inneren Bereich 40 des Leiterträgerabschnitts 30 jeweils Aufnahmeabschnitte 37 und Stegabschnitte 38 vorgesehen, so dass die zur Verschaltung der Statorwicklung 5 benötigten Stromschienen radial innenliegend und radial außenliegend von einem Aufnahmeraum 41 angeordnet werden können. Der Aufnahmeraum 41 dient zur Aufnahme eines Teils des Wickelkopfs 8 am ersten Ende 7 des Stators 3. Zwischen der ersten Dichtung 31 und der zweiten Dichtung 32 ist eine axiale Auflagefläche 46 vorgesehen, über welche der Dichtungsträger 16 axial zum Beispiel an einem Abschnitt des Gehäuses 2 und/oder am Lagerschild 10 anliegen kann.
In Figur 4 ist eine Ansicht der zum Stator 3 weisenden Seite des Leiterträgers 16 dargestellt. Dabei weist der Leiterträgerabschnitt 30 eine axiale Anlagefläche 42 auf, mit der der Leiterträger 16 an einer Stirnfläche des Stators 3 an dessen erstem Ende 7 anliegt. Alternativ ist auch ein axiales Anliegen an einem sich in den entsprechenden Bereich erstreckenden Abschnitt des Gehäuses 2 möglich, wobei dieser Abschnitt insbesondere zur Ausbildung einer definierten Ausrichtung des angeordneten Leiterträgers 16 bearbeitet sein kann.
Der radial außenliegende Abschnitt 43 des Leiterträgerabschnitts 30 weist die Form eines Zylindermantelsegments auf und dient als radiale Zentnerfläche zur Anordnung des Leiterträgers 16 am Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 . Um die Positionierung des Leiterträgers 16 bei der Montage der elektrischen Maschine 1 zu erleichtern, kann der Lagerträger 16 weiterhin eine Verdrehsicherung aufweisen, welche beispielsweise als eine Ausnehmung 44 in Umfangsrichtung ausgeführt sein kann. Auch an weiteren Abschnitten des Leiterträgers 16, z. B. am Innenumfang am zweiten Ende 34 des Dichtungsabschnitts 29, können Zentrierhilfen 45, welche beispielsweise als Ausbuchtungen ausgeführt sind, vorgesehen werden.
In Figur 5 ist eine weitere perspektivische Ansicht des Leiterträgers 16 dargestellt. In dieser Ansicht sind in den Aufnahmeabschnitten 37 Stromschienen 47 eingesetzt, von denen jeweils mehrere Anschweißlaschen 48 erkennbar sind, welche in axialer Richtung aus dem Leiterträgerabschnitt 30 hervorstehen. Die Aufnahmeabschnitte 37 bilden dabei Positionierbereiche für die Stromschienen 47 aus, so dass eine definierte Zuordnung zwischen den Anschweißlaschen 48 und den Leiterenden der zu verbindenden Phasenwicklungen vorliegt.
Weiterhin dargestellt sind drei Phasenanschlüsse 49, über welche die eine dreiphasige Wicklung bildenden Wicklungsstränge der Statorwicklung 5 ankontaktiert werden können. Zwischen den Anschweißlaschen 48 der Stromschienen 47 ist weiterhin eine Sternpunktschiene 50 angeordnet, welche die verschiedenen Phasen der Statorwicklung 5 in einer Sternschaltung verbindet.
In Figur 6 ist der Leiterträger 16 in seiner Montagestellung am Stator 3 dargestellt. Dabei ist der Leiterträger 16 an dem ersten Ende 7 des Stators 3 angeordnet. Ersichtlich liegt der Leiterträger 16 mit der axialen Anlagefläche 42 an einer Stirnfläche 51 des Stators 3 an. Der von der axialen Stirnfläche 51 des Stators 3 in axialer Richtung nach außen hin vorstehende Wickelkopf 8 verläuft innerhalb des Leiterträgerabschnitts 30 in der Aussparung 41. Die axial nach außen weisende Seite des Leiterträgerabschnitts 30 ist durch ein Abdeckelement 52 abgedeckt, welches mit einer ringsegmentförmigen Anlagefläche an seinem Innendurchmesser an dem Abschnitt 35 der zweiten Dichtung 32 anliegt.
Das Abdeckelement 52 umfasst dazu einen ersten, ringsegmentförmigen Abschnitt 90, welcher den Leiterträgerabschnitt 30 abdeckt, sowie einen ringförmigen zweiten Abschnitt 91 , welcher sich entlang des zweiten Abschnitts 36 der zweiten Dichtung 32 erstreckt. An dem Leiterträger liegt das Abdeckelement 52 an einem Abschnitt der axialen Anlagefläche 46 an. Das Abdeckelement 52 ist elektrisch isolierend und kann zum Beispiel als spritzgegossenes Kunststoffbauteil ausgeführt sein. Es ist auch möglich, dass der erste Abschnitt 90 und der zweite Abschnitt 91 als separate Bauteile bzw. Abdeckelemente gefertigt sind und/oder dass der zweite Abschnitt 91 als ein Teil des Lagerschilds 10 und/oder des Gehäuses 2 ausgeführt wird. Von dem Leiterträgerabschnitt 30 sind somit bereits nach Anordnung des Abdeckelements 52 nur die Phasenanschlüsse 49 von außen zugänglich. Die Phasenanschlüsse 49 bleiben auch nach Anordnung des Leiterträgers 16 am Lagerschild 10 von außen zugänglich, so dass über die Phasenanschlüsse 49 eine Bestromung der elektrischen Maschine 1 möglich ist. Dazu können im Bereich der Phasenanschlüsse 49 weitere Dichtungen und/oder Dichtelemente (nicht dargestellt) vorgesehen sein, welche den Nassraum 13 auch an den Phasenabschlüssen 49 abdichten.
