DE102024101655A1 - STATOR FOR AN ELECTRICAL MACHINE - Google Patents

STATOR FOR AN ELECTRICAL MACHINE

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DE102024101655A1
DE102024101655A1 DE102024101655.8A DE102024101655A DE102024101655A1 DE 102024101655 A1 DE102024101655 A1 DE 102024101655A1 DE 102024101655 A DE102024101655 A DE 102024101655A DE 102024101655 A1 DE102024101655 A1 DE 102024101655A1
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Markus Lang
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Abstract

Bereitgestellt wird ein Stator (50) für eine elektrische Maschine, wobei der Stator (50) ein Statorgehäuse (20) und ein Statorblechpaket (1), das im Statorgehäuse (20) aufgenommen ist, umfasst. Das Statorblechpaket (1) weist einen hohlzylindrischen Grundkörper (2) und mehrere Stege (5), die in Umfangsrichtung des Statorblechpakets (1) beabstandet zueinander an einer Außenfläche (4) des Grundkörpers (1) ausgebildet sind und sich jeweils in einer axialen Richtung des Statorblechpakets (1) entlang der Außenfläche (4) erstrecken, auf. Die mehreren Stege (5) stehen jeweils in Richtung des Statorgehäuses (20) ab und liegen am Statorgehäuse (20) an, wobei Nuten (6), die zwischen den mehreren Stegen (5) ausgebildet sind, zumindest einseitig durch das Statorgehäuse (20) geschlossen sind und Aufnahmen für Spulenanordnungen (10) bilden. A stator (50) for an electrical machine is provided, wherein the stator (50) comprises a stator housing (20) and a stator laminated core (1) which is accommodated in the stator housing (20). The stator laminated core (1) has a hollow cylindrical base body (2) and a plurality of webs (5) which are formed on an outer surface (4) of the base body (1) at a distance from one another in the circumferential direction of the stator laminated core (1) and each extend in an axial direction of the stator laminated core (1) along the outer surface (4). The plurality of webs (5) each protrude in the direction of the stator housing (20) and bear against the stator housing (20), wherein grooves (6) formed between the plurality of webs (5) are closed at least on one side by the stator housing (20) and form receptacles for coil arrangements (10).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine, die den Stator umfasst, und/oder ein Kraftfahrzeug, das die elektrische Maschine umfasst.The present disclosure relates to a stator for an electric machine, an electric machine comprising the stator, and/or a motor vehicle comprising the electric machine.

Elektrische Maschinen, die in Kraftfahrzeugen z. B. als Traktionsmaschinen zum Einsatz kommen können, weisen jeweils einen Rotor und einen den Rotor umgebenen Stator auf. Durch ein elektrisches Beaufschlagen von Wicklungen bzw. Spulen des Stators und/oder des Rotors wird eine magnetische Wechselwirkung zwischen dem Stator und dem Rotor erzeugt und eine mechanische Energie bereitgestellt, die über die Rotation des Rotors abgegriffen und z. B. zum Antrieb des elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs oder einer anderen Maschine im Kraftfahrzeug verwendet werden kann.Electrical machines, which can be used in motor vehicles, for example, as traction machines, each have a rotor and a stator surrounding the rotor. Applying electrical current to the windings or coils of the stator and/or the rotor creates a magnetic interaction between the stator and the rotor, providing mechanical energy that can be tapped via the rotation of the rotor and used, for example, to drive the electrically powered motor vehicle or another machine in the motor vehicle.

Derzeit verwendete Wicklungen für den Stator sind Spulen, die in Statornuten, welche üblicherweise am Innendurchmesser eines Stators liegen, angeordnet werden. Es gibt verschiedene Ausführungsformen von Wicklungen zur Realisierung von Spulen bzw. Spulenanordnungen, z. B. Wellenwicklungen in Hairpin- oder I-Pin Ausführung oder Endloswicklungen.Currently used stator windings are coils arranged in stator slots, which are usually located along the inner diameter of a stator. There are various winding designs for implementing coils or coil arrangements, e.g., wave windings in hairpin or I-pin designs, or endless windings.

Die Ausführung als Endloswicklung hat den großen Vorteil, dass sie fertigungstechnisch einfacher zu realisieren ist und nur einige wenige Schweißpunkte benötigt. Da diese aber radial von innen in den Stator eingebracht werden müssen, sind die Statornuten entsprechend groß zu gestalten, was sich in einer geringeren Leistung und Effizienz der entsprechenden elektrischen Maschine niederschlägt. Die Ausführung als Hairpin-Design hat produktionstechnisch den großen Nachteil, dass viele Schweißstellen existieren, sodass eine hohe Qualitätsanforderung an den Prozess besteht und die Fertigungszeit sowie der dafür vorgesehene Platzbedarf in der Fertigung hoch sind. Jedoch kann bei einem Hairpin-Design die Statornuten so klein wie möglich gestaltet werden.The continuous winding design has the major advantage of being easier to manufacture and requiring only a few weld points. However, since these must be inserted radially into the stator from the inside, the stator slots must be designed accordingly large, which results in lower performance and efficiency of the corresponding electrical machine. The hairpin design has the major disadvantage of requiring numerous weld points, which places high quality demands on the process and requires a large amount of production time and space. However, with a hairpin design, the stator slots can be designed as small as possible.

