WO2024255967A1

WO2024255967A1 - Statoranordnung für eine elektrische axialflussmaschine

Info

Publication number: WO2024255967A1
Application number: PCT/DE2024/100525
Authority: WO
Inventors: Christian Dinger
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2023-06-14
Filing date: 2024-06-14
Publication date: 2024-12-19
Anticipated expiration: 2025-12-14
Also published as: CN121219943A; EP4728618A1; DE102023115498A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung (1) für eine elektrische Axialflussmaschine (2) umfassend einen Stator (3) und eine mit dem Stator (3) verbundene Statoraufnahme (4), wobei der Stator (3) ein scheibenförmiges Statorjoch (5) aufweist, aus dem sich axial eine Mehrzahl von Statorzähnen (6) erstrecken, wobei an der der Statoraufnahme (4) zugewandten Seite (7) des Statorjochs (5) wenigstens eine Aufnahmenut (8) in dem Statorjoch (5) ausgebildet ist, in der eine stabförmige Schweißklammer (9) fixiert ist, die ihrerseits mit der Statoraufnahme (4) verbunden ist.

Description

Statoranordnunq für eine elektrische Axialflussmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine elektrische Axialflussmaschine umfassend einen Stator und eine mit dem Stator verbundene Statoraufnahme, wobei der Stator ein scheibenförmiges Statorjoch aufweist, aus dem sich axial eine Mehrzahl von Statorzähnen erstrecken.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnraddifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.

Zunehmend werden in derartigen E-Achsen auch Axialflussmaschinen eingesetzt. Eine Axialflussmaschine bezeichnet eine dynamoelektrische Maschine, bei der der magnetische Fluss zwischen Rotor und Stator parallel zur Drehachse des Rotors verläuft. Häufig sind sowohl Stator als auch Rotor weitgehend scheibenförmig ausgebildet. Axialflussmaschinen sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn der axial zur Verfügung stehende Bauraum in einem gegebenen Anwendungsfall begrenzt ist. Dies ist beispielsweise vielfach beiden eingangs beschriebenen elektrischen Antriebsystemen für Elektrofahrzeuge der Fall. Neben der verkürzten axialen Baulänge liegt ein weiterer Vorteil der Axialflussmaschine in ihrer vergleichsweisen hohen Drehmomentdichte. Ursächlich hierfür ist die im Vergleich zu Radialflussmaschinen größere Luftspaltfläche, die bei einem gegebenen Bauraum zur Verfügung steht. Ferner ist auch ein geringeres Eisenvolumen im Vergleich zu konventionellen Maschinen notwendig, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Maschine auswirkt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine einfache sowie sichere Befestigung eines Stators einer Axialflussmaschine an einer Statoraufnahme zu realisieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Statoranordnung für eine elektrische Axialflussmaschine umfassend einen Stator und eine mit dem Stator verbundene Statoraufnahme, wobei der Stator ein scheibenförmiges Statorjoch aufweist, aus dem sich axial eine Mehrzahl von Statorzähnen erstrecken, wobei an der der Statoraufnahme zugewandten Seite des Statorjochs wenigstens eine Aufnahmenut in dem Statorjoch ausgebildet ist, in der eine stabförmige Schweißklammer fixiert ist, die ihrerseits mit der Statoraufnahme verbunden ist.

Die Aufnahmenut im Statorjoch, in der die stabförmige Schweißklammer fixiert ist, erleichtert die Montage des Stators, da die Schweißklammer einfach durch ein Einschieben in die Aufnahmenut mit dem Statorjoch verbunden werden kann. Durch die Verbindung zwischen der Schweißklammer und der Statoraufnahme kann der Stator sicher fixiert und eine zuverlässige mechanische Verbindung hergestellt werden. Ferner lassen sich hierdurch eine Reihe verschiedener Befestigungsvananten realisieren, die beispielsweise auf verschiedene Einsatzszenarien der Axialflussmaschine angepasst werden können. Die stabförmige Schweißklammer, die mit der Statoraufnahme verbunden ist, kann ferner zur Dämpfung von Vibrationen und Geräuschen beitragen, was zu einem leiseren Betrieb der Axialflussmaschine beitragen kann.

Die Schweißklammer kann mit der Statoraufnahme mittels einer stoffschlüssigen Verbindung verbunden sein. Bevorzugt kann die Schweißklammer mit der Statoraufnahme verschweißt sein. Die Verschweißung der Schweißklammer mit der Statoraufnahme sorgt für eine feste und starke Verbindung zwischen den beiden Komponenten. Dadurch wird eine verbesserte Stabilität und Steifigkeit der Statoranordnung erreicht, was dazu beitragen kann, unerwünschte Vibrationen und Bewegungen während des Betriebs zu minimieren. Durch die direkte Verbindung zwischen der Schweißklammer und der Statoraufnahme kann ferner Wärme effizient von der Statorwicklung zur Statoraufnahme abgeleitet werden. Des Weiteren kann durch die Verschweißung die Notwendigkeit zusätzlicher Befestigungselemente wie Schrauben oder Klammern entfallen, was die Montage des Stators erleichtern kann.

