WO2023126353A1 - Stator, axialflussmaschine und pumpe - Google Patents

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WO2023126353A1
WO2023126353A1 PCT/EP2022/087745 EP2022087745W WO2023126353A1 WO 2023126353 A1 WO2023126353 A1 WO 2023126353A1 EP 2022087745 W EP2022087745 W EP 2022087745W WO 2023126353 A1 WO2023126353 A1 WO 2023126353A1
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WO
WIPO (PCT)
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tooth
mask
stator
teeth
neck
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/087745
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Farr
Andre Johanning
Andreas Schiel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2023126353A1 publication Critical patent/WO2023126353A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/182—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
    • 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
    • H02K5/1282—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 the partition wall in the air-gap being non cylindrical

Definitions

  • the invention relates to a stator for an axial flow machine according to the species of the independent claim.
  • the invention further relates to an axial flow machine with such a stator and a pump with such an axial flow machine.
  • the insulation mask is commonly used both for winding insulation and for sealing the motor area from the pumped medium.
  • the present invention describes a stator for an axial flux machine with a stator core which has teeth extending in the axial direction. Windings are arranged around the teeth and an insulating mask is placed between the teeth and windings.
  • the insulation mask has at least one tooth neck mask and at least one tooth head mask.
  • the tooth neck mask can be designed for the electrical insulation of the windings from the stator core and the tooth head mask can be designed for sealing against the pump medium.
  • the tooth neck mask and the tooth head mask can be made of different materials. Therefore, it is not necessary to use one material for the entire insulating mask, which Requirements for electrical insulation, if necessary for thermal load capacity and sealing against the pump medium must be met. Consequently, a stator can be provided which enables a safe and reliable working axial flow machine or pump and at the same time can be produced in a material-saving or material-saving manner and thus also inexpensively.
  • An axial flow machine is to be understood as meaning a special electrical machine.
  • An electrical machine is to be understood in particular as an electric motor, preferably a rotary electric motor with a stator and a rotor.
  • a stator is usually set up to accommodate excitation coils.
  • the excitation coils can generate a magnetic field that changes over time, in particular a rotary field, which is provided to cause the rotor to rotate.
  • the rotor or the rotor of the electric motor can generally be fitted with permanent magnets, have current-commutated coils for generating the magnetic field, or be designed as a so-called squirrel-cage rotor of an asynchronous machine.
  • the electrical machine is designed as an axial flux machine, which is characterized in that the magnetic field generated by the excitation coils of the stator is arranged essentially parallel to the axis of rotation of the axial flux machine.
  • the magnetic field extends in a radial plane, i.e. perpendicular to the axis of rotation.
  • the stator therefore typically has teeth which extend parallel to the axis of rotation or in the axial direction and are wound with excitation coils or windings.
  • the rotor is advantageously of largely disc-shaped design and is arranged on an axial end face of the stator, advantageously on the axial end face with the tooth tips.
  • a structure extends or is arranged essentially in one direction or along one direction should be understood in particular to mean that a main extension direction of the structure is preferably arranged parallel to the direction or at an angle of no more than 20°, preferably no more than 10°, in particular preferably deviates from a parallel arrangement by at most 5°.
  • a winding for example a tooth winding or a chord winding, is formed in particular by a conductor or wire which is wound at least once, preferably several times, around a pole which is aligned in an axial direction of the machine component.
  • a winding preferably has a copper conductor or a copper wire.
  • the winding can be wound through two different slots.
  • a winding typically has a large number of turns. Provision is made for the winding to be energized during operation of the electrical machine and to form a magnetic field. The orientation of the pole of the magnetic field may coincide with a main radial extension direction of one of the teeth around which the winding is wound.
  • the windings are preferably designed as toothed windings.
  • a tooth winding is to be understood in particular as a winding which is wound around exactly one tooth and runs in sections through the two slots adjacent to the tooth. Such a winding is also referred to as a single-tooth winding.
  • the pole of the magnetic field typically coincides with the axis of the main direction of extension of the tooth.
  • a tooth winding is typically applied using the needle winding technique or with the help of baffles. It is also possible for the winding to be pre-wound and then pushed onto the tooth. In the case of axial flow machines, a plastic sleeve is typically wound first, which is then pushed onto the tooth with the winding after it has been wound.
  • An insulation mask is provided in particular to electrically insulate the windings from the stator base body or from the stator core, which has the teeth and slots and is typically made of a metal, in particular electrical sheet metal.
  • An insulation mask is typically made of plastic and is placed on the base body of the machine components—for example pushed on in the axial direction—or molded on.
  • An isolation mask is preferably like this designed so that it covers at least the tooth neck of a tooth or largely covers it when mounted on the machine component.
  • the insulation mask is formed in at least two pieces and has at least one tooth neck mask and one tooth head mask.
  • the tooth neck mask is a component which is intended to cover at least one tooth neck of a tooth, preferably the tooth necks of all teeth, to a large extent completely.
  • the tooth neck mask largely completely covers a tooth neck of a tooth with a tooth neck section in each case.
  • the tooth neck mask advantageously covers at least one slot base between two teeth that are adjacent in the circumferential direction, preferably all slot bases of the stator core to a large extent.
  • an area is largely completely covered is to be understood in particular to mean that the area is covered by at least 90%, preferably at least 95%, particularly preferably at least 98%.
  • the stator base body or stator core typically has a largely disc-shaped base body, which serves as a yoke and from which the teeth extend in the axial direction.
  • the teeth are preferably arranged uniformly around the circumference of the body.
  • the disc-shaped base body When installed in the axial flow machine, the disc-shaped base body extends in the radial plane perpendicular to the axis of rotation.
  • a structure is largely formed according to a specific geometric figure is to be understood to mean that such an imaginary geometric figure exists from which this structure deviates by less than 80% of its volume, preferably by less than 90%, more preferably by less than 95%.
  • the fact that a structure is largely disc-shaped should be understood to mean in particular that there is an imaginary disc or cylinder of which this structure has less than 80% of its volume, preferably by less than 90%, particularly preferably by less than 95%.
  • the stator base body or stator core advantageously has an S MC material or is formed from such a material.
  • SMC material Soft Magnetic powder iron Composite
  • SMC materials are composed of surface-insulated iron particles that are irregularly shaped but roughly spherical in structure of the same size.
  • the powder materials have iron compound particles that are of a size suitable for compacting and forming machine parts. For example, the particles can have dimensions of about 0.1 mm and be pressed in a single step at pressures of about 800 MPa to obtain magnetic machine elements with complex shapes and tight tolerances.
  • a stator core made of an SMC material has the advantage over laminated iron bodies or laminated cores that it is much easier to produce in terms of production technology. This is particularly advantageous in the case of stators for axial flux machines, since the required geometry with a base plate on the axial side as a yoke and teeth extending axially from it is very difficult to produce with laminated cores.
  • the dental neck mask is advantageously designed as a one-piece component.
  • the tooth neck mask can be designed in one piece with one or more tooth neck sections.
  • the dental neck mask can be designed in one piece with one or more groove sections.
  • the tooth neck sections are formed in one piece with the groove sections.
  • in one piece means in particular a materially bonded connection, such as by a welding process and/or a Gluing process, etc., and particularly advantageously formed, are understood as being produced from a single mold and/or produced using a single-component or multi-component injection molding process.
  • the dental neck mask prefferably be made in several pieces or from several sections.
  • a separate tooth neck section of the tooth neck mask to be provided to largely cover each tooth neck.
  • the dental neck mask is made of an electrically well insulating material, which is advantageously also resistant to thermal stress.
  • the dental neck mask can have a plastic.
  • Polyamides and/or elastomers have proven advantageous, in particular thermoplastic elastomers.
  • the tooth tip mask is a component which is provided to largely completely cover at least one tooth tip of a tooth, preferably the tooth tips of all teeth.
  • the tooth head mask is advantageously designed as a one-piece component.
  • the tooth head mask it is also possible for the tooth head mask to be formed in several pieces or from several sections. For example, it is conceivable that a separate section of the tooth tip mask is assigned to exactly one tooth tip.
  • the tooth head mask is preferably made of a material that seals well and is advantageously also resistant to mechanical stress.
  • the tooth head mask can have a plastic.
  • the tooth head mask advantageously has an elastic material. This enables a good seal against the pump medium. It is also advantageous if the tooth head mask has a material that has good chemical resistance to the pump medium.
  • Polyamides and/or elastomers have proven to be advantageous, in particular thermoplastic elastomers, and thermosets are also conceivable.
  • polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, Polytetrafluoroethylene (PTFE) or rubber, especially nitrile rubber has a high chemical resistance to hydrogen.
  • the tooth head mask consists of a base body which is made of an elastic material and has a coating on a side facing the pump medium which is resistant to the pump medium, for example a coating with PTFE. It is also possible for the dental neck mask to be reinforced with glass fibers and/or carbon fibers, which can improve mechanical strength.
  • the tooth neck mask has a tooth neck section which extends essentially axially and largely covers a tooth neck of a tooth. This enables particularly good electrical insulation of the tooth necks from the windings.
  • the dental neck mask is further improved when it has a substantially radially extending groove portion which largely covers a groove bottom between two circumferentially adjacent teeth.
  • the bottom of the slot can be electrically insulated from the winding in this way, and on the other hand, a slot section enables the connection of two adjacent tooth neck sections.
  • a plurality of groove bases enables the provision of a one-piece dental neck mask. This has the advantage of a very simple assembly of the tooth neck mask on the stator core.
  • the tooth tip mask extends essentially radially, is designed to be largely flat and largely covers a tooth tip of a tooth, preferably largely covers the rotor-side axial end face of the stator core.
  • the tooth head mask can be configured largely in the form of a disk. It is conceivable that the tooth head mask has a largely disc-shaped base body which has receptacles—for example in the form of depressions—for the tooth heads.
