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DE102024206275A1 - Stator with cooling openings, electric machine and motor vehicle - Google Patents

Stator with cooling openings, electric machine and motor vehicle

Info

Publication number
DE102024206275A1
DE102024206275A1 DE102024206275.8A DE102024206275A DE102024206275A1 DE 102024206275 A1 DE102024206275 A1 DE 102024206275A1 DE 102024206275 A DE102024206275 A DE 102024206275A DE 102024206275 A1 DE102024206275 A1 DE 102024206275A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
screw
stator lamination
opening
coolant
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE102024206275.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Peer-Ole Gronwald
Stefan Grützner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102024206275.8A priority Critical patent/DE102024206275A1/en
Publication of DE102024206275A1 publication Critical patent/DE102024206275A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/03Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine Elektromaschine (2) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs (3). Der Stator (1) weist ein Statorblechpaket (5) aus Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) auf, welches durch Befestigungsschrauben (12) mit Kühlmittelleitungen (13) und ersten Auslassöffnungen (14) zusammengehalten sind. Erfindungsgemäß sind die Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) derart zueinander ausgerichtet, dass erste Öffnungen (15) gebildet sind, durch welche aus den ersten Auslassöffnungen (14) strömendes Kühlmittel an einen Statorrücken des Stators (1) leitbar ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Elektromaschine (2) und ein Kraftfahrzeug (3) The present invention relates to a stator (1) for an electric machine (2) for powering a motor vehicle (3). The stator (1) has a stator lamination stack (5) made up of stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c), which is held together by fastening screws (12) with coolant lines (13) and first outlet openings (14). According to the invention, the stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c) are aligned with each other such that first openings (15) are formed through which coolant flowing from the first outlet openings (14) can be directed to a stator back of the stator (1). The invention further relates to an electric machine (2) and a motor vehicle (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem.The present invention relates to a stator for an electric machine for powering a motor vehicle. The invention further relates to an electric machine for powering a motor vehicle and to a motor vehicle with an electric drive system.

Es sind Statoren für Elektromaschinen zum Antreiben von Kraftfahrzeugen bekannt, bei welchen Kühlvorrichtungen zum Kühlen des Stators vorgesehen sind. Die Kühlvorrichtungen weisen Kühlmittelleitungen zum Durchleiten eines Kühlmittels, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, auf, welche beispielsweise als Kühlmittelrohre, insbesondere aus Stahl, ausgebildet sind. Über die Kühlmittelleitungen ist ein Kühlmittel, wie beispielsweise gekühltes Öl, gezielt zu einem Statorrücken des Stators sowie zu Wickelköpfen einer Statorwicklung des Stators leitbar. Hierfür können die Kühlmittelrohre mit einer oder mehreren Sprühdüsen zum Versprühen des Kühlmittels fluidkommunizierend gekoppelt sein.Stators for electric motor vehicles are known in which cooling devices are provided for cooling the stator. These cooling devices include coolant lines for conveying a coolant, in particular a cooling liquid, which are designed, for example, as coolant pipes, especially made of steel. A coolant, such as cooled oil, can be directed via these coolant lines to a specific point on the stator and to the winding heads of a stator winding. For this purpose, the coolant pipes can be coupled to one or more spray nozzles for atomizing the coolant.

Das Dokument DE 10 2019 215 693 A1 offenbart einen Stator, bei welchem die Kühlmittelleitungen durch Hohlschrauben gebildet sind. Über die Hohlschrauben ist das Kühlmittel zum Kühlen des Stators in axialer Richtung durch den Stator durchleitbar. Die Kühlmittelleitung erstreckt sind entlang einer Schraubenlängsachse der Hohlschraube und weist an einer Schraubenspitze der Hohlschraube eine Einlassöffnung zum Einleiten des Kühlmittels sowie an einem Schraubenkopfende der Hohlschraube eine Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels auf. Ein Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und der Hohlschraube ist somit über eine Schraubenwandung der Hohlschraube bereitgestellt.The document DE 10 2019 215 693 A1 Disclosing a stator in which the coolant lines are formed by hollow screws, the coolant can be conveyed axially through the stator via these hollow screws. The coolant line extends along the longitudinal axis of the hollow screw and has an inlet opening at one screw tip for introducing the coolant and an outlet opening at one screw head end for releasing the coolant. Heat transfer between the coolant and the hollow screw is thus provided via a screw wall of the hollow screw.