DE 10 2008 025 512 A1 beschreibt ein Verfahren zum Zusammenbau des Stators einer elektrischen Maschine, wobei ein erstes sternförmiges Lagerschild an einer ersten Stirnseite eines einen sternförmigen Querschnitt aufweisenden Statorblechpakets positioniert wird. Ein zweites sternförmiges Lagerschild wird an der zweiten Stirnseite des Statorblechpakets positioniert. Danach werden bewickelte Wicklungsträger in Radialrichtung derart auf das sternförmige Statorblechpaket aufgesetzt, dass die Zähne des Statorblechpakets und die radialen Fortsätze der sternförmigen Lagerschilde jeweils durch eine Mittelaussparung eines der bewickelten Wicklungsträger hindurchgeführt sind. Anschließend erfolgt ein Aufschieben eines hohlzylindrischen Joches in Axialrichtung auf das mit bewickelten Wicklungsträgern versehene Statorblechpaket. DE 10 2008 025 512 A1 describes a method for assembling the stator of an electrical machine, wherein a first star-shaped bearing shield is positioned on a first end face of a stator laminated core having a star-shaped cross-section. A second star-shaped bearing shield is positioned on the second end face of the stator laminated core. Wound winding supports are then placed radially onto the star-shaped stator laminated core in such a way that the teeth of the stator laminated core and the radial extensions of the star-shaped bearing shields are each passed through a central recess of one of the wound winding supports. A hollow cylindrical yoke is then pushed axially onto the stator laminated core provided with wound winding supports.

US 2008/0191576 A1 beschreibt einen Stator für einen Motor, umfassend einen Statorkern mit einem ringförmigen Joch und einem einen magnetischen Pol erzeugenden Bestandteil, der im ringförmigen Joch angeordnet ist, und eine Vielzahl an Anregungswindungsabschnitten, die an dem einen magnetischen Pol erzeugenden Bestandteil verteilt sind, wobei das Joch und das einen magnetischen Pol erzeugende Bestandteil jeweils durch Laminierung einer Vielzahl von magnetischen Blechen geformt sind. US 2008/0191576 A1 describes a stator for a motor comprising a stator core having an annular yoke and a magnetic pole generating member disposed in the annular yoke, and a plurality of excitation winding portions distributed on the magnetic pole generating member, wherein the yoke and the magnetic pole generating member are each formed by laminating a plurality of magnetic sheets.

DE 10 2021 002 941 A1 beschreibt ein Polelement zum Bereitstellen eines elektrischen Pols einer Axialflussmaschine, mit zwei einander gegenüberliegenden Polschuhen, zwischen welchen eine durch das Polelement zu tragende Wicklung anordenbar ist, wobei das Polelement einen aus mehreren, aufeinander angeordneten und aus einem metallischen Werkstoff gebildeten Schichten gebildeten Grundkörper aufweist, welcher außenumfangsseitig durch Spritzen, Gießen, Drucken oder Sintern mit einem Material versehen ist, aus welchem die einstückig miteinander ausgebildeten Polschuhe gebildet sind. DE 10 2021 002 941 A1 describes a pole element for providing an electrical pole of an axial flux machine, with two opposing pole shoes, between which a winding to be carried by the pole element can be arranged, wherein the pole element has a base body formed from a plurality of layers arranged on top of one another and made of a metallic material, which is provided on the outer circumference by injection molding, casting, printing or sintering with a material from which the pole shoes formed integrally with one another are formed.

Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung und/oder ein Verfahren anzugeben, die jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.Against the background of this prior art, the object of the present disclosure is to provide a device and/or a method which are each suitable for enriching the prior art.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die nebengeordneten Ansprüche und die Unteransprüche haben jeweils optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.The problem is solved by the features of the independent claims. The subordinate claims and the dependent claims each contain optional developments of the disclosure.

Danach wird die Aufgabe durch einen Stator für eine elektrische Maschine gelöst.The task is then solved by a stator for an electrical machine.

Der Stator umfasst ein Statorgehäuse und ein Statorblechpaket, das im Statorgehäuse aufgenommen ist.The stator comprises a stator housing and a stator lamination stack which is housed in the stator housing.

Das Statorblechpaket weist einen (z. B. in Umfangsrichtung vollständig geschlossenen) hohlzylindrischen Grundkörper und mehrere Stege auf. Die Stege sind in Umfangsrichtung des Statorblechpakets beabstandet zueinander an einer Außenfläche des Grundkörpers ausgebildet und erstrecken sich jeweils in einer axialen Richtung des Statorblechpakets entlang der Außenfläche.The stator laminated core comprises a hollow cylindrical base body (e.g., completely closed in the circumferential direction) and a plurality of webs. The webs are formed on an outer surface of the base body, spaced apart from one another in the circumferential direction of the stator laminated core, and each extend in an axial direction of the stator laminated core along the outer surface.