Es kann, je nach Anwendungsgebiet, vorteilhaft sein, eine Axialflussmaschine in I- Anordnung oder H-Anordnung auszubilden. Bei einer I-Anordnung ist der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet. Bei einer H- Anordnung sind zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet. Die erfindungsgemäße Axialflussmaschine ist bevorzugt in I- Anordnung konfiguriert.

Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass die Axialflussmaschine aus genau einem Stator und genau einem Rotor besteht.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine Mehrzahl von Rotor-Stator- Konfigurationen als I-Typ und/oder H-Typ axial nebeneinander angeordnet sind. Auch wäre es in diesem Zusammenhang möglich, mehrere Rotor-Stator- Konfigurationen des I-Typs in axialer Richtung nebeneinander anzuordnen. Insbesondere ist es auch zu bevorzugen, dass die Rotor-Stator-Konfiguration des H-Typs und/oder des I-Typs jeweils im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, so dass diese modulartig zu einer Gesamtkonfiguration zusammengefügt werden können. Derartige Rotor-Stator-Konfigurationen können insbesondere koaxial zueinander angeordnet sein sowie mit einer gemeinsamen Rotorwelle oder mit mehrere Rotorwellen verbunden sein.

Der Stator der erfindungsgemäßen elektrischen Axialflussmaschine weist bevorzugt einen Statorkörper mit mehreren in Umfangsrichtung angeordneten Statorwicklungen auf. Der Statorkörper kann in Umfangsrichtung gesehen einteilig oder segmentiert ausgebildet sein. Der Statorkörper kann aus einem Statorblechpaket mit mehreren laminierten Elektroblechlagen gebildet sein.

Alternativ kann der Statorkörper auch aus einem verpressten weichmagnetischen Material, wie dem sogenannten SMC-Material (Soft Magnetic Compound) gebildet sein.

Der Rotor einer elektrischen Axialflussmaschine kann zumindest in Teilen als geblechter Rotor ausgebildet sein. Ein geblechter Rotor ist in radialer Richtung geschichtet ausgebildet. Der Rotor einer Axialflussmaschine kann alternativ auch einen Rotorträger aufweisen, der entsprechend mit Magnetblechen und/oder SMC- Material und mit als Permanentmagneten ausgebildeten Magnetelementen bestückt ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Rotor neben den Permanentmagneten keine weiteren magnetisch leitende Materialien auf. Insbesondere können die Permanentmagneten auch in einem ganz oder teilweise aus einem Kunststoff ausgeformten Rotor aufgenommen sein.

Als Rotorwelle wird eine drehbar gelagerte Welle einer elektrischen Maschine bezeichnet, mit der der Rotor bzw. Rotorkörper drehfest gekoppelt ist.

Die elektrische Axialflussmaschine kann ferner eine Steuereinrichtung aufweisen. Eine Steuereinrichtung, wie sie in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, dient insbesondere der elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme der elektrischen Axialflussmaschine.

Eine Steuereinrichtung weist insbesondere einen kabelgebundenen oder kabellosen Signaleingang zum Empfang von insbesondere elektrischen Signalen, wie beispielsweise Sensorsignalen, auf. Ferner besitzt eine Steuereinrichtung ebenfalls bevorzugt einen kabelgebundenen oder kabellosen Signalausgang zur Übermittlung von insbesondere elektrischen Signalen.

Innerhalb der Steuereinrichtung können Steuerungsoperationen und/oder Reglungsoperationen durchgeführt werden. Ganz besonders bevorzugt ist es, dass die Steuereinrichtung eine Hardware umfasst, die ausgebildet ist, eine Software auszuführen. Bevorzugt umfasst die Steuereinrichtung wenigstens einen elektronischen Prozessor zur Ausführung von in einer Software definierten Programmabläufen.

Die Steuereinrichtung kann ferner einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen die in den an die Steuereinrichtung übermittelten Signalen enthaltenen Daten gespeichert und wieder ausgelesen werden können. Ferner kann die Steuereinrichtung einen oder mehrere elektronische Speicher aufweisen, in denen Daten veränderbar und/oder unveränderbar gespeichert werden können.

Eine Steuereinrichtung kann eine Mehrzahl von Steuergeräten umfassen, welche insbesondere räumlich getrennt voneinander im Kraftfahrzeug angeordnet sind. Steuergeräte werden auch als Electronic Control Unit (ECU) oder Electronic Control Module (ECM) bezeichnet und besitzen bevorzugt elektronische Mikrocontroller zur Durchführung von Rechenoperationen zur Verarbeitung von Daten, besonders bevorzugt mittels einer Software. Die Steuergeräte können bevorzugt miteinander vernetzt sein, so dass ein kabelgebundener und/oder kabelloser Datenaustausch zwischen Steuergeräten ermöglicht ist. Insbesondere ist es auch möglich, die Steuergeräte über im Kraftfahrzeug vorhandene Bus-Systeme, wie beispielsweise CAN-Bus oder LIN-Bus, miteinander zu vernetzen.