In Figur 7 ist eine Schnittansicht eines Abschnitts der elektrischen Maschine 1 dargestellt. Erkennbar ist der Leiterträger 16 zwischen dem Stator 3 und dem Lagerschild 10 angeordnet. Der Leiterträger 16 liegt über die erste Dichtung 31 an dem Dichtelement 15 an. Über die zweite Dichtung 32 liegt der Leiterträger 16 an dem Abdeckelement 52 an. Das Abdeckelement 52 ist seinerseits an dem Lagerschild abgestützt und dort beispielsweise über eine Dichtung 92 abgedichtet. Die Abdichtung des Lagerschilds 10 gegenüber dem Gehäuse erfolgt am radial außenliegenden Ende über eine benachbart zu der Schraubverbindung 11 angeordnete Dichtung 93.
Die erste Dichtung 31 liegt von radial innen an dem Dichtelement 15 an. Auch die zweite Dichtung 32 liegt von radial innen an dem Abdeckelement 52 an. Vorteilhaft erfolgt die Anordnung des Leiterträgers 16 im Inneren der elektrischen Maschine 1 über zwei Zylinderflächen 95, 96 des Dichtungsabschnitts 29, an welchen jeweils eine der Dichtungen 31 , 32 angeordnet ist. Diese Zylinderflächen 95, 96 können vorteilhaft in demselben Verfahrensschritt bzw. derselben Aufspannung des Leiterträgers 16 bearbeitet werden, so dass insbesondere in Kombination mit der vorangehend beschriebenen Verdrehsicherung eine präzise Ausrichtung des Leiterträger 16 erzielt werden kann. Die präzise Ausrichtung verbessert die durch Überdeckung erzeugte Dichtfunktion des Leiterträgers 16. Neben einer radial innenliegenden Abdichtung ist auch eine Abdichtung des Dichtelements 52 durch die erste Dichtung 31 von radial außen möglich. Alternativ ist auch eine axiale oder eine analog zu einer radialen oder axialen Dichtung ausgeführte Abdichtung des Leiterträgers 16 an dem Dichtelement 15 und/oder an dem Abdeckelement 52, dem Lagerschild 10 und/oder einem Abschnitt des Gehäuses 2 möglich. Ersichtlich wird durch den Dichtungsabschnitt 29 des Leiterträgers 16, das Abdeckelement 52 sowie das Lagerschild 10 der Nassraum 13 abgedichtet. Neben dem Wickelkopf 8 der Statorwicklung 5 sind ferner auch die Stromschienen 47 und die Stern- punktschiene 50, welche in dem Leiterträgerabschnitt 30 des Leiterträgers 16 verlaufen, innerhalb des Nassraums 13 angeordnet, so dass sie vorteilhaft auch über ein in dem Nassraum 13 zirkulierendes Kühlmittel gekühlt werden können. Weiterhin zu erkennen ist die Verbindung zwischen zwei der Anschweißlaschen 48 und jeweils einem Leiterende 94 einer Phasenwicklung der Statorwicklung 5.
Eine hinreichende elektrische Isolierung der elektrischen Maschine 1 im Bereich des Leiterträgers 16 wird durch eine Ausführung des Dichtungsabschnitts 29 sowie des Leiterträgerabschnitts 30 aus einem elektrisch isolierenden Material erreicht. Die einzelnen Stromschienen 47 werden gegeneinander zusätzlich durch die Stegabschnitte 38, welche in axialer Länge die Stromschienen 47 überragen, gegeneinander isoliert. Zwischen der Sternpunktschiene 50 und dem axial äußeren Ende des Wickelkopfs 8 sind ausreichende Spalte zur Isolierung vorgesehen. Auch das Abdeckelement 52, welches zumindest den Leiterträgerabschnitt 30 umschließt, ist aus einem elektrisch isolierenden Material ausgeführt und stellt die Isolierung insbesondere zwischen den Anschweißlaschen 48 und dem Lagerschild 10, welches aus einem elektrisch leitfähigen Material wie einem metallischen Werkstoff gefertigt sein kann, sicher. Vorteilhaft kann durch den Leiterträger 16 eine Isolation des Gehäuses 2, des Lagerschilds 10 und des gegebenenfalls elektrisch leitfähig mit weiteren Komponenten über eine Welle verbundenen Rotors 25 auch im Falle eines Defekts einer Wicklungsisolation der Statorwicklung 5 sichergestellt werden.