Aus den Dokumenten JP 6 833 652 B2 und JP 6 767 962 B2 sind Statoren bekannt, die ebenfalls Hohlschrauben zum Durchleiten eines Kühlmittels aufweisen. Über die Hohlschrauben ist der Stator an einem Maschinengehäuse einer Elektromaschine befestigbar. Die Kühlmittelleitung weist in einem Schraubenkopfbereich der Hohlschraube eine sich in radialer Richtung erstreckende erste Auslassöffnung auf. Über eine an der ersten Auslassöffnung angeordnete Zwischenscheibe mit einer sich in radialer Richtung erstreckenden Auslassbohrung soll eine gezielte Weiterleitung des Kühlmittels von der Auslassöffnung in Richtung einer Statorlängsachse des Stators gewährleistet werden. Ferner sind in einer zentralen Statorblechscheibe eines Statorblechpakets des Stators mehrere Kühlmittelkanäle ausgebildet, welche sich von einer Schraubenbohrung zu einem Statorrücken des Statorblechpakets erstrecken. Zur gezielten Bereitstellung von Kühlmittel an der zentralen Statorblechscheibe weist die Hohlschraube eine sich in radialer Richtung erstreckende zweite Auslassöffnung auf.From the documents JP 6 833 652 B2 and JP 6 767 962 B2 Stators are known that also feature hollow screws for guiding a coolant. The stator can be attached to the housing of an electric machine via these hollow screws. The coolant line has a first outlet opening extending radially in the screw head region of the hollow screw. An intermediate washer with a radially extending outlet bore, located at the first outlet opening, ensures the controlled flow of coolant from the outlet opening along a longitudinal axis of the stator. Furthermore, several coolant channels are formed in a central stator lamination disk of a stator lamination stack, extending from a screw bore to a stator lamination back of the stack. To provide coolant to the central stator lamination disk, the hollow screw has a second outlet opening extending radially.