Die mehreren Stege stehen jeweils in Richtung des Statorgehäuses ab und liegen am Statorgehäuse an. Nuten, die zwischen den mehreren Stegen ausgebildet sind, sind zumindest einseitig durch das Statorgehäuse geschlossen und bilden Aufnahmen für Spulenanordnungen (bzw. Aufnahmen zur Aufnahme von Spulenanordnungen).The multiple webs each protrude in the direction of the stator housing and are located on the stator housing. Slots formed between the plurality of webs are closed at least on one side by the stator housing and form receptacles for coil assemblies (or receptacles for receiving coil assemblies).

Der oben beschriebene Stator bietet eine Reihe von Vorteilen. So kann der Stator z. B. effizienter als bekannte Statoren produziert bzw. hergestellt werden, da Aufnahmen für Spulenanordnungen vorgesehen sind, die es ermöglichen, die Spulenanordnungen radial von außen zu fügen und nicht, wie dies bislang üblich ist, radial von innen fügen zu müssen. Neben dem einfacheren Fügen können die Nuten kleiner als bei den bekannten Statoren ausfallen und damit der Bauraum effizienter genutzt werden, was sich z. B. in der Leistung und Effizienz der entsprechenden elektrischen Maschine niederschlagen kann.The stator described above offers a number of advantages. For example, the stator can be produced and manufactured more efficiently than conventional stators because it features receptacles for coil assemblies that allow the coil assemblies to be joined radially from the outside, rather than from the inside, as has been the case up to now. In addition to easier joining, the slots can be smaller than in conventional stators, allowing for more efficient use of the installation space, which can, for example, impact the performance and efficiency of the corresponding electrical machine.

Ferner kann u. a. dadurch, dass Nuten kleiner ausgestaltet werden können, der Ressourcenbedarf an (Elektro-) Blech auf vorteilhafte Weise reduziert werden. Dabei können z. B. die Stege z. B. nur so weit nach außen geführt wie nötig sein, damit die Spulenanordnungen in den Nuten aufgenommen sind. Dadurch kann eine Reduktion des Bedarfs an Material für das Statorblechpaket realisiert werden, was wiederum zu einem Kosten-, einen Gewichts- und Umweltvorteil gegenüber bekannten Statoren führen kann.Furthermore, by making the slots smaller, the resource requirements for (electrical) sheet metal can be advantageously reduced. For example, the webs can be extended outward only as far as necessary to accommodate the coil arrangements in the slots. This can reduce the material required for the stator core, which in turn can lead to cost, weight, and environmental advantages over conventional stators.

Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen des oben beschriebenen Stators im Detail erläutert.Possible further developments of the stator described above are explained in detail below.

Die mehreren Stege können in radialer Richtung des Stators (und/oder des Statorblechpakets) nach außen und/oder strahlenförmig abstehen. Es ist denkbar, dass die mehreren Stege jeweils eine in radialer Richtung des Stators (und/oder des Statorblechpakets) nach außen aufweitende und/oder keilförmige Grundform (bzw. Querschnittsform) aufweisen.The plurality of webs can protrude outward and/or radially in the radial direction of the stator (and/or the stator laminated core). It is conceivable that the plurality of webs each have a basic shape (or cross-sectional shape) that widens outward and/or is wedge-shaped in the radial direction of the stator (and/or the stator laminated core).

Die mehreren Stege können gleich ausgebildet sein und/oder zumindest eine identische Grundform (bzw. Querschnittsform), Länge, Breite und/oder Höhe aufweisen.The plurality of webs may be of identical design and/or have at least an identical basic shape (or cross-sectional shape), length, width and/or height.

Jeweils ein freies Ende (und/oder jeweils eine der Außenfläche des Grundkörpers abgewandte Fläche) der mehreren Stege können am Statorgehäuse (z. B. einer Innenfläche des Statorgehäuses) anliegen (und optional fixiert sein). Die mehreren Stege können am Statorgehäuse fixiert sein.Each free end (and/or each surface facing away from the outer surface of the base body) of the plurality of webs can rest (and optionally be fixed) on the stator housing (e.g., an inner surface of the stator housing). The plurality of webs can be fixed to the stator housing.

Der Stator kann mehrere Spulenanordnungen, die jeweils in einem der Aufnahmen aufgenommen (und/oder gefügt) sind, umfassen. Die mehreren Spulenanordnungen können jeweils einen Metallkern (z. B. einen Eisenkern) und eine Spule, die um den Metallkern gewickelt ist, aufweisen.The stator may include a plurality of coil assemblies, each of which is received (and/or joined) in one of the receptacles. The plurality of coil assemblies may each include a metal core (e.g., an iron core) and a coil wound around the metal core.

Die mehreren Spulenanordnungen können jeweils als vormontiertes Modul ausgestaltet sein und/oder die jeweilige Spule kann eine Endloswicklung sein (oder umfassen).The plurality of coil arrangements can each be designed as a pre-assembled module and/or the respective coil can be (or comprise) an endless winding.