In Figur 8 ist eine Detailansicht des im Bereich des zweiten Endes 7 des Stators 3 angeordneten Lagerschildes 12 dargestellt. An dem Lagerschild 12 ist ein Ausführungsbeispiel einer Dichtungsanordnung 17 angeordnet. Die Dichtungsanordnung 17 umfasst einen ringförmigen Dichtungsträger 55, welcher wenigstens eine Dichtung 56 umfasst, mit der die Dichtungsanordnung 17 an dem Dichtelement 15, welches den Stator gegen den radial innenliegenden Luftspalt abdichtet, anliegt. Die Dichtung 56 verläuft am äußeren Umfang des ringförmigen Dichtungsträgers 55 und liegt somit radial innen an dem Dichtelement 15 der elektrischen Maschine 1 an. Der ringförmige Dichtungsträger 55 ist konzentrisch um eine Öffnung 57 des Lagerschilds 12, in welcher eine Rotorwelle der elektrischen Maschine 1 aufgenommen werden kann, angeordnet. Durch die Dichtungsanordnung 17 erfolgt eine Abdichtung des Nassraums 13 gegenüber dem im trockenen Inneren der elektrischen Maschine 1 angeordneten Rotor 25.
Der Dichtungsträger 55 ist formschlüssig und kraftschlüssig an dem Lagerschild 12 befestigt und umfasst dazu mehrere, in Umfangsrichtung versetzt angeordnete und in axialer Richtung hervorstehender Rastelemente 58, welche in korrespondierende Aufnahmen 59 des Lagerschilds 12 eingreifen. Die Rastelemente 58 sind insbesondere äquidistant entlang des äußeren Umfangs des Dichtungsträgers 55 angeordnet, so dass eine stabile und sichere Befestigung des Dichtungsträgers 55 an dem Lagerschild 12 ermöglicht wird. Die Rastelemente 58 sind dazu hakenartig oder krallenartig geformt, so dass der Dichtungsträger 55 während der Montage der elektrischen Maschine 1 in axialer Richtung an das Lagerschild 12 geclipst werden kann. Der Dichtungsträger 55 besteht insbesondere aus einem elektrisch isolierenden Material, um einen Isolationsabstand zwischen dem Lagerschild 12 und dem Wickelkopf 8 am zweiten Ende 9 des Stators zu vergrößern.
Eine Befestigung des Lagerschilds 12 erfolgt über radial nach außen weisende Befestigungsabschnitte 60 des Lagerschilds 12, welche eine Verbindung mit dem Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 über die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schraubverbindungen 11 ermöglicht. Die Befestigungsabschnitte 60 stehen dabei an einer in Montagestellung zum zweiten Ende 9 des Stators 3 gewandten Stirnseite des Lagerschilds 12 radial nach außen ab.
Die zum Stator 3 gewandte Seite 61 des Dichtelements 55 umfasst mehrere, in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Aussparungen 62. Diese Aussparungen 62 dienen dazu, eine möglichst homogene Materialdicke des Dichtungsträgers 55 zu erreichen, damit beispielsweise eine Fertigung des Dichtungsträgers 55 in einem Spritzgussverfahren erleichtert wird. In den Aussparungen 62 können beispielsweise auch die Anspritzpunkte für das Spritzgussverfahren angeordnet werden, so dass die zum Stator gewandte Seite 61 insbesondere ohne weitere Nachbearbeitung eben ausgeführt werden kann. Dies stellt sicher, dass der Dichtungsträger 55 nicht in Kontakt mit dem im Betrieb rotierenden Rotor 25 der elektrischen Maschine 1 gelangt. Alternativ zu einem Spritzgussverfahren ist auch die Verwendung anderer Fertigungsverfahren, zum Beispiel dem Fräsen aus dem Vollen, für die Herstellung des Dichtungsträgers 55 denkbar.
In Figur 9 ist der Dichtungsträger 55 dargestellt. Erkennbar sind die Rastelemente 58 äquidistant um den äußeren Umfang an einer Stirnseite des Dichtelements 55 angeordnet. Weiterhin zu erkennen ist die Dichtung 56, welche entlang des zylindermantelförmigen äußeren Umfangs des Dichtelements 55 verläuft. Die Dichtung 56 umfasst einen ersten Dichtungsabschnitt 63, welcher am äußeren Umfang des Dichtungsträgers 55 angeordnet ist und zur Abdichtung gegen das im Inneren des Stators verlaufenden Dichtelement 15 dient.
Weiterhin umfasst die Dichtung 56 einen zweiten Dichtungsabschnitt 64, welcher am inneren Umfang des Dichtungsträgers 55 angeordnet ist und zur Abdichtung des Dichtungsträgers 55 gegen das Lagerschild 12 dient. Der zweite Dichtungsabschnitt 64 erstreckt sich dabei entlang einer ringscheibenförmigen Zentrierfläche 97, mit der der Dichtungsträger 55 am Lagerschild 12 anliegt und über welche bei der Montage der elektrischen Maschine 1 eine präzise Ausrichtung des Dichtungsträgers 55 und insbesondere auch der am Dichtelement 15 anliegenden Dichtung 56 bzw. ihres ersten Dichtungsabschnitts 63 ermöglicht wird.