  • the stator is further improved if the tooth neck mask and tooth head mask are positively connected to one another via a snap-in connection. This enables easy assembly and a secure hold of the insulation mask.
  • the tooth head mask and the tooth neck mask each have mutually complementary latching elements which interact and are set up to form a positive latching connection together.
  • the complementary latching elements can be latching hooks and latching eyes.
  • the latching elements are advantageously formed in one piece with the tooth head mask or with the tooth neck mask.
  • the latching elements provided for the latching connection are each connected to a respective groove section via elastic deformation elements.
  • the latching elements can establish a latching connection in a particularly secure and comfortable manner.
  • the deformation elements are elastically deformable in the axial direction or in the direction of the axis of rotation.
  • the dental head mask can be elastically coupled to the dental neck mask, in particular a tension can be applied in the axial direction between the dental head mask and the dental neck mask.
  • This has the advantage that the tooth head mask and tooth neck mask which are under tension can compensate for manufacturing tolerances and/or component tolerances. Furthermore, operating tolerances can also be compensated for, for example by thermal expansion. Overall, a safe and permanent positioning of the dental head mask or dental neck mask can be ensured with elastic deformation elements.
  • the deformation elements are advantageously formed in one piece with the dental neck mask and/or with a respective groove section.
  • the deformation elements are advantageously formed in one piece with the respective associated latching element or latching elements.
  • a deformation element has an elastic material.
  • the deformation element is formed by a special geometric design, for example as a thin web, which is designed to be elastically bendable perpendicularly to its direction of longitudinal extension
  • the stator is further improved when the tooth neck mask has axially extending slot members each disposed between two adjacent windings.
  • the groove elements advantageously extend out of the groove sections.
  • the groove elements are preferably flat and advantageously extend in the radial direction.
  • the slot elements have the advantage that they stabilize the windings.
  • the groove elements have the advantage that in this way they support an exact arrangement of the dental neck mask and thus in particular increase the positioning accuracy of the latching elements of the dental neck mask.
  • the groove elements are each formed in one piece with the dental neck mask, in particular with the groove sections of the dental neck mask.
  • the mechanical stability and positioning accuracy of the dental neck mask is further improved if the groove elements are connected to one another along the axis of rotation.
  • the groove elements are advantageously formed in one piece with one another.
  • An axial flow machine with a motor housing, a stator according to the present invention and a rotor is also advantageous, the rotor being designed in the shape of a disk and having at least one permanent magnet.
  • Such an axial flow machine is characterized by high operational reliability and can be manufactured in a material-friendly and cost-effective manner.
  • a pump in particular a hydrogen pump, with an axial flow machine according to the present invention, a hydraulic housing arranged on the motor housing, with a compressor wheel being arranged in the hydraulic housing and being coupled to the rotor.
  • a pump has a long service life even with aggressive pump media.
  • a simple replacement of the tooth head mask exposed to the pump medium is possible - especially in the case of one coupled to the tooth neck mask with the snap-in connection toothhead mask. This enables simple and material and cost-saving maintenance.
  • Figure 1 shows a sectional view of a pump with an axial flow machine and stator according to the present invention
  • FIG. 2 is an exploded view of the stator according to the present invention
  • FIG. 3 shows a perspective view of the stator from FIG. 2 in the assembled state
  • FIG. 4 shows an alternative view of the stator from FIGS. 2 and 3 with the stator core and interconnecting plate removed
  • FIG. 5 shows a perspective view of the tooth neck mask of the stator.
  • FIG. 1 shows a pump 14 with an axial flow machine 12.
  • the pump 14 is a hydrogen pump, for example.
  • the axial flow machine 12 has a motor housing 16 with a stator 10 .
  • the motor housing 16 has a multi-part design and has a stator housing 16a and an end housing 16b.
  • the axial flow machine 12 has a rotor 18 and a stator 10 on.
  • the stator 10 is arranged inside the stator housing 16a.
  • the stator 10 has teeth 22 extending in an axial direction 20 .
  • the stator 10 has six teeth 22 by way of example. The invention works for any number of teeth 22.
  • the stator 10 has windings 23 or field windings around the teeth 22.
  • the end housing 16b is connected to the stator housing 16a.
  • the end face housing 16b is arranged on a first axial end face 24a of the stator 10 .
  • An interconnecting plate 26 is advantageously arranged in the front side housing 16b.
  • the interconnecting plate 26 is arranged, for example, on the first axial end face 24a of the stator 10 .
  • the windings 23 each have an input wire 28 and an output wire 30 which are each arranged on a radial inner side or on a rotational axis 32 of the axial flux machine 12 .
  • the input and output wires 28, 30 run along the axial direction 20, starting from the teeth 22 in the direction of the interconnection plate 26 and run there through a central interconnection opening 33 arranged centrally on the axis of rotation 32.
  • the input and output wires 28, 30 have a bend and are arranged largely in a radial plane within the end-face housing 16b or each extend largely in a radial direction 34.
  • the input and output wires 28, 30 are each electrically contacted with the wiring board 26 via an insulation displacement connection (IDC) 35, for example .
  • IDC insulation displacement connection
  • the end face housing 16b is connected to an electronics housing 36 on a side opposite the stator housing 16a, for example.
  • Control electronics 38 are arranged in electronics housing 36 and are electrically connected to wiring board 26 via contacting lugs 40 (see FIG. 2) that are not visible in FIG. In this way, the windings 23 in particular are connected to the power electronics via the input and output wires 28, 30, the interconnecting plate 26 and the contact lugs 40.
  • a hydraulic housing 42 or compressor housing is arranged on the stator housing 16a on a second axial end face 24b of the stator 10 arranged opposite the first axial end face 24a.
  • the rotor 18 is arranged on the second axial end face 24b of the stator 10. The rotor 18 is largely arranged in the hydraulic housing 42 .
  • a compressor wheel 44 or a pump wheel is arranged in the hydraulic housing 42 .
  • Compressor wheel 44 is rotationally connected to rotor 18 via a rotor shaft 46 .
  • the hydraulic housing 42 and the motor housing 16a each have a largely ring-shaped channel running about the axis of rotation 32 in a circumferential direction 48 (see Figure 2) on the respective axial end faces facing one another, with the channels together forming a largely ring-shaped compressor channel 52.
  • the compressor wheel 44 is arranged partially, in particular with compressor blades, in the compressor channel 52 .
  • the pump medium hydrogen in the present exemplary embodiment, is essentially moved through the compressor channel 52 through the compressor impeller 44 during the operation of the pump 14 .
  • the pump medium is thus essentially arranged in the hydraulic housing 42 .
  • the stator has an insulation mask 50 .
  • the stator 10 faces the rotor 18 with its second axial end face 24b, for example, and can come into contact with the pump medium there.
  • the insulation mask 50 of the stator 10 has a tooth head mask 50a, which is in contact with the pump medium when the pump 14 is in operation.
  • FIG. 2 shows an exploded view of the stator 10 along the axis of rotation 32 to illustrate the insulation mask 50.
  • the stator 10 has a stator core 54 or stator base body 54.
  • the stator core 54 has a base plate 56 from which the teeth 22 extend along the axial direction 20 .
  • the base plate 56 has the function of a yoke.
  • the base plate 56 has a radially outer, largely circular contour and centrally on the axis of rotation 32 a central stator opening 57 which is provided in particular for the input and output wires 28, 30 of the windings 23.
  • the base plate 56 is largely ring-shaped.
  • the teeth 22 are arranged uniformly around the base plate 56 along the circumferential direction 48 .
  • the base plate 56 is arranged on the first axial end face 24a of the stator 10 .
  • the side of the base plate 56 facing away from the teeth 22 forms the first axial end face 24a.
  • the teeth 22 extend from the base plate 56 along the axial direction 20 in the direction of the second axial end face 24b of the stator 10.
  • the teeth 22 have tooth necks 58 extending in the axial direction 20.
  • the tooth necks 58 are provided in particular for arranging the windings 23 .
  • the teeth 22 each have their tooth tips 60 at their ends facing away from the base plate 56 .
  • the tooth tips 60 have a tooth surface which essentially extends in the radial direction 34 .
  • the tooth tips 60 are arranged on the second axial end face 24b. In particular, the tooth tips 60 form the second axial end face 24b.
  • the base plate 56 is designed in one piece with the stator core 54 .
  • the teeth 22 are advantageously formed in one piece with the stator core 54 .
  • the base plate 56 is formed in one piece with the teeth 22 .
  • one-piece is to be understood in particular as being materially bonded, such as by a welding process and/or an adhesive process etc. and particularly advantageously molded, such as by production from a single cast and/or by production in a one-component or multi-component injection molding process.
  • stator core 54 in the exemplary embodiment is produced or formed in one piece from SMC material.
  • the connecting plate 26 is arranged on the first axial end face 24a.
  • three pairs of contacting lugs 40 extend from the printed circuit board 26 in the axial direction 20 in the direction pointing away from the stator core 54 .
  • the three pairs of contact lugs 40 are provided for connection to the control electronics 38 or power electronics and are each assigned to the three phases of the axial flow machine 12, for example.
  • the connecting plate 26 has twelve SKV 35 arranged, for example.
  • the SKV 35 are provided for the electrical contacting of the input and output wires 28, 30 of the six windings 23.
  • four of the SKV 35 are each assigned to one phase of the axial flux machine 12.
  • two windings 23 are each assigned to one phase of the axial flux machine 12
  • the input and output wires 28, 30 of the six windings 23 extend in the axial direction 20. In this way, during assembly, they can pass through the central stator opening 57 of the stator core 54 or its base plate 56 and through the central connection opening 33 of the wiring board 26 are pushed through. Subsequently, the input and output wires 28, 30 of the six windings 23 can be bent in the radial direction 34 and contact the corresponding SKV 35 or be clamped in them.