Ganz besonders bevorzugt besitzt die Steuereinrichtung wenigstens einen Prozessor und wenigstens einen Speicher, der insbesondere einen Computerprogrammcode enthält, wobei der Speicher und der Computerprogrammcode konfiguriert sind, mit dem Prozessor, die Steuereinrichtung zur Ausführung des Computerprogrammcodes zu veranlassen.

Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt eine Leistungselektronik zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Eine Leistungselektronik ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält die Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 1.000 W, bevorzugt mindestens 10.000 W besonders bevorzugt mindestens 100.000 Wzu steuern oder regeln.

Die elektrische Axialflussmaschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist der Elektromotor eine Leistung größer als 50 kW, vorzugsweise größer als 100 kW und insbesondere größer als 250 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt. Höchst bevorzugt weist die elektrische Maschine Betriebsdrehzahlen zwischen 5.000-15.000 U/min, äußerst bevorzugt zwischen 7.500-13.000 U/min auf.

Die elektrische Axialflussmaschine kann bevorzugt auch in einem elektrisch betreibbaren Achsantriebsstrang verbaut sein. Ein elektrischer Achsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst eine elektrische Axialflussmaschine und ein Getriebe, wobei die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe eine bauliche Einheit bilden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die elektrische Axialflussmaschine und das Getriebe in einem gemeinsamen Antriebsstranggehäuse angeordnet sind. Alternativ wäre es natürlich auch möglich, dass die elektrische Axialflussmaschine ein Motorgehäuse und das Getriebe ein Getriebegehäuse besitzt, wobei die bauliche Einheit dann über eine Fixierung des Getriebes gegenüber der elektrischen Axialflussmaschine bewirkbar ist. Diese bauliche Einheit wird gelegentlich auch als E-Achse bezeichnet. Die elektrische Axialflussmaschine kann besonders bevorzugt auch für eine Verwendung in einem Hybridmodul vorgesehen sein. In einem Hybridmodul können Bau- und Funktionselemente eines hybridisierten Antriebsstrangs räumlich und/oder baulich zusammengefasst und vorkonfiguriert sein, so dass ein Hybridmodul in einer besonders einfachen Weise in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist. Insbesondere können eine Axialflussmaschine und ein Kupplungssystem vorhanden sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Aufnahmenuten mit jeweils einer Schweißklammer an dem Statorjoch angeordnet ist. Durch die Anordnung von mehreren Aufnahmenuten mit Schweißklammern entlang des Statorjochs kann beispielsweise die Belastung gleichmäßig verteilt werden, was dazu beitragen kann, Spannungen und Verformungen in der Statoranordnung zu minimieren und eine gleichmäßigere mechanische Stabilität zu gewährleisten. Die Mehrzahl von Aufnahmenuten ermöglicht ferner eine flexible Positionierung der Schweißklammem entlang des Statorjochs und erlaubt eine optimale Anpassung an verschiedene Anforderungen und Geometrien der Axialflussmaschine. Auch ist es so denkbar, je nach spezifischen Betriebsbedingungen der Axialflussmaschine, mehr oder weniger Schweißklammern zu verwenden, um eine optimale Stabilität und Festigkeit zu gewährleisten.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die Aufnahmenuten radial an dem Statorjoch ausgerichtet sind. Durch die radiale Ausrichtung der Aufnahmenuten kann der magnetische Fluss im Statorjoch besonders effizient geführt werden. Darüber hinaus reduzieren radial angeordnete Aufnahmenuten unerwünschte magnetische Verluste, wie beispielsweise Wirbelstromverluste und Hystereseverluste im Statorjoch. Auch kann eine radiale Ausrichtung der Aufnahmenuten eine gleichmäßigere Verteilung des magnetischen Flusses im Statorjoch unterstützen.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Anzahl der Aufnahmenuten der Anzahl der Statorzähne entspricht. Wenn die Anzahl der Aufnahmenuten der Anzahl der Statorzähne entspricht, kann jede Schweißklammer genau an einem Statorzahn positioniert und fixiert werden, was eine präzise Platzierung der Schweißklammern ermöglicht und eine besonders gleichmäßige Verteilung der Kräfte und Belastungen in der Statoranordnung fördert und dazu beiträgt, unerwünschte Vibrationen, Verformungen und Spannungen zu reduzieren. Des Weiteren kann eine derartig symmetrische Konstruktion auch zu einer ausgeglichenen magnetischen Ausrichtung und einem gleichmäßigen magnetischen Fluss im Statorjoch beitragen.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Aufnahmenuten äquidistant über den Umfang des Statorjochs verteilt angeordnet sind. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass durch die äquidistante Verteilung der Aufnahmenuten über den Umfang des Statorjochs die Last besonders gleichmäßig auf die Schweißklammem und den Stator verteilt wird.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die wenigstens eine Aufnahmenut, bevorzugt eine Mehrzahl an Aufnahmenuten, besonders bevorzugt alle Aufnahmenuten eine Querschnittskontur aufweist/aufweisen, die mit einer korrespondierenden Querschnittskontur der Schweißklammern einen axialen Anschlag ausbilden, so dass die Schweißklammem in den Aufnahmenuten axial gesichert angeordnet ist. Dies ermöglicht eine sichere Befestigung der Schweißklammem in den Aufnahmenuten und verhindert ein axiales Verrutschen oder Lockern während des Betriebs. Die Querschnittskontur der Aufnahmenuten und der Schweißklammem erleichtert ferner auch die Montage der Statoranordnung, da durch den axialen Anschlag eine präzise Platzierung und Fixierung der Schweißklammem möglich wird.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die in einer Aufnahmenut eingesetzte Schweißklammer radial aus einer äußeren Mantelfläche des Statorjochs hervorsteht und mittels einer Verstemmung an der äußeren Mantelfläche radial gesichert ist und/oder die in einer Aufnahmenut eingesetzte Schweißklammer radial aus einer inneren Mantelfläche des Statorjochs hervorsteht und mittels einer Verstemmung an der inneren Mantelfläche radial gesichert ist. Dies bietet eine starke mechanische Verbindung zwischen der Schweißklammer und dem Statorjoch, die widerstandsfähig gegen Vibrationen, Belastungen und äußere Einflüsse ist.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass die Schweißklammer in der Aufnahmenut stoffschlüssig fixiert ist, insbesondere mittels Verschweißens. Durch das Verschweißen der Schweißklammer in der Aufnahmenut entsteht eine stoffschlüssige Verbindung, die eine hohe Stabilität und Festigkeit gewährleistet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Übertragung von Kräften und Belastungen zwischen der Schweißklammer und dem Statorjoch.