Bekannte Statoren haben den Nachteil, dass diese oftmals eine unzureichende Kühlung des Stators aufweisen und mitunter sehr aufwendig in der Herstellung sind. Durch die Bereitstellung von mittleren Statorblechscheiben im Statorblechpaket, die anders ausgebildet sind als die übrigen Statorblechscheiben des Statorblechpakets, sowie durch zusätzliche Zwischenscheiben mit Auslassbohrungen ist eine Teileanzahl erhöht sowie die Montage erschwert. Durch zusätzliche Kühlkanäle in den Statorblechscheiben ist zudem ein magnetischer Fluss durch den Statorgrundkörper negativ beeinflusst, sodass die Leistung des Stators herabgesetzt ist.Common stators suffer from the disadvantage of often inadequate cooling and sometimes very complex manufacturing processes. The inclusion of intermediate stator laminations within the stator core, which differ in design from the other laminations, along with additional intermediate laminations featuring exhaust holes, increases the number of parts and complicates assembly. Furthermore, the additional cooling channels in the stator laminations negatively impact the magnetic flux through the stator core, thus reducing the stator's performance.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Stator für eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stator für eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise eine reduzierte Anzahl unterschiedlich ausgebildeter Teile aufweisen und/oder eine verbesserte Kühlung des Stators bereitstellen.It is therefore an object of the present invention to eliminate, or at least partially eliminate, the disadvantages described above in a stator for an electric motor for powering a motor vehicle. In particular, it is an object of the present invention to provide a stator for an electric motor for powering a motor vehicle, an electric motor for powering a motor vehicle, and a motor vehicle with an electric drive system that, in a simple and cost-effective manner, have a reduced number of differently designed parts and/or provide improved cooling of the stator.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch einen Stator für eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebssystem mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Stator beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektromaschine sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The aforementioned problem is solved by the claims. Accordingly, the problem is solved by a stator for an electric machine for driving a motor vehicle with the features of independent claim 1, by an electric machine for driving a motor vehicle with the features of dependent claim 9, and by a motor vehicle with an electric drive system with the features of dependent claim 10. Further features and details of the invention will become apparent from the dependent claims, the description, and the drawings. Features and details described in connection with the stator according to the invention naturally also apply in connection with the electric machine and the motor vehicle according to the invention, and vice versa, so that the disclosure regarding the individual aspects of the invention always makes, or can make, reciprocal references.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Stator für eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs gelöst. Der Stator weist ein sich entlang einer Statorlängsachse erstreckendes Statorblechpaket aus mehreren koaxial zueinander angeordneten Statorblechscheiben mit mehreren im Statorblechpaket ausgebildeten Statornuten und eine in den Statornuten angeordnete Statorwicklung auf. An den Statorblechscheiben sind in Umfangsrichtung verteilt mehrere Schraubbereiche mit einer zentralen Durchführung derart angeordnet, dass die zentralen Durchführungen eine gemeinsame Befestigungsdurchführung zum Durchführen einer Befestigungsschraube bilden. In einer Befestigungsdurchführung ist eine erste Befestigungsschraube angeordnet, die eine Kühlmittelleitung zum Durchleiten von Kühlmittel aufweist, wobei die Kühlmittelleitung in einem mittleren Schraubenbereich der ersten Befestigungsschraube eine erste Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels aufweist. Zwischen einer ersten Statorblechscheibe und einer dritten Statorblechscheibe ist eine zweite Statorblechscheibe angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Statorblechscheiben derart zueinander angeordnet, dass zwischen der ersten Statorblechscheibe und der dritten Statorblechscheibe die gemeinsame Befestigungsdurchführung in radialer Richtung eine erste Öffnung aufweist.According to a first aspect of the invention, the problem is solved by a stator for an electric machine for driving a motor vehicle. The stator has a stator lamination stack extending along a longitudinal stator axis, consisting of several coaxially arranged stator laminations. The stator laminations consist of several stator slots formed in the stator lamination stack and a stator winding arranged in the stator slots. Several screw areas with a central through-hole are arranged circumferentially distributed on the stator laminations such that the central through-holes form a common mounting passage for a mounting screw. A first mounting screw is arranged in a mounting passage, which has a coolant line for conveying coolant, wherein the coolant line has a first outlet opening for releasing the coolant in a central screw area of the first mounting screw. A second stator lamination is arranged between a first stator lamination and a third stator lamination. According to the invention, the stator laminations are arranged relative to each other such that the common mounting passage has a first opening in the radial direction between the first stator lamination and the third stator lamination.

Das Statorblechpaket ist aus den koaxial zur Statorlängsachse angeordneten Statorblechscheiben zusammengesetzt. Die Statorblechscheiben weisen vorzugsweise ein Elektroblech auf oder sind aus einem Elektroblech gebildet. Ferner weisen die Statorblechscheiben auf den Scheibengrundflächen vorzugsweise eine elektrische Isolierung, wie beispielsweise eine Beschichtung, Backlack oder dergleichen auf. Somit sind benachbarte Statorblechscheiben voneinander elektrisch isoliert. Vorzugsweise sind die Statorblechscheiben vollständig mit einer elektrischen Isolierung umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann zwischen zwei Statorblechscheiben ein elektrischer Isolator, wie beispielsweise Papier oder dergleichen, angeordnet sein.The stator lamination stack is composed of stator lamination disks arranged coaxially to the stator's longitudinal axis. The stator lamination disks preferably comprise or are formed from electrical steel. Furthermore, the stator lamination disks preferably have electrical insulation on their base surfaces, such as a coating, varnish, or the like. Thus, adjacent stator lamination disks are electrically insulated from one another. Preferably, the stator lamination disks are completely surrounded by electrical insulation. Alternatively or additionally, an electrical insulator, such as paper or the like, can be arranged between two stator lamination disks.