  • the insulation mask 50 has the tooth tip mask 50a. Furthermore, the insulation mask 50 has the tooth neck mask 50b.
  • the tooth neck mask 50b has a tooth neck section 62 which extends essentially along the axial direction 20 and is intended to largely cover the tooth necks 58 .
  • the cervical portions 62 extend out of a groove portion 64 of the cervical mask 50b.
  • the groove section 64 essentially extends in a radial plane.
  • the tooth head mask 50a has a central mask opening 65 arranged on the axis of rotation 32 on its first axial end face 24a.
  • the mask opening 65 is essentially intended for the input and output wires 28, 30 of the windings 23 to pass through.
  • the groove sections 64 extend outwards in the radial direction 34 starting from the mask opening 65 .
  • the groove section 64 has six sections, which each extend in the radial direction 34 and in the circumferential direction 48 and are intended to cover a groove base 66 between two teeth 22 in each case.
  • a groove base 66 is in particular the section of a side of the base plate 56 facing the teeth 22 which is arranged between two teeth 22 which are adjacent to one another in the circumferential direction 48 .
  • the tooth neck sections 62 extending from the groove base 66 are of tubular design and have passages on the first axial end face 24a, through which the teeth 22 can be inserted.
  • the tooth neck sections 62 have passages on the second axial end face 24b, through which the teeth 22 partially protrude, in particular the tooth heads 60.
  • the tooth neck sections 62 in the mounted state on the stator core 54 encompass the tooth necks 58 largely along the circumferential direction 48 and the Radial direction 34 and leave the tooth tips 60 and the second axial end face 24b of the teeth 22 free.
  • the tooth tip mask 50a is arranged on the second axial end face 24b of the teeth 22 or on the tooth tips 60 .
  • the tooth tip mask 50a covers the second axial end face 24 of the stator core 54 in the assembled state.
  • the second axial end face 24b is the rotor-side axial end face 24b of the stator 10 or of the stator core 54, see FIG.
  • the tooth head mask 50a is largely flat and extends essentially in the radial plane or in the radial direction 34 and in the circumferential direction 48.
  • the tooth head mask 50a is largely disk-shaped or circular.
  • the tooth tip mask 50a advantageously covers the second axial end face 24b of all teeth 22 or all tooth tips 60 .
  • the tooth tip mask 50a has groove webs 68 that rise in the axial direction 20 .
  • the slot ridges 68 extend in the direction of the stator core 54.
  • the slot ridges 68 advantageously extend in the radial direction 34.
  • the slot ridges 68 are each arranged between two teeth 22 that are adjacent in the circumferential direction 48. This has the advantage that the groove webs 68 can stiffen the tooth tip mask 50a.
  • the tooth head mask 50a has a central receptacle 70 .
  • the receptacle 70 is designed, for example, as a rotor-side, concave depression on the second axial end face 24b of the tooth head mask 50a.
  • the seat 70 is intended to support the rotor 18 in particular to store the rotor shaft 46 .
  • the receptacle 70 can accommodate a bearing that supports the rotor shaft 46 .
  • the dental neck mask 50b has latching hooks 72 .
  • the latching hooks 72 are arranged on the second axial end face 24b.
  • the latching hooks 72 are arranged in the circumferential direction 48 between two adjacent tooth neck sections 62 .
  • the latching hooks 72 are arranged on rod-shaped extensions 74 which essentially extend along the axial direction 20 .
  • the extensions 74 extend, starting from a respective groove section 64, in the direction of the second axial end face 24b.
  • the extensions 74 are each arranged radially on the outside of the groove section 64 .
  • the latching hooks 72 are arranged on the end of the respective extension 74 associated with the second axial end face 24b.
  • the tooth head mask 50a has latching eyes 76 .
  • the latching eyes 76 are arranged along the circumference of the tooth head mask 50a.
  • the latching eyes 76 are complementary to the latching hooks 72.
  • the latching hooks 72 can interact with the latching eyes 76 in a form-fitting manner or couple to them and form a latching connection 78.
  • the tooth head mask 50a is positively connected to the tooth neck mask 50b via the latching connection 78 .
  • the tooth neck mask 50b is first pushed onto the stator base body 54 in the axial direction 20.
  • the teeth 22 are passed through the tooth neck sections 62 .
  • the tips of the teeth 60 are then passed through the tooth neck sections 62 and are arranged on the second axial end face 24b of the tooth neck sections 62 .
  • the coils 23 are arranged on the stator base body 54 with the tooth neck mask 50b.
  • the tooth head mask 50a is then arranged on the tooth heads 60 and preferably connected to the tooth neck mask 50b via the latching connection 78 . In particular, through the Tooth head mask 50a the windings 23 secured or supported against axial displacement.
  • the dental neck mask 50b has additional, secondary latching hooks 80 at the mask opening 65 .
  • the secondary latching hooks 80 extend from the edge of the mask opening 65 in the axial direction 20 in the direction of the interconnection plate 26 or in the direction of the base plate 56 of the stator core 54.
  • the secondary latching hooks 80 extend away from the tooth neck sections 62 or away from the windings 23.
  • the secondary latching hooks 80 are arranged equidistantly around the central mask opening 65 in the circumferential direction 48 .
  • the tooth neck mask 50b has six secondary snap-in hooks 80 which are each arranged on a tooth neck section 62 .
  • the secondary latching hooks 80 are provided in particular to couple the dental neck mask 50b directly or indirectly to the stator core 54 in a form-fitting manner.
  • the secondary latching hooks 80 are provided for coupling to the connecting plate 26 .
  • the interconnection opening 33 has complementary receptacles or grooves, into which the complementary latching hooks 80 can couple or hook. In this way, the latching hooks 80 can form a form-fitting connection with the connecting plate 26 .
  • the complementary latching hooks 80 reach through the stator opening 57 and through the interconnection opening 33 and then couple to the receptacles or grooves, which are arranged on the edge of the interconnection opening 33 . Due to the fact that the complementary latching hooks 80 reach through the stator opening 57, a form-fitting connection between the connecting plate 26, the stator base body 54 and the tooth neck mask 50b can be produced by means of the complementary latching hooks 80.
  • Tooth neck mask 50b pushed onto the stator base body 54 in the axial direction 20, with the complementary latching hooks 80 being pushed first through the stator opening 57 and then through the interconnection opening 33 and latching with the interconnection plate 26 at the interconnection opening 33.
  • the tooth neck mask 50b can first be pushed onto the stator base body 54 in the axial direction 20 , with the complementary latching hooks 80 being guided through the stator opening 57 .
  • the interconnecting plate 26 is then placed on the stator base body 54 and the secondary latching hooks 80 protruding from the stator opening 57 are guided through the interconnecting opening 33 , whereby they latch with the interconnecting plate 26 .
  • the secondary latching hooks 80 also advantageously serve as a positioning aid for arranging the connecting plate 26.
  • the secondary latching hooks 80 are designed or provided for coupling directly to the stator base body 54 .
  • the secondary latching hooks 80 can latch in the mounted state with the edge of the central stator opening 57 or with latching elements arranged on the edge of the central stator opening 57 which, together with the secondary latching hooks 80, form a positive connection.
  • FIG. 3 shows a perspective view of the stator 10 from FIG. 2 in the assembled state.
  • the latching hooks 72 engage in the latching eyes 76 and, in particular, produce a positive latching connection 78 between the tooth neck mask 50b and the tooth head mask 50a.
  • the tooth tip mask 50a largely completely covers the stator 10 from the second axial end face 24b. In particular, the tooth tip mask 50a largely closes the stator 10 in the pump 14 in relation to the hydraulic housing 42.
  • FIG. 4 shows a view of the stator 10 onto the first axial end face 24a.
  • the wiring board 26 and the stator base body 54 are not shown.
  • the input and After running axially through the mask opening 65 (and the stator opening 57 and interconnection opening 33 not visible in FIG. 4), the output wires 28, 30 each have a bend of approximately 90° and then each run in the radial direction 34.
  • the tooth neck sections 62 of the tooth neck mask 50b have openings for the teeth 22 on the first axial end face 24a, which are arranged in particular between two groove sections 64 that are adjacent in the circumferential direction 48 .
  • the extensions 74 with the latching hooks 72 each extend from a groove section 64 along the axial direction 20 in the direction of the tooth head mask 50a.
  • the latching hooks 72 or extensions 74 are each connected to a deformation element 82 of the respective groove section 64 .
  • the deformation elements 82 are elastic.
  • the groove section 64 has a slot which extends essentially in the circumferential direction 48 and is arranged radially directly in front of the contact point of the latching hook 72 or the extension 74 with the groove section 64 .
  • the groove section 64 at the point of contact of the latching hook 72 or the extension 74 with the groove section 64 forms a web which extends essentially in the circumferential direction 48 and forms the deformation element 82 .
  • the deformation element 82 can be elastically deflected, in particular in the axial direction 20 .
  • FIG. 5 shows a view of a section of the dental neck mask 50b on the second axial end face 24b. It can be clearly seen how the extensions 74 with the latching hooks 72 on the second axial end face 24b each extend in the axial direction 20 starting from the deformation elements 82 .
  • a respective groove element 84 is arranged between tooth neck sections 62 that are adjacent in the circumferential direction 48 .
  • the slot elements 84 are each arranged between two windings 23 that are adjacent in the circumferential direction 48 .
  • the groove elements 84 are extensive plate-shaped. The groove elements 84 each extend in the axial direction 20.
  • the groove elements 84 extend, starting from the groove sections 64, in the direction of the second axial end face 24b.
  • the groove elements 84 each extend in the radial direction 34.