Eine jeweilige Breite und/oder Höhe der mehreren Spulenanordnungen kann sich in radialer Richtung des Stators (und/oder des Statorblechpakets) erstrecken. Die mehreren Spulenanordnung können jeweils in radialer Richtung des Stators (und/oder des Statorblechpakets) ausgerichtet sein.A respective width and/or height of the plurality of coil assemblies may extend in the radial direction of the stator (and/or the stator core). The plurality of coil assemblies may each be aligned in the radial direction of the stator (and/or the stator core).

Der Metallkern kann in einem direkten Kontakt mit dem Statorblechpaket und/oder jeweils zwei der mehreren Stege stehen. Der Metallkern kann zwischen zwei der mehreren Stege verspannt und/oder gepresst sein.The metal core can be in direct contact with the stator core and/or two of the multiple webs. The metal core can be clamped and/or pressed between two of the multiple webs.

Die mehreren Stege können jeweils eine Mindesthöhe aufweisen, sodass (jeweils) der Metallkern einer benachbarten Spulenanordnung der mehreren Spulenanordnungen (d. h. einer Spulenanordnung, die benachbart zum jeweiligen Steg der mehreren Stege angeordnet ist) entlang einer gesamten Breite und/oder Höhe des Metallkerns in einem direkten Kontakt mit dem jeweiligen Steg der mehreren Stege (und/oder mit dem Statorblechpaket) steht.The plurality of webs may each have a minimum height such that (in each case) the metal core of an adjacent coil arrangement of the plurality of coil arrangements (i.e., a coil arrangement arranged adjacent to the respective web of the plurality of webs) is in direct contact with the respective web of the plurality of webs (and/or with the stator core) along an entire width and/or height of the metal core.

Innerhalb der Aufnahmen können Lücken (bzw. Kavitäten) zwischen dem Statorgehäuse und den mehreren Spulenanordnungen und zwischen dem Grundkörper und den mehreren Spulenanordnungen ausgebildet sein. Die Lücken (bzw. Kavitäten) können als Kühlmittelkanäle (z. B. zur direkten Kühlung der Spulen) vorgesehen sein.Within the receptacles, gaps (or cavities) can be formed between the stator housing and the multiple coil assemblies, and between the base body and the multiple coil assemblies. The gaps (or cavities) can be provided as coolant channels (e.g., for direct cooling of the coils).

Die Aufnahmen können abschnittsweise durch Vertiefungen im Statorgehäuse gebildet sein. Dies kann auf vorteilhafte Weise zu einer weiteren Bauraumverringerung führen.The receptacles can be formed in sections by recesses in the stator housing. This can advantageously lead to a further reduction in installation space.

Eine Innenfläche des Grundkörpers kann (z. B. vollständig) konturlos und/oder glatt ausgebildet sein. Dies kann Luftreibungsverluste zwischen dem Rotor und dem Stator auf vorteilhafte Weise reduzieren, wobei sich dieser Vorteil bei höheren Drehzahlen des Rotors immer weiter verstärkt.An inner surface of the base body can be (e.g., completely) contourless and/or smooth. This can advantageously reduce air friction losses between the rotor and the stator, with this advantage becoming increasingly pronounced at higher rotor speeds.

Das Statorgehäuse kann zumindest abschnittsweise als Hohlzylinder ausgebildet sein. Das Statorgehäuse und das Statorblechpaket können zumindest abschnittsweise koaxial zueinander angeordnet sein.The stator housing can be designed as a hollow cylinder, at least in sections. The stator housing and the stator core can be arranged coaxially to one another, at least in sections.

Das Statorgehäuse kann einen Innendurchmesser und/oder eine Innenfläche zur Drehmomentabstützung des Stators aufweisen.The stator housing may have an inner diameter and/or an inner surface for torque support of the stator.

Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine mögliche konkretere Ausgestaltung der Offenbarung wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei die nachfolgende Beschreibung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.The above description can be summarized in other words and in a possible more concrete embodiment of the disclosure as described below, whereby the following description is not to be interpreted as limiting the disclosure.

Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann eine Endloswicklung mit integriertem Eisenkern radial von außen gefügt werden und gleichzeitig der Ressourcenbedarf an Elektroblech so gering wie möglich gehalten werden. Zu diesem Zweck können die einzelnen Spulen (mit Eisenkern) in einem vorherigen Prozessschritt effektiv in Form z. B. eines „Sandwich“ bzw. einer „Matte“ ausgebildet werden.According to the present disclosure, an endless winding with an integrated iron core can be joined radially from the outside while simultaneously keeping the resource requirements for electrical steel sheet as low as possible. For this purpose, the individual coils (with iron core) can be effectively formed in a previous process step, e.g., in the form of a "sandwich" or "mat."