Der erste Dichtungsabschnitt 63 und der zweite Dichtungsabschnitt 64 können beispielsweise in einem Einspritzverfahren gefertigt werden. Dabei kann zum Beispiel ein Elastomer jeweils in ringförmige Nuten 65, 66 des Dichtungsträgers eingespritzt und anschließend ausgeheizt bzw. ausgehärtet werden. Um ein gemeinsames Einspritzen des ersten Dichtungsabschnitts 63 und des zweiten Dichtungsabschnitts 64 zu ermöglichen, können die Nut 65 und die Nut 66 durch einen oder mehrere Verbindungsabschnitte 67 verbunden werden, so dass bei Einlegen des Dichtungsträgers 55 in eine Form ein gleichzeitiges Einspritzen des ersten Dichtungsabschnitts 63 und des zweiten Dichtungsabschnitts 64 der Dichtung 56 ermöglicht wird. Über die Verbindungsabschnitte 67 sind die Nuten 65, 66 dabei korrespondierend verbunden, so dass das eingespritzte Dichtmittel in beiden Nuten 65, 66 die gewünschten Dichtungsabschnitte 63, 64 ausbilden kann.
Um die axiale Verschiebbarkeit des an der Dichtung 56 bzw. ihrem ersten Dichtungsabschnitt 63 anliegenden Dichtelements 15 zu begrenzen, weist der Dichtungsträger 55 einen aus mehreren radialen Erhebungen gebildeten Anschlag 99 auf, welcher das Dichtelement 15 axial fixiert. Es ist alternativ auch möglich, dass der Anschlag 99 durch eine einzige, ringförmige oder ringsegmentförmige, radiale Erhebung gebildet wird.
In Figur 10 ist eine Schnittansicht durch das Lagerschild 12 und die Dichtungsanordnung 17 dargestellt, wobei im Bereich der Öffnung 57 auch ein Rotorlager 71 , an dem eine mit dem Rotor 25 der elektrischen Maschine 1 verbundene Welle (nicht dargestellt) gegen das Lagerschild 12 gelagert werden kann, abgebildet ist. Ersichtlich erstreckt sich die Dichtung 56 mit ihrem ersten Dichtungsabschnitt 63 durch die Nut 65 und mit dem zweiten Dichtungsabschnitt 64 durch die Nut 66. Die Nuten 65 und 66 sind durch den Verbindungsabschnitt 67 kommunizierend miteinander verbunden, wobei der Verbindungsabschnitt 67 an der radial nach innen weisenden Seite 68 des Dichtungsträgers 55 eine Öffnung 69 aufweist, über welche zum Beispiel das Dichtmaterial in die Nuten 65, 66 und den Verbindungsabschnitt 67 eingespritzt werden kann. Dies ermöglicht es, den bauraumkritischen Anspritzbereich für die Dichtung 56 in einem zurückgesetzten Bereich des Dichtungsträgers 55 anzuordnen. Neben einem Einspritzen der Dichtung 56 können auch andere Verfahren zum Aufbringen der Dichtung 56 mit dem ersten Dichtungsabschnitt 63 und dem zweiten Dichtungsabschnitt 64 verwendet werden, beispielsweise eine Dosierung mit einer Nadel oder ähnliches.
Erkennbar ist auch der Eingriff des hakenartig geformten Rastelements 58 in die korrespondierende Aufnahme 59 am Lagerschild. Die Rastelemente 58 können beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sein und federnd ausgeführt sein, so dass ein Aufclipsen des Dichtungsträgers 55 auf das Lagerschild 12 und insbesondere auch eine Vorspannung im ersten Dichtungsabschnitt 63 zur Abdichtung gegen das Lagerschild 12 ermöglicht wird. Das Lagerschild 12 weist dabei in axialer Richtung vor der Aufnahme 59 einen rampenförmigen Abschnitt 98 auf, so dass die hakenartig oder krallenartig geformten Rastelemente 58 beim Aufschieben des Dichtungsträgers 55 in axialer Richtung auf das Lagerschild 12 aufgefedert werden und anschließend in die Aufnahme 59 einrasten. Die radiale Lage des Dichtungsträgers 55 wird dabei durch eine Zylinderfläche 100 des Lagerschilds 12 sowie die daran anliegende Zylinderfläche 101 des Dichtungsträgers 55 definiert.
Die Anordnung des Dichtungsträgers 55 zur Halterung der Dichtung 56 hat den Vorteil, dass das Lagerschild 12 zum Beispiel als ein Blech-Stanzbauteil gefertigt werden kann. Die Verwendung des separaten Dichtungsträgers 55 ermöglicht es dabei zum einen, in dem Bereich, welcher besonders nah am Stator beziehungsweise besonders nah am Wickelkopf 8 liegt, ein isolierendes Material anzuordnen und somit die Isolation zwischen dem Stator 3 bzw. der Statorwicklung 5 und dem Lagerschild 12 zu verbessern. Beispielsweise kann auf diese Wiese ein axialen Abstand und ein radialer Abstand zwischen Wickelkopf 8 und Lagerschild 12 von jeweils wenigstens 2,5 mm eingehalten werden. Zum anderen kann der Dichtungsabstand zwischen den axialen Dichtungen an dem Dichtelement 15 der elektrischen Maschine 1 verkleinert werden, da mit Hilfe des Dichtungsträgers 55 die axiale Dichtung 56, bzw. deren erster Abschnitt 63, näher an der Stirnseite 9 des Stators 3 angeordnet werden kann, da die Anordnung nicht durch eine Krümmung des Lagerschilds 12 in einem Bereich 70, welche bei der Fertigung als Blech-Stanzteil prozessbedingt auftreten kann, beeinflusst wird. Vorteilhaft kann durch den Dichtungsträger 55 die Anordnung einer Dichtung direkt am Lagerschild 12, bzw. in dem gekrümmten Abschnitt 70 des Lagerschilds 12, vermieden werden.