Die Schweißklammer kann mittels wenigstens einer durchgehenden Schweißnaht in der Aufnahmenut fixiert sein. Bevorzugt ist die Schweißklammer mittels zwei durchgehender Schweißnähte in der Aufnahmenut fixiert. Hierdurch kann eine besonders robuste stoffschlüssige Verbindung zwischen einer Schweißklammer und einer Aufnahmenut ausgebildet werden.

Die Schweißklammer kann auch mittels wenigstens einer unterbrochenen Schweißnaht in der Aufnahmenut fixiert sein. Auch kann es bevorzugt werden, dass die Schweißklammer mittels wenigstens zwei unterbrochenen Schweißnähten in der Aufnahmenut fixiert ist. Hierdurch kann der Aufwand für das Verschweißen und folglich die Herstellkosten reduziert werden.

Die Schweißklammer kann grundsätzlich auch mittels Schweißpunkten in der Aufnahmenut fixiert sein, was ebenfalls dazu beitragen kann, die Prozessgeschwindigkeit des Verschweißens zu steigern und die Fertigungskosten zu senken.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Statoraufnahme und das Statorjoch zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, unter Ausbildung eines Kühlkanals axial voneinander beabstandet sind. Durch den axialen Abstand zwischen der Statoraufnahme und dem Statorjoch entsteht ein Kühlkanal, der einen verbesserten Wärmeabtransport ermöglicht. Dieser Abstand ermöglicht den ungehinderten Durchfluss von Kühlmedium, wie beispielsweise Luft oder Flüssigkeit, um die Wärme, die während des Betriebs erzeugt wird, effizient abzuführen. Dies trägt zu einer besseren Wärmeableitung und damit zur Vermeidung von Überhitzung und einer verbesserten Betriebstemperatur der Axialflussmaschine bei.

Hierzu kann beispielsweise die Schweißklammer axial aus dem Statorjoch hervorstehen und die Statoraufnahme axial an der aus dem Statorjoch hervorstehenden Schweißklammer anliegen. Auch wäre es möglich, dass die Statoraufnahme axial aus dieser hervorstehende Anlageabschnitte aufweist, die axial an dem Statorjoch anliegen. Ferner wäre es denkbar, dass zwischen der Statoraufnahme und dem Statorjoch ein separates Abstandselement angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass zumindest an den Kontaktflächen zwischen der Schweißklammer und der Aufnahmenut eine Isolierung angeordnet ist. Die Isolierung kann dabei beispielsweise mit der Schweißklammer und/oder mit der Aufnahmenut verbunden sein. Besonders bevorzugt ist die Isolierung als eine Beschichtung ausgeführt. Die Isolierung kann thermisch isolierend, elektrisch isolierend und/oder magnetisch isolierend wirken.

Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass die Statoraufnahme mit der Schweißklammer mittels einer durchgehenden entlang der Schweißklammer verlaufenden Schweißnaht verbunden ist oder die Statoraufnahme mit der Schweißklammer mittels einer entlang der Schweißklammer unterbrochen verlaufenden Schweißnaht verbunden ist. Hierdurch kann eine besonders effektive und robuste stoffschlüssige Verbindung zwischen der Schweißklammer und der Statoraufnahme realisiert werden. Auch ist es grundsätzlich denkbar, dass die Statoraufnahme mit der Schweißklammer mittels entlang der Schweißklammer verlaufenden Schweißpunkten verbunden ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen werden, dass die Schweißklammer radial aus der äußeren Mantelfläche des Statorjochs herausragt und an ihrem aus dem Statorjoch herausragenden ersten Klammerabschnitt ein erstes Formschlussmittel aufweist, über welches die Schweißklammer mit der Statoraufnahme verbunden ist, und/oder die Schweißklammer radial aus der inneren Mantelfläche des Statorjochs herausragt und an ihrem aus dem Statorjoch herausragenden zweiten Klammerabschnitt ein zweites Formschlussmittel aufweist, über welches die Schweißklammer mit der Statoraufnahme verbunden ist. Die Verwendung von Formschlussmitteln können eine einfache Montage und auch Demontage des Stators von der Statoraufnahme begünstigen. So wäre es beispielsweise möglich, die Klammerabschnitte mittels einer Schraubverbindung an der Statoraufnahme zu fixieren und die entsprechende Schraube durch ein als Öffnung ausgebildetes Formschlussmittel hindurchgreift. Anders als bei einer stoffschlüssigen Verbindung wäre die Schraubverbindung auch einfach wieder lösbar, was die Wartung oder den Austausch der elektrischen Maschine vereinfachen kann.

Die Schweißklammer kann auch ein drittes, im Bereich der Aufnahmenut ausgebildetes Formschlussmittel aufweisen, über welches die Schweißklammer mit der Statoraufnahme verbunden ist, was insbesondere bei radial begrenzten Bauraumsituationen von Vorteil sein kann.

Bevorzugt sind/ist das erste Formschlussmittel und/oder das zweite Formschlussmittel und/oder das dritte Formschlussmittel eine Öffnung in der Schweißklammer, was fertigungstechnisch besonders einfach herstellbar ist.

Das erste Formschlussmittel und/oder das zweite Formschlussmittel und/oder das dritte Formschlussmittel können/kann bevorzugt auch ein Innengewinde umfassen, über welches die Statoraufnahme an die Schweißklammer angeschraubt ist. Hierbei ist es ferner denkbar, dass die Öffnung von einer Schraube durchgriffen ist, deren Gewinde axial aus der Öffnung in Richtung der Statoraufnahme hervorsteht und deren Schraubenkopf an der Schweißklammer axial anliegt, und wobei die Statoraufnahme mittels einer Mutter an der Schraube gesichert ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1 eine Axialflussmaschine in I-Ausführung in einer schematischen Axialschnittdarstellung,

Figur 2 eine Statoranordnung einer Axialflussmaschine in einer Explosionsdarstellung,

Figur 3 eine Statoranordnung einer Axialflussmaschine in einer perspektivischen Ansicht,

Figur 4 eine Detailansicht auf eine Verstemmung einer Schweißklammer an der äußeren Mantelfläche des Statorjochs,

Figur 5 ein Statorjoch mit einer noch nicht in einer Aufnahmenut eingesetzten Schweißklammer in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 6 ein Statorjoch mit einer in einer Aufnahmenut eingesetzten Schweißklammer in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 7 ein Statorjoch mit einer Vielzahl von in jeweils einer Aufnahmenut eingesetzten Schweißklammem in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 8 eine in einer Aufnahmenut eingesetzte Schweißklammer in einem mit der Statoraufnahme unverschweißten und einem verschweißten Zustand in einer Tangentialschnittansicht,

Figur 9 fünf verschiedene Ausführungsformen von Schweißklammern in verschiedenen Querschnittskonturen in jeweils einer Tangentialschnittdarstellung,

Figur 10 fünf verschiedene Ausführungsformen von Schweißklammem in verschiedenen Querschnittskonturen mit jeweils einem zwischen der Statoraufnahme und dem Statorjoch ausgebildeten Kühlkanal in jeweils einer Tangentialschnittdarstellung

Figur 11 ein mit einer Isolation beschichtete Schweißklammer in einer freigestellten und einer in der Aufnahmenut aufgenommenen Montagesituation,

Figur 12 ein mit einer Isolation beschichtete Aufnahmenut in einer freigestellten und mit einer in der Aufnahmenut aufgenommenen Schweißklammer,

Figur 13 fünf verschiedene Ausführungsformen der Statoranordnung mit verschiedenen Schweißnähten zur Fixierung der Schweißklammer in der jeweiligen Aufnahmenut in jeweils einer Tangentialschnittdarstellung,

Figur 14 verschiedene Ausführungsformen von Schweißnähten und Schweißpunkten zur Fixierung der Schweißklammer in der jeweiligen Aufnahmenut in jeweils einer Tangentialschnittdarstellung,

Figur 15 eine erste Ausführungsform einer Schweißklammer mit radial aus der Nut herausragenden Abschnitten in einer perspektivischen Darstellung,

Figur 16 die erste Ausführungsform einer Schweißklammer mit radial aus der Nut herausragenden Abschnitten mit einer Nietverbindung in einem unmontierten und einem montierten Zustand in einer Axialschnittdarstellung,

Figur 17 eine zweite Ausführungsform einer Schweißklammer mit radial aus der Nut herausragenden Abschnitten in einer perspektivischen Darstellung, Figur 18 verschiedene Schraubverbindungen zur Fixierung des Stators an der Statoraufnahme in jeweils einer Axialschnittansicht,

Figur 19 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Darstellung.