Das Statorblechpaket kann eine geschlossene, glatte und zylindrische Innenfläche aufweisen und zur Außenfläche hin können strahlenförmige Stege mit Nuten abstehen. In diese Nuten können die Spulenanordnungen ein- bzw. abgelegt werden. Die Verbindung des Statorblechpakets mit dem Eisenkern der Spulen kann über direkten Kontakt zwischen diesen beiden Partner erfolgen, z. B. über eine leichte Presspassung. Um den Ressourcenbeitrag des Statorblechpakets zu vermindern, kann der Außendurchmesser der Stege nur so weit nach außen geführt sein wie nötig, d. h. bis zur radialen Höhe des Eisenkerns der Spulenanordnungen. Damit kann eine deutliche Reduktion des Bedarfs an Material für das Statorblechpaket realisiert werden. Dies kann einen Kosten-, einen Gewichts- und einen Umweltvorteil (CO2e) gegenüber den o. g. Standardausführungen haben. Das Konzept ermöglicht so eine sehr einfache, sortenreine Trennung.The stator laminated core can have a closed, smooth and cylindrical inner surface and radial webs with grooves protruding towards the outer surface. The coil assemblies can be inserted or placed in these grooves. The stator laminated core can be connected to the iron core of the coils via direct contact between these two partners, e.g. via a slight press fit. In order to reduce the resource contribution of the stator laminated core, the outer diameter of the webs can be extended only as far outwards as necessary, i.e. up to the radial height of the iron core of the coil assemblies. This can significantly reduce the material required for the stator laminated core. This can have cost, weight and environmental ( CO2e ) advantages compared to the standard designs mentioned above. The concept thus enables very simple, pure separation of materials.

Das den Stator bzw. das Statorblechpaket aufnehmende Gehäuse kann einen entsprechenden Innendurchmesser für Flächen der Drehmomentabstützung aufweisen. Damit die Spulenanordnung ausreichend Platz haben kann, können in das Gehäuse Vertiefungen eingearbeitet werden. Dies kann nicht nur zu einer Bauraumverringerung führen, sondern können die so entstehenden Lücken zwischen den Spulen mit Eisenkern, dem Statorblechpaket und der Gehäusewandung für eine direkte Wicklungskühlung verwenden werden, d. h. hier kann ein Kühlmedium direkt entlang der Spulen fließen und die Wärme abführen und damit die Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine deutlich erhöhen. Außerdem kann durch den geschlossenen Innendurchmesser des Stators sichergestellt werden, dass kein Kühlmedium in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangen kann und somit hohe Reibungsverluste erzeugt werden. Dieser glatte Innendurchmesser kann zudem den Vorteil haben, dass die Luftreibungsverluste zwischen Rotor und Stator minimal sind. Diese können sich damit z. B. hervorragend für sehr hoch drehende elektrische Maschinen eignen.The housing that houses the stator or stator core can have an appropriate inner diameter for torque support surfaces. Recesses can be machined into the housing to ensure sufficient space for the coil arrangement. This not only reduces the installation space, but also allows the resulting gaps between the coils with iron cores, the stator core, and the housing wall to be used for direct winding cooling. This means that a cooling medium can flow directly along the coils and dissipate heat, thereby significantly increasing the performance of the electrical machine. Furthermore, the closed inner diameter of the stator ensures that no cooling medium can enter the air gap between the rotor and stator, which could cause high friction losses. This smooth inner diameter can also have the advantage of minimizing air friction losses between the rotor and stator. These machines are therefore ideal for very high-speed electrical machines, for example.

Ferner wird eine elektrische Maschine (für ein Kraftfahrzeug) bereitgestellt, die den oben beschriebenen Stator umfasst.Furthermore, an electric machine (for a motor vehicle) is provided which comprises the stator described above.

Die elektrische Maschine kann einen Rotor umfassen, wobei der Stator den Rotor zumindest umfangseitig bzw. in Umfangsrichtung (des Rotors) umgeben kann.The electric machine may comprise a rotor, wherein the stator may surround the rotor at least circumferentially or in the circumferential direction (of the rotor).

Der Rotor kann eine Rotorwelle aufweisen. Der Rotor kann ein Rotorblechpaket aufweisen, das die Rotorwelle umgeben kann. Die Rotorwelle kann in einer zentralen Öffnung des Rotorblechpaket aufgenommen sein.The rotor may have a rotor shaft. The rotor may have a rotor core that may surround the rotor shaft. The rotor shaft may be received in a central opening of the rotor core.

Das oben mit Bezug zum Stator Beschriebene gilt analog auch für die elektrische Maschine und umgekehrt.What was described above with reference to the stator also applies analogously to the electrical machine and vice versa.

Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, das die oben beschriebene elektrische Maschine umfasst.Furthermore, a motor vehicle is provided which comprises the electric machine described above.

Das Kraftfahrzeug kann ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug sein. Die elektrische Maschine kann als Traktionsmotor bzw. Traktionsmaschine des Kraftfahrzeugs ausgeführt sein.The motor vehicle may be an electrically powered motor vehicle. The electric machine may be designed as a traction motor or traction machine of the motor vehicle.

Das Kraftfahrzeug kann eine elektrische Quelle, z. B. eine Traktionsbatterie, zum Beaufschlagen der mehreren Spulenanordnungen des Stators (bzw. der Spulen der mehreren Spulenanordnungen) mit elektrischer Energie und/oder über zumindest einen Umrichter mit einem Wechselstrom umfassen.The motor vehicle may comprise an electrical source, e.g., a traction battery, for supplying the plurality of coil assemblies of the stator (or the coils of the plurality of coil assemblies) with electrical energy and/or with an alternating current via at least one inverter.

Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, oder ein Nutzfahrzeug, wie z. B. einen Lastkraftwagen, handeln.The motor vehicle may be a passenger car, in particular an automobile, or a commercial vehicle, such as a truck.

Das oben mit Bezug zum Stator und zur elektrischen Maschine Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.What has been described above with reference to the stator and the electric machine also applies analogously to the motor vehicle and vice versa.

Nachfolgend wird eine optionale Ausführungsform mit Bezug zu 1 bis 4 beschrieben.

  • 1 zeigt schematisch eine Schrägansicht eines Statorblechpakets eines offenbarungsgemäßen Stators,
  • 2 zeigt schematisch eine Schrägansicht des Statorblechpakets mit mehreren Spulenanordnungen,
  • 3 zeigt schematisch eine Schrägansicht des Stators, und
  • 4 zeigt schematisch einen vergrößerten Ausschnitt des Stators in einer Querschnittsansicht.
Below is an optional embodiment with reference to 1 to 4 described.
  • 1 shows schematically an oblique view of a stator laminated core of a stator according to the disclosure,
  • 2 shows a schematic oblique view of the stator core with several coil arrangements,
  • 3 shows schematically an oblique view of the stator, and
  • 4 shows schematically an enlarged section of the stator in a cross-sectional view.

1 zeigt lediglich schematisch das Statorblechpaket 1, das einen hohlzylindrischen Grundkörper 2 und mehrere Stege 5 aufweist. 1 shows only schematically the stator laminated core 1, which has a hollow cylindrical base body 2 and several webs 5.

Die mehrere Stege 5 sind in Umfangsrichtung des Statorblechpakets 1 beabstandet zueinander an einer Außenfläche 4 des Grundkörpers 1 ausgebildet und erstrecken sich jeweils in einer axialen Richtung des Statorblechpakets 1 entlang der Außenfläche 4.The plurality of webs 5 are formed spaced apart from one another in the circumferential direction of the stator laminated core 1 on an outer surface 4 of the base body 1 and each extend in an axial direction of the stator laminated core 1 along the outer surface 4.

Nuten 6 sind zwischen den mehreren Stegen 5 (bzw. durch die Stege 5) ausgebildet und bilden Aufnahmen für Spulenanordnungen.Grooves 6 are formed between the plurality of webs 5 (or through the webs 5) and form receptacles for coil arrangements.

Eine Innenfläche 3 des Grundkörpers 2 kann konturlos und/oder glatt ausgebildet sein.An inner surface 3 of the base body 2 can be contourless and/or smooth.

2 zeigt das Statorblechpaket 1 aus 1 und ferner Spulenanordnungen 10, die jeweils in einem der durch die Nuten 6 gebildeten Aufnahmen aufgenommen bzw. gefüllt sind. Anders ausgedrückt, die Anzahl an Spulenanordnungen 10 entspricht der Anzahl an Nuten 6, sodass jede Nut 6 durch eine Spulenanordnung 10 gefüllt ist. 2 shows the stator core 1 from 1 and further coil assemblies 10, each of which is received or filled in one of the receptacles formed by the slots 6. In other words, the number of coil assemblies 10 corresponds to the number of slots 6, so that each slot 6 is filled by a coil assembly 10.

3 zeigt den Stator 50, der ein Statorgehäuse 20 und die in 2 gezeigte Anordnung aus dem Statorblechpaket 1 und den Spulenanordnungen 10 umfasst, wobei das Statorblechpaket 1 im Statorgehäuse 20 aufgenommen ist. Es ist denkbar, dass das Statorgehäuse 20 z. B. als Teil einer Gehäusestruktur des Stators 50 ausgestaltet ist, wobei das Statorgehäuse 20 zur Aufnahme des Statorblechpakets 1 vorgesehen sein kann. 3 shows the stator 50, which has a stator housing 20 and the 2 shown arrangement comprising the stator laminated core 1 and the coil assemblies 10, wherein the stator laminated core 1 is accommodated in the stator housing 20. It is conceivable that the stator housing 20 is designed, for example, as part of a housing structure of the stator 50, wherein the stator housing 20 can be provided for receiving the stator laminated core 1.

Die mehreren Stege 5 stehen jeweils (z. B. in radialer Richtung des Stators 50 nach außen) in Richtung des Statorgehäuses 20 ab und liegen am Statorgehäuse 20 an, wobei die Nuten 6 zumindest einseitig durch das Statorgehäuse 20 geschlossen sind und die Aufnahmen für die Spulenanordnungen 10 bilden. Wie in 3 gezeigt, können die Aufnahmen abschnittsweise durch Vertiefungen 21 im Statorgehäuse 20 gebildet sein.The plurality of webs 5 each protrude (e.g. outwards in the radial direction of the stator 50) in the direction of the stator housing 20 and bear against the stator housing 20, wherein the slots 6 are closed at least on one side by the stator housing 20 and form the receptacles for the coil arrangements 10. As in 3 As shown, the receptacles can be formed in sections by recesses 21 in the stator housing 20.