In den Statorblechscheiben sind jeweils mehrere Nuten ausgebildet, welche im zusammengesetzten Zustand des Statorblechpakets fluchtend zueinander angeordnet sind und somit die Statornuten bilden. In den Statornuten ist die Statorwicklung angeordnet. Die Statorwicklung ist mehrphasig, vorzugsweise dreiphasig, ausgebildet. An Blechpaketstirnseiten des Blechpakets weist die Statorwicklung jeweils einen Wickelkopf auf. Die Statorwicklung kann aus mehreren Endlosdrähten oder Hairpins, wie beispielsweise I-Pins oder U-Pins, gebildet sein. Die Statorwicklung weist vorzugsweise Kupfer mit einer elektrischen Ummantelung auf. Each stator lamination disk has several slots formed, which, when the stator core is assembled, are aligned with each other, thus forming the stator slots. The stator winding is arranged in these slots. The stator winding is multiphase, preferably three-phase. At each end face of the stator core, the stator winding has a winding head. The stator winding can consist of several continuous wires or hairpins, such as I-pins or U-pins. The stator winding preferably has copper with an electrical sheath.

Die Statorblechscheiben weisen jeweils mehrere Schraubbereiche mit jeweils einer zentralen Durchführung auf. Die Schraubbereiche weisen vorzugsweise in radialer Richtung einen Überstand gegenüber benachbarten Umfangsbereichen der Statorblechscheibe auf. Somit ist gewährleistet, dass die Befestigungsschrauben einen geringeren Einfluss auf den magnetischen Fluss durch den Statorgrundkörper aufweisen. Die zentralen Durchführungen sind im zusammengesetzten Zustand des Statorblechpakets koaxial zur zentralen Durchführung des Schraubbereichs weiterer Statorblechscheiben das Statorblechpakets angeordnet. Durch die koaxiale Anordnung der zentralen Durchführungen sind die gemeinsamen Befestigungsdurchführungen gebildet.The stator laminations each have several screw areas, each with a central through-hole. These screw areas preferably project radially beyond adjacent circumferential areas of the stator lamination. This ensures that the fastening screws have a minimal impact on the magnetic flux through the stator core. In the assembled state of the stator lamination stack, the central through-holes are arranged coaxially with the central through-holes of the screw areas of other stator laminations within the stack. This coaxial arrangement of the central through-holes forms the common mounting points.

Die Statorblechscheiben sind vorzugsweise zum Blechpaket miteinander verpresst und/oder durch die gemeinsamen Befestigungsdurchführungen geführten Befestigungsschreiben als Statorgrundkörper zusammengehalten. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Statorgrundkörper über die Befestigungsschrauben an einem Maschinengehäuse der Elektromaschine gehalten ist.The stator laminations are preferably pressed together to form the lamination stack and/or held together as the stator core by means of common mounting holes. According to the invention, the stator core can be held to a machine housing of the electric machine by means of the mounting screws.

In den gemeinsamen Befestigungsdurchführungen ist jeweils eine Befestigungsschraube angeordnet. Von den Befestigungsschrauben ist wenigstens eine Befestigungsschraube als erste Befestigungsschraube ausgebildet. Dies ist vorzugsweise eine Befestigungsschraube, die im eingebauten Zustand der Elektromaschine oberhalb des Rotors der Elektromaschine angeordnet ist. Vorzugsweise sind mehrere der Befestigungsschrauben als erste Befestigungsschraube ausgebildet. Besonders bevorzugt weist der Stator drei Befestigungsschrauben auf. Weiter bevorzugt sind alle Befestigungsschrauben als erste Befestigungsschraube ausgebildet.Each of the common mounting holes has a mounting screw. At least one of these mounting screws is designed as the first mounting screw. This is preferably a mounting screw that, in the installed state of the electric machine, is located above the rotor of the electric machine. Preferably, several of the mounting screws are designed as the first mounting screw. Particularly preferably, the stator has three mounting screws. More preferably, all mounting screws are designed as the first mounting screw.