Figur 1 zeigt eine Axialflussmaschine 2 in I-Konfiguration mit zwei axial beabstandeten scheibenförmigen Statoren 3, zwischen denen der scheibenförmige Rotor 41 drehbar an der Rotorwelle 42 gelagert ist. Die Statoren 3 sind hierbei an einer Statoraufnahme 4 fixiert, die Teil eines Motorgehäuses der Axialflussmaschine 2 ist.

Die Figuren 2-3 zeigen eine Statoranordnung 1 für die elektrische Axialflussmaschine 2 umfassend einen Stator 3 und eine mit dem Stator 3 verbundene Statoraufnahme 4, wobei der Stator 3 ein scheibenförmiges Statorjoch 5 aufweist, aus dem sich axial eine Mehrzahl von Statorzähnen 6 erstrecken. An der der Statoraufnahme 4 zugewandten Seite 7 des Statorjochs 5 ist eine Mehrzahl von Aufnahmenuten 8 in dem Statorjoch 5 ausgebildet, in der jeweils eine stabförmige Schweißklammer 9 fixiert ist, die ihrerseits mit der Statoraufnahme 4 verbunden ist.

In der Figur 4 ist gezeigt, dass die in einer Aufnahmenut 8 eingesetzte Schweißklammer 9 radial aus einer äußeren Mantelfläche 13 des Statorjochs 5 hervorsteht und mittels einer Verstemmung 35 an der äußeren Mantelfläche 13 radial gesichert ist. Auch wenn es in der Figur 4 nicht gezeigt ist, so ist es dennoch möglich, dass die in einer Aufnahmenut 8 eingesetzte Schweißklammer 9 ebenfalls radial aus einer inneren Mantelfläche 14 des Statorjochs 5 hervorsteht und mittels einer Verstemmung an der inneren Mantelfläche 14 radial gesichert ist.

Wie man anhand der Figuren 5-7 gut erkennen kann, sind die Aufnahmenuten 8 radial sowie äquidistant über den Umfang des Statorjochs 5 verteilt an dem Statorjoch 5 ausgebildet. Die Anzahl der Aufnahmenuten 8 entspricht in dem gezeigten Beispiel der Anzahl der Statorzähne 6. Wie man aus der Figur 8 erkennt, kann die Schweißklammer 9 mit der Statoraufnahme 4 verschweißt werden und eine entsprechende Schweißnaht 22 aufweisen. Dabei kann die Statoraufnahme 4 mit der Schweißklammer 9 mittels einer durchgehenden oder unterbrochen, entlang der Schweißklammer 9 verlaufenden Schweißnaht 22 verbunden sein. Auch wäre es möglich, die Statoraufnahme 4 mit der Schweißklammer 9 mittels entlang der Schweißklammer 9 verlaufenden Schweißpunkten 23 zu verbinden.

In der Figur 9 sind verschiedene Querschnittsformen der Schweißklammern 9 und der korrespondierenden Aufnahmenuten 8 gezeigt. All den gezeigten Beispielen ist gemein, dass die Aufnahmenut 8 eine Querschnittskontur 10 aufweist, die mit einer korrespondierenden Querschnittskontur 11 der Schweißklammem 9 einen axialen Anschlag 12 ausbildet, so dass die Schweißklammem 9 in den Aufnahmenuten 8 axial gesichert angeordnet ist. In der Abbildung a besitzt die Schweißklammer ein trapezförmiges Querschnittsprofil 11 und die Aufnahmenut 8 eine schwalbenschwanzartige Querschnittskontur 10, In der Ausführungsvariante b besitzen die Querschnittsprofile 10,11 eine T-förmige Kontur. Quaderförmige Querschnittsprofile 10,11 sind in der Abbildung c zu sehen. Auch kreisrunde Querschnittsprofile 10,11 sind denkbar, wie es in der Abbildung d skizziert ist. Auch kann die Querschnittskontur 11 der Schweißklammem 9 T-artig ausgebildet sein, wobei sich aus dem Fuß der T-artigen Kontur ein Schweißbuckel 36 herauserstreckt.