Es ist denkbar, dass die 1 bis 3 eine Reihenfolge einer Montage (d. h. ein Montageverfahren) des Stators 50 darstellen. Zunächst wird das Statorblechpaket 1 bereitgestellt (1), dann werden die mehreren Spulenanordnungen 10 in die Aufnahmen eingesetzt (2), und schließlich wird das Statorblechpaket 1 mit den mehreren Spulenanordnungen 10 in das Statorgehäuse 20 eingesetzt, sodass das Statorgehäuse 20 das Statorblechpaket umfangseitig umgibt (3).It is conceivable that the 1 to 3 represent an assembly sequence (ie, an assembly method) of the stator 50. First, the stator core 1 is provided ( 1 ), then the plurality of coil assemblies 10 are inserted into the receptacles ( 2 ), and finally, the stator core 1 with the multiple coil arrangements 10 is inserted into the stator housing 20, so that the stator housing 20 surrounds the stator core on its circumference ( 3 ).

In 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts des Stators 50 gezeigt, in dem zu sehen ist, dass die mehreren Spulenanordnungen 10 jeweils einen Metallkern 11, z. B. einen Eisenkern oder ein separates Blechpaket, und eine Spule 12, die um den Metallkern 11 gewickelt ist, aufweisen können.In 4 is an enlarged view of a section of the stator 50, in which it can be seen that the plurality of coil assemblies 10 can each have a metal core 11, e.g., an iron core or a separate laminated core, and a coil 12 wound around the metal core 11.

Die mehreren Spulenanordnungen 10 können jeweils als vormontiertes Modul ausgestaltet sein. Die jeweilige Spule 12 kann z. B. eine Endloswicklung sein.The multiple coil arrangements 10 can each be configured as a preassembled module. The respective coil 12 can, for example, be a continuous winding.

Der jeweilige Metallkern 11 kann in einem direkten Kontakt mit dem Statorblechpaket 1 und/oder jeweils zwei der mehreren Stege 5 stehen. Beispielsweise kann der Metallkern 11 und damit die jeweilige Spulenanordnung 10 zwischen zwei Stegen 5 verspannt und/oder, z. B. mittels einer Presspassung, verpresst sein.The respective metal core 11 can be in direct contact with the stator core 1 and/or two of the plurality of webs 5. For example, the metal core 11 and thus the respective coil arrangement 10 can be clamped between two webs 5 and/or pressed, e.g., by means of a press fit.

Die mehreren Stege 5 können jeweils eine Mindesthöhe aufweisen, sodass der Metallkern 11 einer benachbarten Spulenanordnung 10 (d. h. einer Spulenanordnung 10, die benachbart zum jeweiligen Steg 5 der mehreren Stege 5 angeordnet ist) entlang einer gesamten Breite und/oder Höhe des Metallkerns 11 in einem direkten Kontakt mit dem jeweiligen Steg 5 steht.The plurality of webs 5 may each have a minimum height such that the metal core 11 of an adjacent coil arrangement 10 (i.e., a coil arrangement 10 arranged adjacent to the respective web 5 of the plurality of webs 5) is in direct contact with the respective web 5 along an entire width and/or height of the metal core 11.

Innerhalb der Aufnahmen können Lücken 30 (bzw. Kavitäten) zwischen dem Statorgehäuse 20 und den mehreren Spulenanordnungen 10 und Lücken 31 zwischen dem Grundkörper 2 und den mehreren Spulenanordnungen 10 ausgebildet sein, wobei die Lücken 30 z. B. innerhalb der Vertiefungen 21 des Statorgehäuses 20 ausgebildet sein können. Es ist denkbar, diese Lücken 30, 31 als Kühlmittelkanäle vorzusehen, d. h. Kühlmittel durch die Lücken 30, 31 durchzuleiten, um so die mehreren Spulenanordnungen 10 bzw. die Spulen 12 im Betrieb direkt kühlen können.Within the receptacles, gaps 30 (or cavities) can be formed between the stator housing 20 and the plurality of coil assemblies 10, and gaps 31 can be formed between the base body 2 and the plurality of coil assemblies 10, wherein the gaps 30 can be formed, for example, within the recesses 21 of the stator housing 20. It is conceivable to provide these gaps 30, 31 as coolant channels, i.e., to pass coolant through the gaps 30, 31 in order to directly cool the plurality of coil assemblies 10 or the coils 12 during operation.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
StatorblechpaketStator lamination stack
22
GrundkörperBasic body
33
Innenfläche des GrundkörpersInner surface of the base body
44
Außenfläche des GrundkörpersOuter surface of the base body
55
StegeFootbridges
66
Nutengrooves
1010
SpulenanordnungenCoil arrangements
1111
MetallkerneMetal cores
1212
SpulenWash
2020
StatorgehäuseStator housing
2121
VertiefungenDeepenings
30, 3130, 31
LückenGaps
5050
Statorstator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2008 025 512 A1 [0005]DE 10 2008 025 512 A1 [0005]
  • US 2008/0191576 A1 [0006]US 2008/0191576 A1 [0006]
  • DE 10 2021 002 941 A1 [0007]DE 10 2021 002 941 A1 [0007]