Die erste Befestigungsschraube weist die Kühlmittelleitung zum Durchleiten des Kühlmittels auf. Die Kühlmittelleitung ist vorzugsweise als zentraler Kanal ausgebildet, welcher sich koaxial zur Schraubenlängsachse der Befestigungsschraube erstreckt. Die Kühlmittelleitung weist vorzugsweise einen runden oder ovalen Querschnitt auf. In dem mittleren Bereich, welcher zwischen einem Schraubenkopf der Befestigungsschraube und einem Schraubenfußbereich der Befestigungsschraube ausgebildet ist, ist die erste Auslassöffnung angeordnet. Die erste Auslassöffnung ist fluidkommunizierend mit der Kühlmittelleitung gekoppelt. Vorzugsweise ist die erste Auslassöffnung durch eine sich von außen zur Kühlmittelleitung quer zur Schraubenlängsachse erstreckende Bohrung gebildet. Die Bohrung kann erfindungsgemäß in der Kühlmittelleitung enden oder sich durch die Kühlmittelleitung hindurch erstrecken und an einer der ersten Auslassöffnung entgegengesetzten Seite der Befestigungsschraube eine zweite Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels bilden. Demnach kann die Bohrung als Sackloch oder als Durchgangsbohrung ausgebildet sein. Ferner weist die erste Befestigungsschraube vorzugsweise eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung auf. Die Einlassöffnung kann beispielsweise am Schraubenkopfbereich oder/oder am Schraubenfußbereich ausgebildet sein, sodass erfindungsgemäß auch zwei Einlassöffnungen an entgegengesetzten Schraubenenden vorgesehen sein können.The first fastening screw has a coolant line for conveying the coolant. The coolant line is preferably designed as a central channel extending coaxially to the longitudinal axis of the fastening screw. The coolant line preferably has a round or oval cross-section. The first outlet opening is located in the central area formed between the screw head and the screw base of the fastening screw. The first outlet opening is fluidly coupled to the coolant line. Preferably, the first outlet opening is formed by a bore extending from the outside to the coolant line transversely to the longitudinal axis of the screw. According to the invention, the bore can terminate in the coolant line or extend through the coolant line and form a second outlet opening on the side of the fastening screw opposite the first outlet opening for releasing the coolant. Accordingly, the bore can be designed as a blind hole or a through hole. Furthermore, the first fastening screw has Preferably, an inlet opening is provided for introducing the coolant into the coolant line. The inlet opening can be formed, for example, in the screw head area and/or in the screw base area, so that, according to the invention, two inlet openings can also be provided at opposite screw ends.

Zwischen der ersten Statorblechscheibe und der dritten Statorblechscheibe ist die zweite Statorblechscheibe angeordnet. Erfindungsgemäß können mehrere erste Statorblechscheiben und/oder mehrere zweite Statorblechscheiben und/oder mehrere dritte Statorblechscheiben vorgesehen sein. Erfindungsgemäß sind die Statorblechscheiben derart zueinander angeordnet, dass die gemeinsame Befestigungsdurchführung zwischen der ersten Statorblechscheibe und der dritten Statorblechscheibe in radialer Richtung eine erste Öffnung aufweist. Mit anderen Worten weist die gemeinsame Befestigungsdurchführung im Bereich der zweiten Statorblechscheibe bzw. der mehreren zweiten Statorblechscheiben eine derartige Ausbildung auf, dass aus der gemeinsamen Befestigungsdurchführung bzw. der ersten Auslassöffnung der ersten Befestigungsschraube strömendes Kühlmittel zu einem Statorrücken des Statorblechpakets strömen kann.The second stator lamination is arranged between the first and third stator laminations. According to the invention, several first stator laminations and/or several second stator laminations and/or several third stator laminations can be provided. According to the invention, the stator laminations are arranged relative to one another such that the common mounting passage between the first and third stator laminations has a first opening in the radial direction. In other words, the common mounting passage in the region of the second stator lamination or the multiple second stator laminations is designed such that coolant flowing from the common mounting passage or the first outlet opening of the first mounting screw can flow to a stator back of the stator lamination stack.