  • a radial spacing is advantageously formed between a groove element 84 and the next latching element 72. In this way, a latching hook 72 in particular can be deflected radially inwards during assembly.
  • the groove elements 84 meet in the axis of rotation 32 and are connected to one another along the axis of rotation 32 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (10) für eine Axialflussmaschine (12), mit einem Statorkern (54), welcher sich in Axialrichtung (20) erstreckende Zähne (22) aufweist, Wicklungen (23) um die Zähne (22), sowie mit einer Isolationsmaske (50) zwischen den Zähnen (22) und Wicklungen (23). Es wird vorgeschlagen, dass die Isolationsmaske (50) wenigstens eine Zahnhalsmaske (50b) aufweist und wenigstens eine Zahnkopfmaske (50a) aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
Stator, Axialflussmaschine und Pumpe
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine Axialflussmaschine nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Axialflussmaschine mit einem solchen Stator sowie eine Pumpe mit einer solchen Axialflussmaschine.
Stand der Technik
Bei Pumpen mit Motoren mit Axialflusstopologie wird die Isolationsmaske üblicherweise sowohl für die Wicklungsisolation als auch für die Abdichtung des Motorbereichs gegen das Pumpenmedium verwendet.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile
Die vorliegende Erfindung beschreibt einen Stator für eine Axialflussmaschine mit einem Statorkern welcher sich in Axialrichtung erstreckende Zähne aufweist. Um die, Zähne sind Wicklungen angeordnet und zwischen den Zähnen und Wicklungen eine Isolationsmaske. Erfindungsgemäß weist die Isolationsmaske wenigstens eine Zahnhalsmaske und wenigstens eine Zahnkopfmaske auf. Das hat den Vorteil, dass die Zahnhalsmaske für die elektrische Isolierung der Wicklungen gegen den Statorkern ausgelegt werden kann und die Zahnkopfmaske für die Abdichtung gegen das Pumpenmedium ausgelegt werden kann. Insbesondere können die Zahnhalsmaske und die Zahnkopfmaske aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein. Daher ist es nicht notwendig, ein Material für die gesamte Isoliermaske zu verwenden, welches Anforderungen an die elektrische Isolierung, ggf. an thermische Belastbarkeit und die Abdichtung gegenüber dem Pumpenmedium erfüllen muss. Folglich kann ein Stator bereitgestellt werden, welcher eine sicher und zuverlässig arbeitende Axialflussmaschine bzw. Pumpe ermöglicht und gleichzeitig materialschonen bzw. materialsparsam und damit auch kostengünstig herstellbar ist.
Dabei soll unter einer Axialflussmaschine eine besondere elektrische Maschine verstanden werden. Unter einer elektrischen Maschine soll insbesondere ein Elektromotor verstanden werden, bevorzugt einen rotativer Elektromotor mit einem Stator und einem Rotor. Ein Stator ist üblicherweise dazu eingerichtet, Erregerspulen aufzunehmen. Die Erregerspulen können im Betrieb der elektrischen Maschine ein zeitlich veränderliches Magnetfeld, insbesondere Drehfeld erzeugen, welches dazu vorgesehen ist, den Rotor in Rotation zu versetzten. Der Rotor bzw. der Läufer des Elektromotors kann generell mit Permanentmagneten bestückt sein, stromkommutierte Spulen für die Magnetfelderzeugung aufweisen, oder als so genannter Kurzschlussläufer einer Asynchronmaschine ausgebildet sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung die elektrische Maschine als eine Axialflussmaschine ausgebildet, welche dadurch charakterisiert ist, dass das durch die Erregerspulen des Stators erzeugte Magnetfeld im Wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Axialflussmaschine angeordnet ist. Im Gegensatz dazu erstreckt bei elektrischen Maschinen mit Innen- oder Außenläufern das Magnetfeld in einer Radialebene, also senkrecht zur Rotationsachse. Typischerweise weist der Stator daher Zähne auf, welche sich parallel zur Rotationsachse bzw. in Axialrichtung erstrecken und mit Erregerspulen oder Wicklungen bewickelt sind. Der Rotor ist vorteilhaft weitgehend scheibenförmig ausgebildet und an einer axialen Stirnseite des Stators angeordnet, vorteilhaft an der axialen Stirnseite mit den Zahnköpfen.
Darunter, dass sich eine Struktur im Wesentlichen in eine Richtung oder entlang einer Richtung erstreckt oder angeordnet ist soll insbesondere verstanden werden, dass eine Haupterstreckungsrichtung der Struktur bevorzugt parallel zur Richtung angeordnet ist oder um einen Winkel von höchstens 20°, bevorzugt höchstens 10°, besonders bevorzugt höchstens 5° von einer parallelen Anordnung abweicht. Eine Wicklung, beispielsweise Zahnwicklung oder Sehnenwicklung, wird insbesondere durch einen Leiter bzw. Draht ausgebildet, welcher mindestens einmal, bevorzugt mehrfach um einen Pol gewickelt ist, welcher in einer axialen Richtung der Maschinenkomponente ausgerichtet ist. Bevorzugt weist eine Wicklung einen Kupferleiter bzw. einen Kupferdraht auf. Beispielsweise kann die Wicklung durch zwei unterschiedliche Nuten gewickelt werden. Typischerweise weist eine Wicklung eine Vielzahl von Windungen auf. Es ist vorgesehen, dass die Wicklung im Betrieb der elektrischen Maschine bestromt wird und ein magnetisches Feld ausbildet. Die Ausrichtung des Pols des magnetischen Feldes kann mit einer radialen Haupterstreckungsrichtung von einem der Zähne zusammenfallen, um welche die Wicklung gewickelt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die Wicklungen bevorzugt als Zahnwicklungen ausgebildet. Unter einer Zahnwicklung soll insbesondere eine Wicklung verstanden werden, welche um genau einen Zahn gewickelt ist und abschnittsweise durch die beiden an den Zahn angrenzenden Nuten verläuft. Eine solche Wicklung wird auch als Einzelzahnwicklung bezeichnet. Der Pol des magnetischen Feldes fällt bei Zahnwicklungen typischerweise mit der Achse der Haupterstreckungsrichtung des Zahns zusammen. Eine Zahnwicklung wird typischerweise mit der Nadelwickeltechnik oder mit Hilfe von Leitblechen angebracht. Es ist auch möglich, dass die Wicklung vorgewickelt wird und anschließend auf den Zahn aufgeschoben wird. So wird bei Axialflussmaschinen typischerweise zunächst eine Kunststoffhülse bewickelt, welche nach dem Wickeln mit der Wicklung auf den Zahn aufgeschoben wird.
Eine Isolationsmaske ist insbesondere dafür vorgesehen, die Wicklungen vom Statorgrundkörper bzw. vom Statorkern, welcher die Zähne und Nuten aufweist und typischerweise aus einem Metall, insbesondere Elektroblech ausgebildet ist, elektrisch zu isolieren. Typischerweise ist eine Isolationsmaske aus Kunststoff ausgebildet und wird auf den Grundkörper der Maschinenkomponenten aufgesetzt - beispielsweise in Axialrichtung aufgeschoben - oder angespritzt. Bevorzugt ist eine Isolationsmaske so ausgebildet, dass sie im auf die Maschinenkomponente montierten Zustand zumindest den Zahnhals eines Zahns abdeckt oder weitgehend abdeckt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist die Isolationsmaske zumindest zweistückig ausgebildet und weist wenigstens eine Zahnhalsmaske und eine Zahnkopfmaske auf.
Die Zahnhalsmaske ist ein Bauteil, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Zahnhals eines Zahns, bevorzugt die Zahnhälse aller Zähne weitgehend vollständig abzudecken. Vorteilhaft überdeckt die Zahnhalsmaske mit jeweils einem Zahnhalsabschnitt weitgehend vollständig einen Zahnhals eines Zahns. Vorteilhaft überdeckt die Zahnhalsmaske wenigstens einen Nutgrund zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen, bevorzugt alle Nutgründe des Statorkerns weitgehend vollständig.
Darunter, dass eine Fläche weitgehend vollständig überdeckt ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Fläche zu wenigstens 90%, bevorzugt wenigstens 95%, besonders bevorzugt wenigstens 98% überdeckt ist.
In Axialflussmaschinen weist der Statorgrundkörper bzw. Statorkern typischerweise einen weitgehend scheibenförmigen Grundkörper auf, welcher als Joch dient und von welchem aus sich die Zähne in Axialrichtung erstrecken. Die Zähne sind bevorzugt gleichförmig um den Umfang des Grundkörpers angeordnet. Im in der Axialflussmaschine montierten Zustand erstreckt sich der scheibenförmige Grundkörper in der Radialebene senkrecht zur Rotationsachse.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll darunter, dass eine Struktur weitgehend gemäß einer bestimmten geometrischen Figur ausgebildet ist verstanden werden, dass eine solche gedachte geometrische Figur existiert, von welcher diese Struktur mit weniger als 80% ihres Volumens abweicht, bevorzugt um weniger als 90%, besonders bevorzugt um weniger als 95%. Beispielsweise soll darunter, dass eine Struktur weitgehend scheibenförmig ausgebildet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass eine gedachte Scheibe bzw. Zylinder existiert, von welchem diese Struktur mit weniger als 80% ihres Volumens abweicht, bevorzugt um weniger als 90%, besonders bevorzugt um weniger als 95%.