Im Betrieb der elektrischen Maschine 1 kann der Druck des Kühlmediums in dem Nassraum 13 auf den Außendurchmesser des beispielsweise als Spaltrohr ausgeführten Dichtelements 15 wirken, weshalb dieses zum Ausbeulen nach innen in Richtung des Rotors 25 neigen kann. Die Richtung dieses Ausbeulens ist in Fig. 1 durch einen Pfeil 102 dargestellt. Weiterhin dargestellt sind die Dichtstellen 103 und 104, wobei an der Dichtstelle 103 der erste Dichtabschnitt 63 des Dichtungsträgers 17 gegen das Dichtelement 15 abdichtet und an der Dichtstelle 104 die erste Dichtung 31 des Leiterträgers 16. Die axiale Lage der Dichtstellen 103, 104 wird dabei durch jeweils eine strichpunktierte Linie verdeutlicht. Ein verringerter axialer Abstand zwischen den Dichtstellen 103 und 104, an welchen das Dichtelement 15 radial abgestützt ist, versteift das Dichtelement 15 vorteilhaft gegenüber diesem radialen Ausbeulen, so dass ein unerwünschter Kontakt zwischen dem Dichtelement 15 und dem Rotor 25 oder eine zur Versteifung erforderliche, erhöhte Materialdicke des Dichtelements 15 vorteilhaft vermieden werden können. Neben der in Fig. 10 dargestellten Abdichtung des Dichtelements 15 über die Dichtung 56 von radial innen ist auch eine Abdichtung von radial außen denkbar.
In Figur 11 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Dichtungsanordnung 17 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Leiterträger 55 neben der Dichtung 56 eine weitere Dichtung 72. Die Dichtung 56 ist dabei als ein O-Ring ausgeführt, welcher in der Nut 65 im äußeren Umfang des Dichtungsträgers 55 angeordnet ist. Über die Dichtung 56 erfolgt die Abdichtung des Dichtungsträgers 55 gegenüber dem Dichtelement 15 im Inneren des Stators 3 wie vorangehend beschrieben.
Die Abdichtung gegen das Lagerschild 12 erfolgt in dem alternativen Ausführungsbeispiel über eine weitere Dichtung 72, welche entsprechend in der radial innen liegenden Nut 66 des Dichtungsträgers 55 angeordnet ist. Auch die weitere Dichtung 72 ist als ein O-Ring ausgeführt, so dass auf die die Nuten 65, 66 kommunizierend verbindenden Verbindungsabschnitte 67 vorteilhaft verzichtet werden kann. In der Schnittdarstellung erkennbar ist weiterhin eine der Aussparungen 62, welche ersichtlich den Effekt einer möglichst homogenen Materialdicke im Querschnitt des Dichtungsträgers 55 ermöglicht.
In Figur 12 ist eine Detailansicht des Getriebeanschlusselements 18 dargestellt. Das Getriebeanschlusselement 18 ist bevorzugt hohlzylinderförmig und in Montagestellung konzentrisch um die sich in axialer Richtung der elektrischen Maschine 1 erstreckende Längsachse 6 angeordnet. Das Getriebeanschlusselement 18 umfasst an einer ersten Stirnfläche 73 den ringförmigen oder alternativ ringsegmentförmig ausgeführten Befestigungsabschnitt 20, über den das Getriebeanschlusselement 18 entlang der Befestigungsebene 19 mit der Stirnfläche des Gehäuses 2 und mit dem Stator 3 verbunden ist.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, dass das Gehäuse 2 an der Befestigungsebene 19 befestigt ist und dass die Befestigung des Stators 3 an einer weiteren Befestigungsebene (nicht dargestellt) befestigt ist. Eine Befestigung an zwei, insbesondere parallel zueinander orientierten Befestigungsebenen kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Befestigungsabschnitt 20 zwei axial versetzt zueinander verlaufende Befestigungsflächen aufweist, an denen der Stator 3 und das Gehäuse 2 mit einem axialen Versatz zueinander und insbesondere entlang zweier sich parallel zueinander und orthogonal zur axialen Richtung erstreckenden Befestigungsebenen befestigt werden können.
Das Getriebeanschlusselement 18 erstreckt sich von der Befestigungsebene 19 aus zu der dem Gehäuse 2 und vorliegend auch dem Stator 3 gegenüberliegenden Seite der Befestigungsebene 19, so wie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist. Der Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 steht von einem insbesondere hohlzylinderförmigen Mantel 78 des Getriebeanschlusselements 18 nach radial innen ab. In dem Befestigungsabschnitt 20 sind mehrere Öffnungen 74 vorgesehen, über welche das Getriebeanschlusselement 18 mittels der Schraubverbindungen 11 mit dem Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 verbunden werden kann. Auch die Befestigung des Lagerschildes 12 an dem Gehäuse 2 kann über die Schraubverbindungen 11 beziehungsweise die Öffnungen 74 erfolgen. Dabei liegt das Lagerschild 12 an der der Befestigungsebene 19 gegenüberliegenden Seite 75 des Befestigungsabschnitts 20 an und ist somit in dem Hohlraum im Inneren des Getriebeanschlusselements 18 angeordnet bzw. zumindest teilweise von dem Getriebeanschlusselement 18 umgeben. Zwischen dem Befestigungsabschnitt 20 und dem Lagerschild 12 kann dabei eine Dichtung (nicht dargestellt) angeordnet sein. In der Mantelfläche des Mantels 78 ist die Öffnung 27 vorgesehen, in welcher wie vorangehend beschrieben das als Kühlmittelstutzen ausgebildete Anschlusselement 26 sowie gegebenenfalls ein Dichtring angeordnet werden können.