Figur 10 zeigt verschiedene Ausführungsformen einer Statoranordnung 1 , bei denen die Statoraufnahme 4 und das Statorjoch 5 zumindest abschnittsweise unter Ausbildung eines Kühlkanals 15 axial voneinander beabstandet sind. In den Abbildungen a und c steht jeweils die Schweißklammer 9 axial aus dem Statorjoch 5 hervor, wobei dann die Statoraufnahme 4 axial an der aus dem Statorjoch 5 hervorstehenden Schweißklammer 9 anliegt. In der Abbildung e weist die Statoraufnahme 4 axial aus dieser hervorstehende Anlageabschnitte 16 auf, die axial an dem Statorjoch 5 anliegen. Auch ist es möglich, dass zwischen der Statoraufnahme 4 und dem Statorjoch 5 ein separates Abstandselement 17 angeordnet ist, so wie es in den Abbildungen b und d der Figur 10 zu sehen ist. Der Kühlkanal 15 kann von einem Kühlfluid durchströmt sein, wie beispielsweise von Luft oder einem Kühlöl.

Ersichtlich ist aus den Figuren 11-12, dass zumindest an den Kontaktflächen 18 zwischen der Schweißklammer 9 und der Aufnahmenut 8 eine Isolierung 19 angeordnet ist. Die Figur 11 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Isolierung 19 mit der Schweißklammer 9 verbunden ist, während die Figur 12 eine Ausführung zeigt, bei der die Isolierung 19 mit der Aufnahmenut 8 verbunden ist.

In der Figur 13 sind eine Reihe weiterer Ausführungsvananten der Statoranordnung 1 zu sehen, bei denen die Schweißklammer 9 in der Aufnahmenut 8 stoffschlüssig fixiert ist, insbesondere mittels Verschweißens. Hierbei kann die Statoraufnahme 4 eine Anprägung 37 aufweisen, die zum Abführen von Schweißdämpfen dient.

Wie aus der Figur 14 gut zu erkennen ist, kann die Schweißklammer 9 mittels zwei parallel verlaufender, durchgehender Schweißnähte 20 in der Aufnahmenut 8 fixiert sein (Abbildung a). Auch kann die Schweißklammer 9 mittels zwei parallel verlaufender, unterbrochener Schweißnähte 20 in der Aufnahmenut 8 fixiert sein, wobei die unterbrochenen Schweißnähte 20 auch versetzt zueinander angeordnet sein können, wie es in der Abbildung c der Figur 14 zu sehen ist. Auch ist es möglich, dass die Schweißklammer 9 mittels Schweißpunkten 21 in der Aufnahmenut 8 fixiert ist, was in der Abbildung d gezeigt wird.

In den Figuren 15-17 sind weitere Ausführungsformen einer Statoranordnung 1 gezeigt, bei denen die Schweißklammer 9 radial aus der äußeren Mantelfläche 13 des Statorjochs 5 herausragt und an ihrem aus dem Statorjoch 5 herausragenden ersten Klammerabschnitt 24 ein erstes Formschlussmittel 25 aufweist, über welches die Schweißklammer 9 mit der Statoraufnahme 4 verbunden ist. In analoger Weiser ragt die Schweißklammer 9 auch radial aus der inneren Mantelfläche 14 des Statorjochs 5 heraus und weist an ihrem aus dem Statorjoch 5 herausragenden zweiten Klammerabschnitt 26 ein zweites Formschlussmittel 27 auf, über welches die Schweißklammer 9 mit der Statoraufnahme 4 verbunden ist. Die Schweißklammer 9 ist in der Aufnahmenut 8 über die Schweißnähte 20 gesichert. Das erste Formschlussmittel 25 und das zweite Formschlussmittel 27 sind hierbei als eine kreisrunde Öffnung 28 in der Schweißklammer 9 ausgebildet.

In der Figur 16 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Statoraufnahme 4 einen sich in axialer Richtung erstreckenden Niet 38 aufweist, der die Öffnung 28 durchgreift und dann zu einer Nietverbindung umgeformt wird, so dass die Schweißklammer 9 und das Statorjoch 5 an der Statoraufnahme 4 fixiert sind.

Figur 17 zeigt eine leicht abgewandelte Version der aus der Figur 16 bekannten Schweißklammer 9, bei der die Formschlussmittel 25,27 als halbkreisförmige Öffnungen 28 ausgebildet sind, an denen jeweils ein Bolzen 39 der Statoraufnahme 4 anliegt.

Wie anhand der Figur 18 gut nachvollziehbar ist, kann die Schweißklammer 9 ein drittes, im Bereich der Aufnahmenut 8 ausgebildetes Formschlussmittel 29 aufweisen, über welches die Schweißklammer 9 mit der Statoraufnahme 4 verbunden ist, Das dritte Formschlussmittel 29 ist als eine Öffnung 28 in der Schweißklammer 9 ausgeformt. In den Ausführungsvarinaten der Abbildungen a und b verfügt das dritte Formschlussmittel 29 über ein Innengewinde 30, über welches die Statoraufnahme 4 an die Schweißklammer 9 angeschraubt ist. Hierbei kann das Statorjoch 5 eine Aussparung 40 aufweisen, die fluchtend zu der Schraube 31 positioniert ist.

In der Abbildung c der Figur 18 ist eine Ausführung zu sehen, bei der die Öffnung 28 von einer Schraube 31 durchgriffen ist, deren Gewinde 32 axial aus der Öffnung 28 in Richtung der Statoraufnahme 4 hervorsteht und deren Schraubenkopf 33 an der Schweißklammer 9 axial anliegt, und wobei die Statoraufnahme 4 mittels einer Mutter 34 an der Schraube 31 gesichert ist.