Die erste Öffnung erstreckt sich vorzugsweise in radialer Richtung nach außen. Die erste Öffnung ist vorzugsweise durch eine derartige Anordnung der ersten Statorblechscheibe, zweiten Statorblechscheibe und dritten Statorblechscheibe gebildet, dass die zweite Statorblechscheibe zwischen dem Schraubbereich der ersten Statorblechscheibe und dem Schraubbereich der dritten Statorblechscheibe keinen Schraubbereich aufweist. Vorzugsweise weist die zweite Statorblechscheibe im Bereich der ersten Öffnung eine Ausbildung wie der überwiegende Umfang der Statorblechscheibe auf. Alternativ kann die zweite Statorblechscheibe im Bereich der Öffnung eine in Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung ausgerichtete Freimachung an dem Schraubbereich aufweisen, durch welche die zentrale Durchführung zum Statorrücken hin offen ist.The first opening preferably extends radially outwards. The first opening is preferably formed by an arrangement of the first, second, and third stator lamination disks such that the second stator lamination disk has no screw area between the screw area of the first stator lamination disk and the screw area of the third stator lamination disk. Preferably, the second stator lamination disk has a design similar to the majority of its circumference in the area of the first opening. Alternatively, the second stator lamination disk can have a circumferentially and/or radially oriented clearance at the screw area in the area of the opening, through which the central passage to the stator back is open.

Ein erfindungsgemäßer Stator hat gegenüber herkömmlichen Statoren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets erzielbar ist. Durch die erste Öffnung ist das durch die Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel auch zum Statorrücken des Stators leitbar, sodass eine gezielte Kühlung des Statorrückens erzielbar ist. Durch eine entsprechende Ausbildung der Statorblechscheiben ist zudem eine Variantenzahl der Statorblechscheiben derart reduzierbar, dass lediglich eine einzige Statorblechscheibenausbildung zum Herstellen des Statorblechpakets des erfindungsgemäßen Stators erforderlich ist. Überdies weist der erfindungsgemäße Stator eine kompakte Bauform, einen reduzierten Bauraumbedarf sowie ein geringeres Gesamtgewicht als herkömmliche Statoren auf.A stator according to the invention has the advantage over conventional stators that a particularly advantageous and efficient cooling of the stator lamination stack can be achieved using simple means and in a cost-effective manner. The coolant flowing through the coolant line can also be directed to the back of the stator via the first opening, thus enabling targeted cooling of this area. Furthermore, by appropriately designing the stator lamination disks, the number of disk variants can be reduced to such an extent that only a single disk design is required to manufacture the stator lamination stack of the stator according to the invention. Moreover, the stator according to the invention has a compact design, a reduced installation space requirement, and a lower overall weight than conventional stators.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Stator vorgesehen sein, dass die in den Statorblechscheiben ausgebildeten Schraubbereiche als Schraubaugen, die sich in radialer Richtung nach außen erstrecken, ausgebildet sind. Unter einem Schraubauge wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, die eine runde oder ovale Wandung aufweist, welche die zentrale Durchführung vollumfänglich oder teilumfänglich umgibt. Das Schraubauge kann erfindungsgemäß zumindest teilweise in einen ringförmigen Kernbereich der Statorblechscheibe integriert sein und in radialer Richtung von dem ringförmigen Kernbereich nach außen abstehen. Übergangsbereiche zwischen dem ringförmigen Kernbereich und dem Schraubauge sind vorzugsweise abgerundet ausgebildet. Die Statorblechscheiben sind vorzugsweise derart angeordnet, dass die zweite Statorblechscheibe zwischen einem Schraubauge der ersten Statorblechscheibe und einem Schraubauge der dritten Statorblechscheibe kein Schraubauge aufweist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist.According to a preferred embodiment of the invention, the screw areas formed in the stator laminations can be configured as screw eyes extending radially outwards. Within the scope of the invention, a screw eye is understood to be a device having a round or oval wall that fully or partially surrounds the central opening. According to the invention, the screw eye can be at least partially integrated into an annular core area of the stator lamination and project radially outwards from this core area. Transition areas between the annular core area and the screw eye are preferably rounded. The stator laminations are preferably arranged such that the second stator lamination has no screw eye between a screw eye of the first stator lamination and a screw eye of the third stator lamination. This has the advantage of providing particularly effective and efficient cooling of the stator lamination stack using simple and cost-efficient means.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass ein Achsabstand einer Mittelachse der zentralen Durchführung zur Statorlängsachse einem außerhalb der Schraubbereiche ausgebildeten Außenradius der Statorblechscheibe entspricht oder größer als der Außenradius ist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass sich die zentrale Durchführung des Schraubbereichs etwa zur Hälfte in den ringförmigen Kernbereich und zur Hälfte in den radial nach außen abstehenden Bereich des Schraubauges erstreckt oder in radialer Richtung weiter außen angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist. Zudem ist eine Beeinflussung des magnetischen Flusses des Statorblechpakets durch die Befestigungsschrauben reduziert.According to the invention, it is preferred that the center distance of the central axis of the central passage to the longitudinal axis of the stator corresponds to, or is greater than, the outer radius of the stator lamination disk formed outside the screw areas. In other words, it is preferred that the central passage of the screw area extends approximately halfway into the annular core area and halfway into the radially outwardly projecting area of the screw eye, or is arranged further outwards in the radial direction. This has the advantage that a particularly advantageous and efficient cooling of the stator lamination stack is provided using simple and cost-effective means. Furthermore, the influence of the fastening screws on the magnetic flux of the stator lamination stack is reduced.