Vorteilhaft weist der Statorgrundkörper bzw. Statorkern ein S MC- Material auf bzw. ist aus einem solchen ausgebildet. SMC-Material (Soft Magnetic powder iron Composite) ist ein Material, welches mittels einer Pressform in die gewünschte Form gepresst und dann bei einer relativ niedrigen Temperatur wärmebehandelt wird, damit die notwendigen isolierenden Schichten zwischen den Pulverpartikeln nicht zerstört werden. SMC-Materialien sind aus oberflächenisolierten Eisenpartikeln zusammengesetzt, die ungleichmäßig geformt sind, jedoch eine in etwa kugelförmige Struktur gleicher Größe aufweisen. Die Pulvermaterialien weisen Partikel aus Eisenverbindungen auf, die eine Größe aufweisen, die sich zum Verpressen und Formen von Maschinenelementen eignet. Die Partikel können beispielsweise Dimensionen von etwa 0,1 mm aufweisen und in einem einzigen Schritt mit Drücken von etwa 800 MPa verpresst werden, um magnetische Maschinenelemente mit komplexen Formen und engen Toleranzen zu erhalten. Die verpressten SMC- Maschinenelemente werden dann bei Temperaturen von beispielsweise etwa 500°C für etwa 30 Minuten erwärmt, um das Maschinenelement zu erhalten. Ein Statorkern aus einem SMC-Material hat gegenüber laminierten Eisenkörper oder Blechpakete den Vorteil, dass dieser fertigungstechnisch sehr viel einfacher herstellbar ist. Das ist insbesondere bei Statoren für Axialflussmaschinen von Vorteil, da die benötigte Geometrie mit einer axialseitigen Grundplatte als Joch und sich daraus axial erstreckenden Zähnen nur sehr schwer mit Blechpaketen herstellbar ist.
Vorteilhaft ist die Zahnhalsmaske als ein einstückiges Bauteil ausgebildet. Insbesondere kann die Zahnhalsmaske einstückig mit einem oder mehreren Zahnhalsabschnitten ausgebildet sein. Vorteilhaft kann die Zahnhalsmaske einstückig mit einem oder mehreren Nutabschnitten ausgebildet sein. Insbesondere ist es denkbar, dass die Zahnhalsabschnitte einstückig mit den Nutabschnitten ausgebildet sind.
Unter einstückig soll in diesem Zusammenhang insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder einen Klebeprozess usw. und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren.
Es ist auch möglich, dass die Zahnhalsmaske mehrstückig bzw. aus mehreren Teilstücken ausgebildet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass je ein separater Zahnhalsabschnitt der Zahnhalsmaske dafür vorgesehen ist, jeweils einen Zahnhals weitgehend zu überdecken.
Vorteilhaft ist die Zahnhalsmaske aus einem elektrisch gut isolierenden Material ausgebildet, welches vorteilhaft auch beständig ist gegenüber einer thermischen Belastung. Beispielsweise kann die Zahnhalsmaske einen Kunststoff aufweisen. Von Vorteil haben sich Polyamide und/oder Elastomere herausgestellt, insbesondere thermoplastische Elastomere.
Die Zahnkopfmaske ist ein Bauteil, welches dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Zahnkopf eines Zahns, bevorzugt die Zahnköpfe aller Zähne weitgehend vollständig abzudecken.
Vorteilhaft ist die Zahnkopfmaske als ein einstückiges Bauteil ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Zahnkopfmaske mehrstückig bzw. aus mehreren Teilstücken ausgebildet ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass je ein separates Teilstück der Zahnkopfmaske genau einem Zahnkopf zugeordnet ist.
Bevorzugt ist die Zahnkopfmaske aus einem gut abdichtenden Material ausgebildet, welches vorteilhaft auch beständig ist gegenüber einer mechanischen Belastung. Beispielsweise kann die Zahnkopfmaske einen Kunststoff aufweisen. Vorteilhaft weist die Zahnkopfmaske ein elastisches Material auf. Das ermöglicht eine gute Abdichtung gegenüber dem Pumpenmedium. Es ist auch von Vorteil, wenn die Zahnkopfmaske ein Material aufweist, welches eine gute chemische Beständigkeit gegenüber dem Pumpenmedium aufweist. Von Vorteil haben sich Polyamide und/oder Elastomere herausgestellt, insbesondere thermoplastische Elastomere, auch Duroplast sind denkbar. Beispielsweise haben Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Kautschuk, insbesondere Nitril- Kautschuk eine hohe chemische Beständigkeit gegenüber Wasserstoff. Es ist beispielsweise denkbar, dass die Zahnkopfmaske aus einem Grundkörper besteht, welcher aus einem elastischen Material ausgebildet ist und auf einer dem Pumpenmedium zugewandten Seite eine Beschichtung aufweist, welche beständig ist gegenüber dem Pumpenmedium, beispielsweise eine Beschichtung mit PTFE. Es ist auch möglich, dass die Zahnhalsmaske mit Glasfasern und/oder Kohlefasern verstärkt ist, was die mechanische Belastbarkeit verbessern kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen des Stators möglich.
Es ist von Vorteil, wenn die Zahnhalsmaske einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden Zahnhalsabschnitt aufweist, welcher weitgehend einen Zahnhals eines Zahns abdeckt. Das ermöglicht eine besonders gute elektrische Isolierung der Zahnhälse von den Wicklungen.
Die Zahnhalsmaske wird weiter verbessert, wenn sie einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Nutabschnitt aufweist, welcher weitgehend einen Nutgrund zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen abdeckt. Zum einen kann auf diese Weise der Nutgrund elektrisch von der Wicklung isoliert werden, zum anderen ermöglicht ein Nutabschnitt das Verbinden von zwei benachbarten Zahnhalsabschnitten. Insbesondere ermöglicht eine Mehrzahl von Nutgründen die Bereitstellung einer einstückigen Zahnhalsmaske. Das hat den Vorteil einer sehr einfachen Montage der Zahnhalsmaske auf den Statorkern.
Von Vorteil ist, wenn die Zahnkopfmaske sich im Wesentlichen radial erstreckt, weitgehend eben ausgebildet ist und weitgehend einen Zahnkopf eines Zahns abdeckt, vorzugsweise weitgehend die rotorseitige axiale Stirnseite des Statorkerns abdeckt. Insbesondere kann die Zahnkopfmaske weitgehend scheibenförmig ausgebildet sein. Es ist denkbar, dass die Zahnkopfmaske einen weitgehend scheibenförmigen Grundkörper aufweist, welcher Aufnahmen - beispielsweise in der Form von Vertiefungen - für die Zahnköpfe aufweist. Der Stator wird weiter verbessert, wenn die Zahnhalsmaske und Zahnkopfmaske über eine Rastverbindung miteinander formschlüssig verbunden sind. Das ermöglicht eine einfache Montage und einen sicheren Halt der Isolationsmaske. Insbesondere ist eine Clipsverbindung denkbar, so dass die Zahnkopfmaske einfach auf die Zahnhalsmaske aufclipsbar ist. Vorteilhaft weisen dazu die Zahnkopfmaske und die Zahnhalsmaske jeweils zueinander komplementäre Rastelement auf, welche Zusammenwirken und dafür eingerichtet sind, zusammen eine formschlüssige Rastverbindung auszubilden. Beispielsweise können die komplementären Rastelemente Rasthaken und Rastösen sein. Vorteilhaft sind die Rastelemente einstückig mit der Zahnkopfmaske bzw. mit der Zahnhalsmaske ausgebildet.
Es ist weiter von Vorteil, wenn die für die Rastverbindung vorgesehenen Rastelemente jeweils über elastische Verformungselemente mit jeweils einem Nutabschnitt verbunden sind. Auf diese Weise können die Rastelemente besonders sicher und komfortabel eine Rastverbindung herstellen. Es ist besonders von Vorteil, wenn die Verformungselemente in Axialrichtung bzw. in Richtung der Rotationsachse elastisch verformbar sind. Auf diese Weise kann die Zahnkopfmaske elastisch mit der Zahnhalsmaske koppeln, insbesondere kann eine Spannung in Axialrichtung zwischen der Zahnkopfmaske und der Zahnhalsmaske aufgebracht werden. Das hat den Vorteil, dass die unter Spannung stehende Zahnkopfmaske und Zahnhalsmaske Fertigungstoleranzen und/oder Komponententoleranzen ausgleichen können. Weiterhin können auch Betriebstoleranzen - beispielsweise durch eine thermische Dehnung - ausgeglichen werden. Insgesamt lässt sich mit elastischen Verformungselementen eine sichere und dauerhafte Positionierung der Zahnkopfmaske bzw. Zahnhalsmaske gewährleisten.
Vorteilhaft sind die Verformungselemente einstückig mit der Zahnhalsmaske und/oder mit einem jeweiligen Nutabschnitt ausgebildet. Vorteilhaft sind die Verformungselemente einstückig mit dem jeweils zugeordneten Rastelement oder Rastelementen ausgebildet. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Verformungselement ein elastisches Material aufweist. Es ist auch denkbar, dass das Verformungselement durch eine besondere geometrische Gestaltung ausgebildet, beispielsweise als ein dünner Steg, welcher senkrecht zu seiner Längserstreckungsrichtung elastisch biegbar ausgebildet ist
Der Stator wird weiter verbessert, wenn die Zahnhalsmaske sich axial erstreckende Nutelemente aufweist, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Wicklungen angeordnet sind. Vorteilhaft erstrecken sich die Nutelemente aus den Nutabschnitten. Bevorzugt sind die Nutelemente eben ausgebildet und erstrecken sich vorteilhaft in Radialrichtung. Die Nutelemente haben den Vorteil, dass sie die Wicklungen Stabilisieren. Zusätzlich haben die Nutelemente den Vorteil, dass sie auf diese Weise eine genaue Anordnung der Zahnhalsmaske unterstützen und so insbesondere die Positioniergenauigkeit der Rastelemente der Zahnhalsmaske erhöhen. Vorteilhaft sind die Nutelemente jeweils einstückig mit der Zahnhalsmaske, insbesondere mit den Nutabschnitten der Zahnhalsmaske ausgebildet.