In der Figur 19 ist ein Kraftfahrzeug 44 mit einer Axialflussmaschine 2 in einem Antriebsstrang 43 gezeigt.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Statoranordnung

2 Axialflussmaschine

3 Stator

4 Statoraufnahme

5 Statorjoch

6 Statorzähnen

7 Seite

8 Aufnahmenut

9 Schweißklammer

10 Querschnittskontur

11 Querschnittskontur

12 Anschlag

13 Mantelfläche

14 Mantelfläche

15 Kühlkanals

16 Anlageabschnitte

17 Abstandselement

18 Kontaktflächen

19 Isolierung

20 Schweißnaht

21 Schweißpunkten

22 Schweißnaht

23 Schweißpunkten

24 Klammerabschnitt

25 Formschlussmittel

26 Klammerabschnitt

27 Formschlussmittel

28 Öffnung

29 Formschlussmittel

30 Innengewinde

31 Schraube

32 Gewinde 33 Schraubenkopf

34 Mutter

35 Verstemmung

36 Schweißbuckel 37 Anprägung

38 Niet

39 Bolzen

40 Aussparung

41 Rotor 42 Rotorwelle

43 Antriebsstrang

44 Kraftfahrzeug

Claims

Ansprüche

1 . Statoranordnung (1 ) für eine elektrische Axialflussmaschine (2) umfassend einen Stator (3) und eine mit dem Stator (3) verbundene Statoraufnahme (4), wobei der Stator (3) ein scheibenförmiges Statorjoch (5) aufweist, aus dem sich axial eine Mehrzahl von Statorzähnen (6) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Statoraufnahme (4) zugewandten Seite (7) des Statorjochs (5) wenigstens eine Aufnahmenut (8) in dem Statorjoch (5) ausgebildet ist, in der eine stabförmige Schweißklammer (9) fixiert ist, die ihrerseits mit der Statoraufnahme (4) verbunden ist.

2. Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Aufnahmenuten (8) mit jeweils einer Schweißklammer (9) an dem Statorjoch (5) angeordnet ist.

3. Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmenuten (8) radial an dem Statorjoch (5) ausgerichtet sind.

4. Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Aufnahmenuten (8) der Anzahl der Statorzähne (6) entspricht.

5. Statoranordnung (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmenuten (8) äquidistant über den Umfang des Statorjochs (5) verteilt angeordnet sind.

6. Statoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Aufnahmenut (8), bevorzugt eine Mehrzahl an Aufnahmenuten (8), besonders bevorzugt alle Aufnahmenuten (8) eine Querschnittskontur (10) aufweist/aufweisen, die mit einer korrespondierenden Querschnittskontur (11 ) der Schweißklammem (9) einen axialen Anschlag (12) ausbilden, so dass die Schweißklammern (9) in den Aufnahmenuten (8) axial gesichert angeordnet ist.

7. Statoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in einer Aufnahmenut (8) eingesetzte Schweißklammer (9) radial aus einer äußeren Mantelfläche (13) des Statorjochs (5) hervorsteht und mittels einer Verstemmung an der äußeren Mantelfläche (13) radial gesichert ist und/oder die in einer Aufnahmenut (8) eingesetzte Schweißklammer (9) radial aus einer inneren Mantelfläche (14) des Statorjochs (5) hervorsteht und mittels einer Verstemmung an der inneren Mantelfläche (14) radial gesichert ist.

8. Statoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraufnahme (4) und das Statorjoch (5) zumindest abschnittsweise, bevorzugt vollständig, unter Ausbildung eines Kühlkanals (15) axial voneinander beabstandet sind.

9. Statoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest an den Kontaktflächen (18) zwischen der Schweißklammer (9) und der Aufnahmenut (8) eine Isolierung (19) angeordnet ist.

10. Statoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoraufnahme (4) mit der Schweißklammer (9) mittels einer durchgehenden entlang der Schweißklammer (9) verlaufenden Schweißnaht (22) verbunden ist oder die Statoraufnahme (4) mit der Schweißklammer (9) mittels einer n entlang der Schweißklammer (9) unterbrochen verlaufenden Schweißnaht (22) verbunden ist.

11 . Statoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißklammer (9) radial aus der äußeren Mantelfläche (13) des Statorjochs (5) herausragt und an ihrem aus dem Statorjoch (5) herausragenden ersten Klammerabschnitt (24) ein erstes Formschlussmittel (25) aufweist, über welches die Schweißklammer (9) mit der Statoraufnahme (4) verbunden ist, und/oder die Schweißklammer (9) radial aus der inneren Mantelfläche (14) des Statorjochs (5) herausragt und an ihrem aus dem Statorjoch (5) herausragenden zweiten Klammerabschnitt (26) ein zweites Formschlussmittel (27) aufweist, über welches die Schweißklammer (9) mit der Statoraufnahme (4) verbunden ist.