Über die zur Befestigungsebene weisenden Stirnfläche 76 ist der Stator 3 der elektrischen Maschine 1 im montierten Zustand der elektrischen Maschine 1 über eine Klebeverbindung an dem Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 befestigt. Durch den Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 kann dabei vorteilhaft eine ebene Befestigungsfläche für die Klebeverbindung zum Stator 3, insbesondere zu dem Isolationsring 21 an der Stirnfläche am zweiten axialen Ende 9 des Stators 3, bereitgestellt werden. Durch die Klebeverbindung mit dem Befestigungsabschnitt 20 ist der Stator drehmomentfest im Inneren des Gehäuses 2 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Der Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 sorgt somit für die Drehmomentabstützung des Stators 3 der elektrischen Maschine 1 . Ferner trägt diese Klebeverbindung sowie eine zwischen dem Lagerschild 12 und dem Befestigungsabschnitt 20 angeordnete Dichtung zu Abdichtung des Nassraums 13 gegenüber dem Rotor 25 sowie der Umgebung der elektrischen Maschine 1 bei. Der Befestigungsabschnitt 20 bewirkt weiterhin eine axiale Positionierung des Getriebeanschlusselements 18 am Gehäuse 2 bzw. am Stator 3.
Um einen definierten Spalt für den Klebstoff der Klebeverbindung zum Stator 3 bereitzustellen, umfasst der Befestigungsabschnitt 20 an der zum Stator 3 gewandten Seite 76 mehrere Beabstandungsvorsprünge 77, welche beispielsweise äquidistant um den Umfang des Befestigungsabschnitts 20 herum angeordnet sind. Diese Beabstandungsvorsprünge 77 sind beispielsweise als Noppen oder ähnliches ausgeführt und bewirken das Entstehen eines definierten Spalts an der Befestigungsebene 19, so dass ein Klebstoff für die Klebeverbindung zum Stator 3 in definierter Geometrie und Menge zwischen dem Befestigungsabschnitt 17 und dem Stator 3 eingebracht werden kann. Zur verbesserten Ausbildung der Klebeverbindung zwischen dem Statorkern 4 und dem Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 kann beispielsweise eine Plasmaaktivierung des aus Kunststoff bestehenden Isolationsrings 21 durchgeführt werden.
Zur Befestigung eines Getriebes an dem Getriebeanschlusselement 18 sowie zur Befestigung des Getriebeantriebselements 18 und gegebenenfalls der gesamten elektrischen Maschine 1 an einem Drittgegenstand wie einem Kraftfahrzeug, weist das Getriebeanschlusselement 18 an der dem Befestigungsabschnitt 20 gegenüberliegenden Stirnfläche einen weiteren Befestigungsabschnitt 79 auf. Dieser steht von dem hohlzylinderförmigen Mantel 78 des Getriebeanschlusselements 18 nach radial außen ab.
Der weitere Befestigungsabschnitt 79 umfasst mehrere Öffnungen 80 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln. Dabei können beispielsweise in den Öffnungen 18 Einnietmuttem 81 vorgesehen sein, welche eine Befestigung eines Getriebes an dem Getriebeanschlusselement 18 ermöglichen. Die mehreren Öffnungen 80 des weiteren Befestigungsabschnitts 79 sind in Umfangsrichtung versetzt und dabei bevorzugt äquidistant angeordnet.
Der Mantel 78 des Getriebeanschlusselements 18 umfasst mehrere radiale Auswölbungen 82, welche jeweils angrenzend an die Öffnungen 74 des Befestigungsabschnitts 20 anliegen. Dies ermöglicht es, dass zur Befestigung des Lagerschildes an dem Getriebeanschlusselement 18 sowie zur Befestigung des Getriebeanschlusselements 18 an dem Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 ein Schraubwerkzeug zu den in den Öffnungen 74 angeordneten Befestigungsmitteln geführt werden kann. Aufgrund der radialen Auswölbungen 82 entstehen auch radiale Einwölbungen 83, welche entsprechend an die Öffnungen 80 des weiteren Befestigungsabschnitts 79 angrenzen. Dies ermöglicht, dass z. B. zum Einnieten der Einnietmuttern 81 ein Nietwerkzeug von beiden Seiten an den ringförmigen Befestigungsabschnitt 79 geführt werden kann.
Der weitere Befestigungsabschnitt 79 umfasst zusätzliche Befestigungsbereiche 84, über welche das Getriebeanschlusselement beziehungsweise die gesamte elektrische Maschine 1 an einem Drittgegenstand wie einem Kraftfahrzeug befestigt werden kann. Die zusätzlichen Befestigungsabschnitte 84 umfassen jeweils eine Öffnung 85, in der ebenfalls eine Einnietmutter 86 angeordnet ist.