Weiter bevorzugt ist die erste Auslassöffnung im Bereich der ersten Öffnung angeordnet. Die erste Befestigungsschraube ist demnach vorzugsweise derart ausgebildet, dass die erste Auslassöffnung und weiter bevorzugt auch eine etwaig vorgesehene zweite Auslassöffnung in axialer Richtung des Stators mit der ersten Öffnung einen Überlappungsbereich aufweisen. Vorzugsweise sind die erste Auslassöffnung und die erste Öffnung an derselben axialen Position des Stators oder einer dieser Position benachbarten axialen Position angeordnet. Somit ist gewährleistet, dass Kühlmittel direkt von der Kühlmittelleitung über die erste Auslassöffnung und die erste Öffnung zum Statorrücken strömbar ist. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist.Preferably, the first outlet opening is arranged in the area of the first opening. The first fastening screw is therefore preferably designed such that the first outlet opening, and preferably also any second outlet opening provided, have an overlap area with the first opening in the axial direction of the stator. Preferably, the first outlet opening and the first opening are located on the same The coolant is arranged in the axial position of the stator or in an axial position adjacent to it. This ensures that coolant can flow directly from the coolant line through the first outlet opening and the first opening to the back of the stator. This has the advantage of providing particularly effective and efficient cooling of the stator lamination stack in a simple and cost-efficient manner.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Stator vorgesehen sein, dass die Statorblechscheiben jeweils zwei Schraubbereiche aufweisen, wobei die Schraubbereiche in Umfangsrichtung einen Abstand von 120° aufweisen, wobei die zweite Statorblechscheibe um 120° verdreht zur ersten Statorblechscheibe ausgerichtet ist. Unter einem Abstand in Umfangsrichtung wird im Rahmen der Erfindung ein Winkel um die Statorlängsachse verstanden, welcher zwischen zwei Radien, welche auf die jeweiligen zentralen Durchführungen gerichtet sind, gebildet ist. Unter einer relativen Verdrehung wird im Rahmen der Erfindung eine relative Verdrehung um die Statorlängsachse verstanden. Die erste Statorblechscheibe und die dritte Statorblechscheibe können beispielsweise dieselbe Ausrichtung aufweisen. Alternativ kann die dritte Statorblechscheibe um 120° in die andere Richtung als die zweite Statorblechscheibe zur ersten Statorblechscheibe ausgerichtet sein. Auf diese Weise sind gleich mehrere erste Öffnungen bildbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist.In a particularly preferred embodiment of the invention, a stator can be provided with two screw areas, wherein the screw areas are spaced 120° apart circumferentially, and the second stator lamination is oriented at a 120° angle relative to the first stator lamination. Within the scope of the invention, a circumferential distance is understood to be an angle about the longitudinal axis of the stator formed between two radii directed towards the respective central feedthroughs. Within the scope of the invention, a relative rotation is understood to be a rotation about the longitudinal axis of the stator. The first and third stator laminations can, for example, have the same orientation. Alternatively, the third stator lamination can be oriented 120° in the opposite direction to the first stator lamination compared to the second stator lamination. In this way, several first openings can be formed. This has the advantage that a particularly advantageous and efficient cooling of the stator lamination stack is provided in a simple and cost-effective manner.