Die mechanische Stabilität und Positioniergenauigkeit der Zahnhalsmaske wird weiter verbessert, wenn die Nutelemente entlang der Rotationsachse miteinander verbunden sind. Vorteilhaft sind die Nutelemente einstückig miteinander ausgebildet.
Von Vorteil ist auch eine Axialflussmaschine mit einem Motorgehäuse, einem Stator gemäß der vorliegenden Erfindung und einem Rotor, wobei der Rotor scheibenförmig ausgebildet ist und wenigstens einen Permanentmagneten aufweist. Eine solche Axialflussmaschine zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit aus und lässt sich materialschonend bzw. kostengünstig fertigen.
Von Vorteil ist auch eine Pumpe, insbesondere Wasserstoffpumpe, mit einer Axialflussmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung, einem am Motorgehäuse angeordneten Hydraulikgehäuse, wobei im Hydraulikgehäuse ein Verdichterrad angeordnet ist, welches an den Rotor gekoppelt ist. Eine derartige Pumpe hat aufgrund des erfindungsgemäßen Stators auch bei aggressiven Pumpenmedien eine hohe Betriebsdauer. Zudem ist aufgrund des mehrstückigen Designs der Isoliermaske ein einfacher Austausch der dem Pumpenmedium ausgesetzten Zahnkopfmaske möglich - insbesondere bei einer mit der Rastverbindung an die Zahnhalsmaske gekoppelten Zahnkopfmaske. Das ermöglicht eine einfache und material- bzw. kostenschonende Wartung.
Zeichnungen
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Stators sowie der Pumpe und Axialflussmaschine abgebildet und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine Schnittdarstellung einer Pumpe mit einer Axialflussmaschine und Stator gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine Explosionsdarstellung des Stator gemäß der vorliegenden Erfindung,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Stator aus Figur 2 im zusammengebauten Zustand,
Figur 4 eine alternative Ansicht des Stators aus den Figuren 2 und 3 mit ausgeblendeten Statorkern und Verschalteplatte und
Figur 5 einer perspektivische Ansicht auf die Zahnhalsmaske des Stators.
Beschreibung
In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.
Figur 1 zeigt eine Pumpe 14 mit einer Axialflussmaschine 12. Beispielhaft ist die Pumpe 14 eine Wasserstoffpumpe. Die Axialflussmaschine 12 weist ein Motorgehäuse 16 mit einem Stator 10 auf. Beispielhaft ist das Motorgehäuse 16 mehrteilig ausgebildet und weist ein Statorgehäuse 16a und ein Stirnseitengehäuse 16b auf. Die Axialflussmaschine 12 weist einen Rotor 18 und einen Stator 10 auf. Der Stator 10 ist innerhalb vom Statorgehäuse 16a angeordnet. Der Stator 10 weist sich in eine Axialrichtung 20 erstreckende Zähne 22 auf. Beispielhaft weist der Stator 10 sechs Zähne 22 auf. Die Erfindung funktioniert für eine beliebige Anzahl an Zähnen 22. Der Stator 10 weist Wicklungen 23 bzw. Erregerwicklungen um die Zähne 22 auf.
Das Stirnseitengehäuse 16b ist mit dem Statorgehäuse 16a verbunden. Beispielhaft ist das Stirnseitengehäuse 16b an einer ersten axialen Stirnseite 24a des Stators 10 angeordnet. Im Stirnseitengehäuse 16b ist vorteilhaft eine Verschalteplatte 26 angeordnet. Die Verschalteplatte 26 ist beispielhaft an der ersten axialen Stirnseite 24a des Stators 10 angeordnet. Die Wicklungen 23 weisen jeweils einen Eingangsdraht 28 und einen Ausgangsdraht 30 auf, welche jeweils aus einer radialen Innenseite bzw. an einer Rotationsachse 32 der Axialflussmaschine 12 angeordnet sind. Die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 verlaufen entlang der Axialrichtung 20 ausgehend von den Zähnen 22 in Richtung der Verschalteplatte 26 und verlaufen dort durch eine zentral an der Rotationachse 32 angeordnete zentrale Verschalteöffnung 33. Die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 weisen eine Biegung auf und sind innerhalb des Stirnseitengehäuses 16b weitgehend in einer Radialebene angeordnet bzw. erstrecken sich weitgehend jeweils in einer Radialrichtung 34. Die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 sind beispielhaft jeweils über eine Schneid-Klemm- Verbindung (SKV) 35 elektrisch mit der Verschalteplatte 26 kontaktiert.
Das Stirnseitengehäuse 16b ist auf einer dem Statorgehäuse 16a gegenüberliegenden Seite beispielhaft mit einem Elektronikgehäuse 36 verbunden. Im Elektronikgehäuse 36 ist eine Steuerelektronik 38 angeordnet, welche über in Figur 1 nicht sichtbare Kontaktierfahnen 40 (siehe Figur 2) elektrisch mit der Verschalteplatte 26 verbunden ist. Auf diese Weise sind insbesondere die Wicklungen 23 über die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30, die Verschalteplatte 26 und die Kontaktierfahnen 40 mit der Leistungselektronik verschaltet. An einer der ersten axialen Stirnseite 24a gegenüberliegend angeordneten zweiten axialen Stirnseite 24b des Stators 10 ist am Statorgehäuse 16a ein Hydraulikgehäuse 42 bzw. Verdichtergehäuse angeordnet Der Rotor 18 ist an der zweiten axialen Stirnseite 24b des Stators 10 angeordnet. Der Rotor 18 ist weitgehend im Hydraulikgehäuse 42 angeordnet. Im Hydraulikgehäuse 42 ist ein Verdichterrad 44 bzw. ein Pumpenrad angeordnet. Das Verdichterrad 44 ist über eine Rotorwelle 46 drehtest mit dem Rotor 18 verbunden. Das Hydraulikgehäuse 42 und das Motorgehäuse 16a weisen an den jeweils zueinander zugewandten axialen Stirnseiten jeweils einen um die Rotationsachse 32 in einer Umfangsrichtung 48 (siehe Figur 2) verlaufenden, weitgehend ringförmig ausgebildeten Kanal auf, wobei die Kanäle zusammen ein weitgehend ringförmigen Verdichterkanal 52 ausbilden. Das Verdichterrad 44 ist teilweise, insbesondere mit Verdichterschaufeln im Verdichterkanal 52 angeordnet.
Das Pumpenmedium, in vorliegenden Ausführungsbeispiel Wasserstoff, wird im Betrieb der Pumpe 14 im Wesentlichen durch den Verdichterkanal 52 durch das Verdichterrad 44 bewegt. Somit ist das Pumpenmedium im Wesentlichen im Hydraulikgehäuse 42 angeordnet. Der Stator weist eine Isolationsmaske 50 auf. Der Stator 10 ist beispielhaft mit seiner zweiten axialen Stirnseite 24b dem Rotor 18 zugewandt und kann dort mit dem Pumpenmedium in Kontakt geraten. In diesem Bereich weist die Isolationsmaske 50 des Stators 10 eine Zahnkopfmaske 50a auf, welche mit dem Pumpenmedium im Betrieb der Pumpe 14 in Kontakt ist.
Figur 2 zeigt zur Illustration der Isolationsmaske 50 eine Explosionsansicht des Stators 10 entlang der Rotationsachse 32. Der Stator 10 weist einen Statorkern 54 bzw. Statorgrundkörper 54 auf. Der Statorkern 54 weist eine Grundplatte 56 auf, von welcher aus sich die Zähne 22 entlang der Axialrichtung 20 erstrecken. Insbesondere hat die Grundplatte 56 die Funktion eines Jochs. Die Grundplatte 56 hat eine radial äußere, weitgehend kreisförmige Kontur und zentral an der Rotationsachse 32 eine zentrale Statoröffnung 57, welche insbesondere für die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 der Wicklungen 23 vorgesehen ist. Insbesondere ist die Grundplatte 56 weitgehend ringförmig ausgebildet. Die Zähne 22 sind entlang der Umfangsrichtung 48 gleichmäßig um die Grundplatte 56 angeordnet. Die Grundplatte 56 ist an der ersten axialen Stirnseite 24a des Stators 10 angeordnet. Insbesondere bildet die von den Zähnen 22 abgewandte Seite der Grundplatte 56 die erste axiale Stirnseite 24a. Die Zähne 22 erstrecken sich von der Grundplatte 56 aus entlang der Axialrichtung 20 in Richtung der zweiten axialen Stirnseite 24b des Stators 10. Die Zähne 22 weisen sich in Axialrichtung 20 erstreckende Zahnhälse 58 auf. Die Zahnhälse 58 sind insbesondere zur Anordnung der Wicklungen 23 vorgesehen. An ihren von der Grundplatte 56 abgewandten Ende weisen die Zähne 22 jeweils ihren Zahnkopf 60 auf. Die Zahnköpfe 60 weisen eine Zahnoberfläche auf, welche sich im Wesentlichen in Radialrichtung 34 erstreckt. Die Zahnköpfe 60 sind an der zweiten axialen Stirnseite 24b angeordnet. Insbesondere bilden die Zahnköpfe 60 die zweite axiale Stirnseite 24b aus.
Im Ausführungsbeispiel ist die Grundpatte 56 einstückig mit dem Statorkern 54 ausgebildet. Vorteilhaft sind die Zähne 22 einstückig mit dem Statorkern 54 ausgebildet. Insbesondere ist die Grundplatte 56 einstückig mit den Zähnen 22 ausgebildet. Unter einstückig soll in diesem Zusammenhang insbesondere stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder einen Klebeprozess usw. und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Einoder Mehrkomponentenspritzverfahren.
Beispielhaft ist der Statorkern 54 im Ausführungsbeispiel einstückig aus SMC-Material hergestellt bzw. ausgebildet.