Das Getriebeanschlusselement 18 ist insbesondere aus einem Metallblech, beispielsweise mittels Tiefziehen oder Stanzen, gefertigt. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung des Getriebeanschlusselements 18, welches somit separat von dem Gehäuse 2, welches beispielsweise als Aluminiumguss-Bauteil ausgeführt ist, gefertigt werden kann. Dies erleichtert die Fertigung der elektrischen Maschine 1. Die Blechdicke des Getriebeanschlusselements 18 kann insbesondere zwischen 1 mm und 5 mm, beispielsweise 3 mm, betragen.
In Figur 13 ist das Getriebeanschlusselement 18 in montierter Stellung an dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 1 dargestellt. Weiterhin ist das in die Öffnung 27 eingesetzte Anschlusselement 26 abgebildet. Im Inneren des Mantels 78 des Getriebeanschlusselements 18 ist das Lagerschild 12 angeordnet. Erkennbar erfolgt die Befestigung des Lagerschilds 12 über die Schraubverbindungen 11 und die gegenüberliegend der Befestigungsebene 19 angeordnete Seite 75 des Befestigungsabschnitts 20. Weiterhin dargestellt ist eine Rotorwelle 87, welche durch die Öffnung 57 des Lagerschilds 12 geführt und dort über das Rotorlager 71 drehgelagert ist. An diese Rotorwelle 87 kann ein über das Getriebeanschlusselement 18 an der elektrischen Maschine 1 befestigtes Getriebe gekoppelt werden.
Für eine bevorzugte Montagereihenfolge der elektrischen Maschine 1 , welche beispielsweise anhand von Fig. 2 ersichtlich ist, bildet das Gehäuse 2 den Ausgangspunkt. In das Gehäuse 2 wird zunächst ein den Stator 3, die Statorwicklung 5, die Isolationsringe 21 , 22, die Zentrierhülsen 23, 24 und das Dichtelement 15 umfassender Stator-Unterzusammenbau axial aus einer ersten Richtung eingeschoben. Das Einschieben erfolgt dabei über die in Fig. 2 links dargestellte und im montierten Zustand der elektrischen Maschine 1 an dem zweiten axialen Ende 9 des Stators 3 angrenzenden Stirnfläche des Gehäuses 2. Zuvor oder anschließend wird ein Klebstoff, vorzugsweise ein Epoxidharz, für die Verbindung zwischen dem Isolationsring 21 und dem Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 auf zumindest einen der beiden Kontaktpartner aufgebracht. Anschließend wird das Getriebeanschlusselement 18 zentriert auf den Isolationsring 21 gesetzt. Durch axiales Einlegen des Lagerschilds 12 und das gemeinsame Verschrauben an dem Gehäuse 2 wird schließlich eine Axialkraft zwischen dem Getriebeanschlusselement 18 und dem Isolationsring 21 aufgebracht, welche zur Ausbildung der adhäsiven Verbindung erforderlich ist. Die übrigen Motorkomponenten, im Wesentlichen der Rotor 25, der Leiterträger 16 und das Lagerschild 10, können danach aus der gegenüberliegenden, zweiten axialen Richtung montiert werden. Alternativ ist auch eine Montage der übrigen Motorkomponenten zu einem früheren Zeitpunkt möglich.
Die Übertragung des Statormoments im Betrieb der elektrischen Maschine 1 kann über die erste Klebeverbindung zwischen Statorkern 4 und Isolationsring 21 auf den Isolationsring 21 und von dort über die zweite Klebeverbindung auf den als Anlaufscheibe wirkenden Befestigungsabschnitt 20 des Getriebeanschlusselements 18 erfolgen. Von dort kann das Statormoment weiter auf die Verschraubung durch die Befestigungsmittel 11 und schließlich bestimmungsgemäß in das Gehäuse 2 geleitet werden.
In der fertig montierten elektrischen Maschine 1 wird eine Basisisolation zwischen dem Statorkern 4 und dem Gehäuse 2 bzw. dem gehäusefesten Getriebeanschlusselement 18 durch die Isolationsringe 21 , 22, die Zentrierhülsen 23, 24 sowie die wie vorangehend beschrieben erzeugten, ausreichend dimensionierten Luft- und Kriechstrecken erzeugt.