Claims (10)

Stator (50) für eine elektrische Maschine, wobei der Stator (50) umfasst: - ein Statorgehäuse (20), und - ein Statorblechpaket (1), das im Statorgehäuse (20) aufgenommen ist, wobei das Statorblechpaket (1) aufweist: - einen hohlzylindrischen Grundkörper (2); und - mehrere Stege (5), die in Umfangsrichtung des Statorblechpakets (1) beabstandet zueinander an einer Außenfläche (4) des Grundkörpers (1) ausgebildet sind und sich jeweils in einer axialen Richtung des Statorblechpakets (1) entlang der Außenfläche (4) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Stege (5) jeweils in Richtung des Statorgehäuses (20) abstehen und am Statorgehäuse (20) anliegen, wobei Nuten (6), die zwischen den mehreren Stegen (5) ausgebildet sind, zumindest einseitig durch das Statorgehäuse (20) geschlossen sind und Aufnahmen für Spulenanordnungen (10) bilden.Stator (50) for an electrical machine, wherein the stator (50) comprises: - a stator housing (20), and - a stator laminated core (1) which is received in the stator housing (20), wherein the stator laminated core (1) has: - a hollow cylindrical base body (2); and - a plurality of webs (5) which are formed at a distance from one another in the circumferential direction of the stator laminated core (1) on an outer surface (4) of the base body (1) and each extend in an axial direction of the stator laminated core (1) along the outer surface (4), characterized in that the plurality of webs (5) each protrude in the direction of the stator housing (20) and bear against the stator housing (20), wherein grooves (6) which are formed between the plurality of webs (5) are closed at least on one side by the stator housing (20) and form receptacles for coil arrangements (10). Stator (50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (50) umfasst: - mehrere Spulenanordnungen (10), die jeweils in einem der Aufnahmen aufgenommen sind, wobei die mehreren Spulenanordnungen (10) jeweils einen Metallkern (11) und eine Spule (12), die um den Metallkern (11) gewickelt ist, aufweisen.Stator (50) after Claim 1 , characterized in that the stator (50) comprises: - a plurality of coil assemblies (10), each of which is received in one of the receptacles, the plurality of coil assemblies (10) each having a metal core (11) and a coil (12) wound around the metal core (11). Stator (50) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Spulenanordnungen (10) jeweils als vormontiertes Modul ausgestaltet sind und die jeweilige Spule (12) eine Endloswicklung ist.Stator (50) after Claim 2 , characterized in that the plurality of coil arrangements (10) are each designed as a pre-assembled module and the respective coil (12) is an endless winding. Stator (50) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallkern (11) in einem direkten Kontakt mit dem Statorblechpaket (1) und/oder jeweils zwei der mehreren Stege (5) steht.Stator (50) after Claim 2 or 3 , characterized in that the metal core (11) is in direct contact with the stator laminated core (1) and/or two of the plurality of webs (5). Stator (50) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Stege (5) jeweils eine Mindesthöhe aufweisen, sodass der Metallkern (11) einer benachbarten Spulenanordnung (10) der mehreren Spulenanordnungen (10) entlang einer gesamten Breite und/oder Höhe des Metallkerns (11) in einem direkten Kontakt mit dem jeweiligen Steg (5) der mehreren Stege (5) steht.Stator (50) according to one of the Claims 2 until 4 , characterized in that the plurality of webs (5) each have a minimum height, so that the metal core (11) of an adjacent coil arrangement (10) of the plurality of coil arrangements (10) is in direct contact with the respective web (5) of the plurality of webs (5) along an entire width and/or height of the metal core (11). Stator (50) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Aufnahmen Lücken (30,31) zwischen dem Statorgehäuse (20 und den mehreren Spulenanordnungen (10) und zwischen dem Grundkörper (2) und den mehreren Spulenanordnungen (10) ausgebildet sind, wobei die Lücken (30, 31) als Kühlmittelkanäle vorgesehen sind.Stator (50) according to one of the Claims 2 until 5 , characterized in that gaps (30, 31) are formed within the receptacles between the stator housing (20) and the plurality of coil arrangements (10) and between the base body (2) and the plurality of coil arrangements (10), wherein the gaps (30, 31) are provided as coolant channels. Stator (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen abschnittsweise durch Vertiefungen (21) im Statorgehäuse (20) gebildet sind.Stator (50) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the receptacles are formed in sections by recesses (21) in the stator housing (20). Stator (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenfläche (3) des Grundkörpers (2) konturlos und/oder glatt ausgebildet ist.Stator (50) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that an inner surface (3) of the base body (2) is contourless and/or smooth. Elektrische Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine den Stator (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.Electrical machine, characterized in that the electrical machine has the stator (50) according to one of the Claims 1 until 8 includes. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug die elektrische Maschine nach Anspruch 9 umfasst.Motor vehicle, characterized in that the motor vehicle has the electrical machine according to Claim 9 includes.
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