An der ersten axialen Stirnseite 24a ist die Verschalteplatte 26 angeordnet. Beispielhaft erstrecken sich drei Paare von Kontaktierfahnen 40 von der Leiterplatte 26 in Axialrichtung 20 in die vom Statorkern 54 wegweisende Richtung. Die drei Paare von Kontaktierfahnen 40 sind zum Anschluss an die Steuerelektronik 38 bzw. Leistungselektronik vorgesehen und sind jeweils den beispielhaft drei Phasen der Axialflussmaschine 12 zugeordnet. Wie deutlich zu erkennen ist, weist die Verschalteplatte 26 beispielhaft zwölf SKV 35 angeordnet. Die SKV 35 sind für die elektrische Kontaktierung der Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 der sechs Wicklungen 23 vorgesehen. Beispielhaft sind dabei jeweils vier der SKV 35 jeweils einer Phase der Axialflussmaschine 12 zugeordnet Insbesondere sind jeweils zwei Wicklungen 23 jeweils einer Phase der Axialflussmaschine 12 zugeordnet
In der Darstellung in Figur 2 erstrecken sich die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 der sechs Wicklungen 23 in Axialrichtung 20. Auf diese Weise können sie bei der Montage durch die zentrale Statoröffnung 57 des Statorkerns 54 bzw. seiner Grundplatte 56 und durch die zentrale Verschalteöffnung 33 der Verschalteplatte 26 durchgesteckt werden. Anschließend können die Eingangsund Ausgangsdrähte 28, 30 der sechs Wicklungen 23 in Radialrichtung 34 umgebogen werden und die entsprechenden SKV 35 kontaktieren bzw. in diese eingeklemmt werden.
Die Isolationsmaske 50 weist die Zahnkopfmaske 50a auf. Weiterhin weist die Isolationsmaske 50 die Zahnhalsmaske 50b auf. Die Zahnhalsmaske 50b weist einen sich im Wesentlichen entlang der Axialrichtung 20 erstreckenden Zahnhalsabschnitt 62 auf, welcher dazu vorgesehen ist, die Zahnhälse 58 weitgehend abzudecken. Die Zahnhalsabschnitte 62 erstrecken sich aus einem Nutabschnitt 64 der Zahnhalsmaske 50b heraus. Der Nutabschnitt 64 erstreckt sich im Wesentlichen in einer Radialebene. Die Zahnkopfmaske 50a weist auf ihrer ersten axialen Stirnseite 24a eine an der Rotationsachse 32 angeordnete, zentrale Maskenöffnung 65 auf. Die Maskenöffnung 65 ist im Wesentlichen zum Durchführen der Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 der Wicklungen 23 vorgesehen. Beispielhaft erstrecken sich die Nutabschnitte 64 ausgehend von der Maskenöffnung 65 in Radialrichtung 34 nach außen. Im Ausführungsbeispiel weist der Nutabschnitt 64 sechs Teilstücke aus, welche sich jeweils in Radialrichtung 34 und in Umfangsrichtung 48 erstrecken und dafür vorgesehen sind, jeweils einen Nutgrund 66 zwischen zwei Zähnen 22 abzudecken. Ein Nutgrund 66 ist insbesondere der Abschnitt einer dem Zähnen 22 zugewandten Seiten der Grundplatte 56, welcher zwischen zwei in Umfangsrichtung 48 zueinander benachbarten Zähnen 22 angeordnet ist. Die sich aus dem Nutgrund 66 erstreckenden Zahnhalsabschnitte 62 sind tubular ausgebildet und weisen an der ersten axialen Stirnseite 24a Durchführungen auf, durch welche die Zähne 22 durchsteckbar sind. Weiterhin weisen die Zahnhalsabschnitte 62 Durchführungen auf der zweiten axialen Stirnseite 24b auf, durch welche die Zähne 22 teilweise herausragen, insbesondere die Zahnköpfe 60. Anders formuliert umgreifen die Zahnhalsabschnitte 62 im an dem Statorkern 54 montierten Zustand die Zahnhälse 58 weitgehend entlang der Umfangsrichtung 48 und der Radialrichtung 34 und lassen die Zahnköpfe 60 bzw. die zweite axiale Stirnseite 24b der Zähne 22 frei.
Die Zahnkopfmaske 50a ist an der zweiten axialen Stirnseite 24b der Zähne 22 bzw. an der Zahnköpfen 60 angeordnet. Insbesondere deckt die Zahnkopfmaske 50a im montierten Zustand die zweite axiale Stirnseite 24 des Statorkerns 54 ab. Die zweite axiale Stirnseite 24b ist im montierten Zustand die rotorseitige axiale Stirnseite 24b des Stators 10 bzw. des Statorkerns 54, siehe Figur 1 . Die Zahnkopfmaske 50a ist weitgehen eben ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in der Radialebene bzw. in Radialrichtung 34 und in Umfangsrichtung 48. Beispielhaft ist die Zahnkopfmaske 50a weitgehend scheibenförmig oder kreisförmig ausgebildet. Vorteilhaft deckt die Zahnkopfmaske 50a die zweite axiale Stirnseite 24b aller Zähne 22 bzw. alle Zahnköpfe 60 ab.
Wie deutlich zu erkennen ist, weist die Zahnkopfmaske 50a sich in Axialrichtung 20 erhebende Nutstege 68 auf. Die Nutstege 68 erstrecken sich in Richtung des Statorkerns 54. Vorteilhaft erstrecken sich die Nutstege 68 in Radialrichtung 34. Im montierten Zustand sind die Nutstege 68 jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung 48 benachbarten Zähnen 22 angeordnet. Das hat den Vorteil, dass die Nutstege 68 die Zahnkopfmaske 50a versteifen können. Weiterhin ist deutlich zu erkennen, dass die Zahnkopfmaske 50a eine zentrale Aufnahme 70 aufweist. Die Aufnahme 70 ist beispielhaft als eine rotorseitige, konkave Vertiefung auf der zweiten axialen Stirnseite 24b der Zahnkopfmaske 50a ausgebildet. Die Aufnahme 70 ist dazu vorgesehen, den Rotor 18 zu lagern, insbesondere die Rotorwelle 46 zu lagern. Beispielsweise kann die Aufnahme 70 ein Lager aufnehmen, welches die Rotorwelle 46 lagert.
Im Ausführungsbeispiel weist die Zahnhalsmaske 50b Rasthaken 72 auf. Die Rasthaken 72 sind an der zweiten axialen Stirnseite 24b angeordnet. Beispielhaft sind die Rasthaken 72 in Umfangsrichtung 48 zwischen zwei benachbarten Zahnhalsabschnitten 62 angeordnet. Beispielhaft sind die Rasthaken 72 an stabförmigen Erstreckungen 74 angeordnet, welche sich im Wesentlichen entlang der Axialrichtung 20 erstecken. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Erstreckungen 74 ausgehend von einem jeweiligen Nutabschnitt 64 in Richtung der zweiten axialen Stirnseite 24b. Insbesondere sind die Erstreckungen 74 jeweils radial außen am Nutabschnitt 64 angeordnet. Die Rasthaken 72 sind an dem der zweiten axialen Stirnseite 24b zugeordneten Ende der jeweiligen Erstreckung 74 angeordnet.
Beispielhaft weist die Zahnkopfmaske 50a Rastösen 76 aus. Die Rastösen 76 sind entlang des Umfangs der Zahnkopfmaske 50a angeordnet. Die Rastösen 76 sind komplementär zur den Rasthaken 72. Insbesondere können die Rasthaken 72 formschlüssig mit den Rastösen 76 Zusammenwirken bzw. an diese koppeln und eine Rastverbindung 78 ausbilden. Im montierten Zustand ist die Zahnkopfmaske 50a über die Rastverbindung 78 formschlüssig mit der Zahnhalsmaske 50b verbunden.
Bei der Montage bzw. einem Verfahren zur Herstellung des Stators 10 wird zunächst die Zahnhalsmaske 50b in Axialrichtung 20 auf den Statorgrundkörper 54 aufgeschoben. Dabei werden die Zähne 22 durch die Zahnhalsabschnitte 62 durchgeführt. Anschließend sind die Zahnköpfe 60 durch die Zahnhalsabschnitte 62 durchgeführt und auf der zweiten axialen Stirnseite 24b der Zahnhalsabschnitte 62 angeordnet. In einem weiteren Schritt werden die Spulen 23 an dem Statorgrundkörper 54 mit der Zahnhalsmaske 50b angeordnet. Anschließend wird die Zahnkopfmaske 50a an die Zahnköpfe 60 angeordnet und bevorzugt über die Rastverbindung 78 mit der Zahnhalsmaske 50b verbunden. Insbesondere sind durch die Zahnkopfmaske 50a die Wicklungen 23 gegen ein axiales Verschieben abgesichert bzw. abgestützt.
Beispielhaft weist die Zahnhalsmaske 50b an der Maskenöffnung 65 weitere, sekundäre Rasthaken 80 auf. Die sekundären Rasthaken 80 erstrecken sich vom Rand der Maskenöffnung 65 in Axialrichtung 20 in Richtung der Verschalteplatte 26 bzw. in Richtung der Grundplatte 56 des Statorkerns 54. Anders formuliert erstrecken sich die sekundären Rasthaken 80 von den Zahnhalsabschnitten 62 weg oder von den Wicklungen 23 weg. Beispielhaft sind die sekundären Rasthaken 80 in Umfangsrichtung 48 äquidistant um die zentrale Maskenöffnung 65 angeordnet. Beispielhaft weist die Zahnhalsmaske 50b sechs sekundäre Rasthaken 80 auf, welche jeweils an einem Zahnhalsabschnitt 62 angeordnet sind.