In einer alternativen Ausgestaltung der elektrischen Maschine 1 , des Leiterträgers 16, des Dichtungsträgers 17 und des Getriebeanschlusselements 18 ist es möglich, dass ein außenliegender Rotor am Stator 3 angeordnet wird und sich das Dichtelement 15 radial außen am Stator 3 angeordnet ist. Auch in einem solchen Fall kann die Abdichtung des Dichtelements 15 wie vorangehend beschrieben erfolgen. Bezuqszeichenliste elektrische Maschine
Gehäuse
Stator
Statorkern
Statorwicklung
Längsachse erstes axiales Ende
Wickelkopf zweites axiales Ende
Lagerschild
Schraubverbindung
Lagerschild
Nassraum
Luftspalt
Dichtelement
Leiterträger
Dichtungsanordnung
Getriebeanschlusselement
Befestigungsebene
Befestigungsabschnitt
Isolationsring
Isolationsring
Zentrierhülse
Zentrierhülse
Rotor
Anschlusselement Öffnung
Öffnung
Dichtungsabschnitt
Leiterträgerabschnitt erste Dichtung zweite Dichtung erstes axiale Ende zweites axiale Ende
Abschnitt
Abschnitt
Aufnahmeabschnitt
Stegabschnitt äußere Bereich innere Bereich
Aufnahmeraum axiale Anlagefläche außenliegender Abschnitt Ausnehmung
Zentrierhilfe axiale Auflagefläche
Stromschiene
Anschweißlasche
Phasenanschluss
Sternpunktschiene
Stirnfläche
Abdeckelement
Nut
Nut
Dichtungsträger Dichtung
Öffnung
Rastelement
Aufnahme
Befestigungsabschnitt
Seite
Aussparung erster Dichtungsabschnitt zweiter Dichtungsabschnitt
Nut
Nut
Verbindungsabschnitt
Seite
Öffnung
Bereich
Rotorlager
Dichtung
Stirnfläche
Öffnung
Seite
Stirnfläche
Beabstandungsvorsprung
Mantel
Befestigungsabschnitt
Öffnung
Einnietmutter radiale Auswölbung radiale Einwölbung
Befestigungsbereich Öffnung
Einnietmutter
Rotorwelle
Abschnitt
Dichtelement erster Abschnitt zweiter Abschnitt
Dichtung
Dichtung
Leiterende
Zylinderfläche
Zylinderfläche
Zentnerfläche rampenförmiger Abschnitt
Anschlag
Zylinderfläche
Zylinderfläche
Pfeil
Dichtstelle
Dichtstelle

Claims

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Patentansprüche Elektrische Maschine umfassend einen Stator (3) sowie einen an einem axialen Ende (7) des Stators (3) angeordneten Leiterträger (16), wobei der Leiterträger (16) einen ringförmigen Dichtungsabschnitt (29) und einen ringförmigen oder ringsegmentförmigen Leiterträgerabschnitt (30) umfasst, wobei der Dichtungsabschnitt (29) eine erste, axial zum Stator (3) gewandte Dichtung (31 ) und eine zweite, axial vom Stator (3) abgewandte Dichtung aufweist (32), wobei die erste Dichtung (31 ) an einem an dem Stator (3) angeordneten und den Stator (3) gegen einen radial benachbarten Luftspalt (14) abdichtenden Dichtelement (15) anliegt und die zweite Dichtung (32) zumindest abschnittsweise an wenigstens einer den Leiterträgerabschnitt (30) und/oder das axiale Ende (7) des Stators (3) zumindest teilweise umschließenden Abdeckung anliegt. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Dichtung (32) vollständig an einem den Leiterträgerabschnitt (30) und zumindest einen Abschnitt des axialen Endes (7) des Stators (3) abdeckenden Abdeckelement (52) anliegt, oder dass die zweite Dichtung (32) mit einem Abschnitt (35) an einem den Leiterträgerabschnitt (30) umschließenden Abdeckelement anliegt und mit wenigstens einem weiteren Abschnitt (36) an einem Gehäuse (2) der elektrischen Maschine (1 ) und/oder an einem Lagerschild (10) der elektrischen Maschine (1 ) anliegt. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) wenigstens eine Statorwicklung (5) aufweist, wobei an dem axialen Ende (7) des Stators (3) durch das Dichtelement (15) und den Dichtungsabschnitt (30) des Leitungsträgers (16) ein Nassraum (13) abgedichtet wird, welcher die Statorwicklung (5) und zumindest einen oder mehrere an dem Leiterträgerabschnitt (29) angeordnete Leiter umfasst. - 39 - Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (31 ) und die zweite Dichtung (32) ringförmig sind und/oder dass die erste Dichtung (31 ) und die zweite Dichtung (32) jeweils in einer ringförmigen Nut (53, 54) des Dichtungsabschnitts (29) angeordnet sind. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Dichtung (31 ) und die zweite Dichtung (32) jeweils als ein Dichtung, insbesondere als ein O-Ring, als eine eindosierte Dichtung oder als eine angespritzte Dichtung ausgeführt sind. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterträgerabschnitt (30) und/oder der Dichtungsabschnitt (29) aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff, bestehen. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterträgerabschnitt (29) mehrere spaltförmige, radial benachbart verlaufende Aufnahmeabschnitte (37) aufweist, wobei in den Aufnahmeabschnitten (37) jeweils wenigstens eine Stromschiene (47) angeordnet ist. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei benachbart angeordnete Aufnahmeabschnitte (37) jeweils durch einen sich in axialer Richtung erstreckenden Stegabschnitt (38) getrennt sind, wobei der Stegabschnitt (38) in axialer Richtung über die in den Aufnahmeabschnitten (37) angeordneten Stromschienen (47) übersteht. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterträgerabschnitt (30) wenigstens einen Phasenanschluss (49), insbesondere drei Phasenanschlüsse (49), aufweist. - 40 - Leiterträger für eine elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend einen ringförmigen Dichtungsabschnitt (29) und einen ringförmigen oder ringsegmentförmigen Leiterträgerabschnitt (30), wobei der Dichtungsabschnitt (29) eine erste Dichtung (31 ) und eine zweite Dichtung (32) aufweist, wobei die erste Dichtung (31 ) und die zweite Dichtung (32) axial versetzt an dem Dichtungsabschnitt (29) angeordnet sind.
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