Die sekundären Rasthaken 80 sind insbesondere dazu vorgesehen, die Zahnhalsmaske 50b mittelbar oder unmittelbar formschlüssig mit dem Statorkern 54 zu koppeln. Im in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die sekundären Rasthaken 80 dazu vorgesehen, an die Verschalteplatte 26 zu koppeln. Dazu weist die Verschalteöffnung 33 komplementäre Aufnahmen bzw. Nuten auf, in welche die komplementären Rasthaken 80 einkoppeln können bzw. einhaken können. Auf diese Weise können die Rasthaken 80 mit der Verschalteplatte 26 eine formschlüssige Verbindung ausbilden. Im montierten Zustand greifen dazu die komplementären Rasthaken 80 durch die Statoröffnung 57 und durch die Verschalteöffnung 33 durch und koppeln dann an die Aufnahmen bzw. Nuten, welche am Rand der Verschalteöffnung 33 angeordnet sind. Dadurch, dass die komplementären Rasthaken 80 durch die Statoröffnung 57 durchgreifen, kann mittels der komplementären Rasthaken 80 eine formschlüssige Verbindung zwischen der Verschalteplatte 26, dem Statorgrundkörper 54 und der Zahnhalsmaske 50b hergestellt werden.
Bei der Montage bzw. einem Verfahren zur Herstellung des Stators 10 nach der in Figur 2 gezeigten Ausführungsform kann zunächst die Verschalteplatte 26 am Statorgrundkörper 54 angeordnet werden. Anschließen wird die Zahnhalsmaske 50b in Axialrichtung 20 auf den Statorgrundkörper 54 aufgeschoben, wobei die komplementären Rasthaken 80 zunächst durch die Statoröffnung 57 und dann durch die Verschalteöffnung 33 geschoben werden und an der Verschalteöffnung 33 mit der Verschalteplatte 26 verrasten. Alternativ kann auch zuerst die Zahnhalsmaske 50b in Axialrichtung 20 auf den Statorgrundkörper 54 aufgeschoben werden, wobei die komplementären Rasthaken 80 durch die Statoröffnung 57 geführt werden. Anschließend wird die Verschalteplatte 26 auf den Statorgrundkörper 54 aufgesetzt und dabei die aus der Statoröffnung 57 herausragenden sekundären Rasthaken 80 durch die Verschalteöffnung 33 geführt wobei diese mit der Verschalteplatte 26 verrasten. In diesem Fall dienen die sekundären Rasthaken 80 auch vorteilhaft als Positionierhilfe für die Anordnung der Verschalteplatte 26.
In alternativen Ausführungsformen ist es auch denkbar, dass die sekundären Rasthaken 80 dafür ausgebildet bzw. vorgesehen sind, direkt mit dem Statorgrundkörper 54 zu koppeln. Beispielsweise können die sekundären Rasthaken 80 im montierten Zustand mit dem Rand der zentralen Statoröffnung 57 verrasten bzw. mit am Rand der zentralen Statoröffnung 57 angeordneten Rastelementen, welche zusammen mit den sekundären Rasthaken 80 eine formschlüssige Verbindung ausbilden.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf den Stator 10 aus Figur 2 im zusammengebauten Zustand. Wie deutlich zu erkennen ist, greifen die Rasthaken 72 in die Rastösen 76 ein und stellen insbesondere eine formschlüssige Rastverbindung 78 zwischen der Zahnhalsmaske 50b und der Zahnkopfmaske 50a her. Die Zahnkopfmaske 50a deckt den Stator 10 von der zweiten axialen Stirnseite 24b weitgehend vollständig ab. Insbesondere verschließt die Zahnkopfmaske 50a den Stator 10 in der Pumpe 14 weitgehend gegenüber dem Hydraulikgehäuse 42.
Figur 4 zeigt eine Ansicht des Stators 10 auf die erste axiale Stirnseite 24a. Der Übersicht halber sind die Verschalteplatte 26 und der Statorgrundkörper 54 nicht abgebildet. Wie deutlich zu erkennen ist, weisen die Eingangs- und Ausgangsdrähte 28, 30 nach einem axialen Verlauf durch die Maskenöffnung 65 (und die in Figur 4 nicht sichtbare Statoröffnung 57 und Verschalteöffnung 33) jeweils eine Biegung um etwa 90° auf und verlaufen anschließend jeweils in die Radialrichtung 34. Es ist auch deutlich zu erkennen, dass die Zahnhalsabschnitte 62 der Zahnhalsmaske 50b auf der ersten axialen Stirnseite 24a Öffnungen für die Zähne 22 aufweisen, welche insbesondere zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung 48 benachbarten Nutabschnitten 64 angeordnet sind.
Die Erstreckungen 74 mit den Rasthaken 72 erstrecken sich jeweils von einem Nutabschnitt 64 aus entlang der Axialrichtung 20 in Richtung der Zahnkopfmaske 50a. Im in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Rasthaken 72 bzw. Erstreckungen 74 jeweils mit einem Verformungselement 82 des jeweiligen Nutabschnitts 64 verbunden. Die Verformungselemente 82 sind elastisch ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel weist der Nutabschnitt 64 einen Schlitz auf, welcher sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung 48 erstreckt und radial unmittelbar vor der Kontaktstelle des Rasthakens 72 bzw. der Erstreckung 74 mit dem Nutabschnitt 64 angeordnet. Auf diese Weise bildet der Nutabschnitt 64 an der der Kontaktstelle des Rasthakens 72 bzw. der Erstreckung 74 mit dem Nutabschnitt 64 einen sich im Wesentlichen in Umfangsrichtung 48 erstreckenden Steg aus, welcher das Verformungselement 82 ausbildet. Auf diese Weise ist das Verformungselement 82 insbesondere in Axialrichtung 20 elastisch auslenkbar.
Figur 5 zeigt eine Ansicht auf einen Ausschnitt der Zahnhalsmaske 50b auf die zweite axiale Stirnseite 24b. Es ist deutlich zu erkennen, wie sich die Erstreckungen 74 mit den Rasthaken 72 an der zweiten axialen Stirnseite 24b jeweils ausgehend von den Verformungselementen 82 in Axialrichtung 20 erstrecken. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwischen in Umfangsrichtung 48 benachbarten Zahnhalsabschnitten 62 jeweils ein Nutelement 84 angeordnet. Im in Stator 10 montierten Zustand sind die Nutelemente 84 jeweils zwischen zwei in Umfangsrichtung 48 benachbarten Wicklungen 23 angeordnet. Die Nutelemente 84 sind beispielhaft weitgehend plattenförmig ausgebildet. Die Nutelemente 84 erstrecken sich jeweils in Axialrichtung 20. Beispielhaft erstrecken sich die Nutelemente 84 von den Nutabschnitten 64 ausgehend in Richtung der zweiten axialen Stirnseite 24b. Vorteilhaft erstrecken sich die Nutelemente 84 jeweils in der Radialrichtung 34. Vorteilhaft ist zwischen einem Nutelement 84 und dem nächsten Rastelement 72 ein radialer Abstand ausgebildet. Auf diese Weise kann insbesondere ein Rasthaken 72 bei der Montage radial nach innen ausgelenkt werden. Im in Figur 5 gezeigten Ausführungsbeispiel treffen die Nutelemente 84 in der Rotationsachse 32 zusammen und sind entlang der Rotationsachse 32 miteinander verbunden.

Claims

Ansprüche
1 . Stator (10) für eine Axialflussmaschine (12), mit einem Statorkern (54), welcher sich in Axialrichtung (20) erstreckende Zähne (22) aufweist, Wicklungen (23) um die Zähne (22), sowie mit einer Isolationsmaske (50) zwischen den Zähnen (22) und Wicklungen (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsmaske (50) wenigstens eine Zahnhalsmaske (50b) aufweist und wenigstens eine Zahnkopfmaske (50a) aufweist.
2. Stator (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnhalsmaske (50b) einen sich im Wesentlichen axial erstreckenden Zahnhalsabschnitt (62) aufweist, welcher weitgehend einen Zahnhals (58) eines Zahns (22) abdeckt.
3. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnhalsmaske (50b) einen sich im Wesentlichen radial erstreckenden Nutabschnitt (64) aufweist, welcher weitgehend einen Nutgrund (66) zwischen zwei in Umfangsrichtung (48) benachbarten Zähnen (22) abdeckt.
4. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkopfmaske (50a) sich im Wesentlichen radial erstreckt, weitgehend eben ausgebildet ist und weitgehend einen Zahnkopf (60) eines Zahns (22) abdeckt, vorzugsweise weitgehend die rotorseitige axiale Stirnseite (24b) des Statorkerns (54) abdeckt.
5. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnhalsmaske (50b) und Zahnkopfmaske (50a) über eine Rastverbindung (78) miteinander formschlüssig verbunden sind. Stator (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Rastverbindung (78) vorgesehenen Rastelemente (72, 76) jeweils über elastische Verformungselemente (82) mit jeweils einem Nutabschnitt (64) verbunden sind. Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnhalsmaske (50b) sich axial erstreckende Nutelemente (84) aufweist, welche jeweils zwischen zwei benachbarten Wicklungen (23) angeordnet sind. Stator (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutelemente (84) entlang der Rotationsachse (32) miteinander verbunden sind. Axialflussmaschine (12) mit einem Motorgehäuse (16), einem Stator (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Rotor (18), wobei der Rotor (19) scheibenförmig ausgebildet ist und wenigstens einen Permanentmagneten aufweist. Pumpe (14), insbesondere Wasserstoffpumpe, mit einer Axialflussmaschine (12) nach Anspruch 9, einem am Motorgehäuse (16) angeordneten Hydraulikgehäuse (42), wobei im Hydraulikgehäuse ein Verdichterrad (44) angeordnet ist, welches an den Rotor (18) gekoppelt ist.
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