Vorzugsweise sind die Statorblechscheiben derart angeordnet, dass in Umfangsrichtung mehrere gemeinsame Befestigungsdurchführungen mit jeweils einer ersten Öffnung ausgebildet sind. Mit anderen Worten weist das Statorblechpaket in Umfangsrichtung verteilt mehrere gemeinsame Befestigungsdurchführungen auf, wobei zwei oder mehrere der gemeinsamen Befestigungsdurchführungen eine erste Öffnung aufweisen. Vorzugsweise sind die ersten Öffnungen in axialer Richtung voneinander beabstandet angeordnet. Besonders bevorzugt weist jede der gemeinsamen Befestigungsdurchführungen eine erste Öffnung auf. In den gemeinsamen Befestigungsdurchführungen mit erster Öffnung ist vorzugsweise jeweils eine erste Befestigungsschraube angeordnet, wobei die erste Auslassöffnung vorzugsweise in axialer Richtung auf derselben Höhe der ersten Öffnung oder der ersten Öffnung direkt benachbart angeordnet ist. Durch eine zusätzliche erste Öffnung ist eine bessere Verteilung des Kühlmittels am Statorrücken erzielbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist.Preferably, the stator laminations are arranged such that several common mounting holes, each with a first opening, are formed circumferentially. In other words, the stator lamination stack has several common mounting holes distributed circumferentially, with two or more of the common mounting holes having a first opening. Preferably, the first openings are spaced apart axially. Particularly preferably, each of the common mounting holes has a first opening. A first mounting screw is preferably arranged in each of the common mounting holes with a first opening, with the first outlet opening preferably located axially at the same level as the first opening or directly adjacent to the first opening. An additional first opening allows for better distribution of the coolant on the back of the stator. This has the advantage that a particularly effective and efficient cooling of the stator lamination stack is provided in a simple and cost-efficient manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die gemeinsame Befestigungsdurchführung in axialer Richtung von der ersten Öffnung beabstandet in radialer Richtung eine zweite Öffnung auf. Die zweite Öffnung ist vorzugsweise gemäß der ersten Öffnung ausgebildet. Weiter bevorzugt weisen eine oder mehrere der weiteren gemeinsamen Befestigungsdurchführungen eine derartige zweite Öffnung auf. Vorzugsweise ist die erste Befestigungsschraube derart ausgebildet, dass diese im Bereich der zweiten Öffnung eine zweite Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels aufweist. Durch eine zusätzliche zweite Öffnung ist eine bessere Verteilung des Kühlmittels am Statorrücken erzielbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist.According to a preferred embodiment of the invention, the common mounting bushing has a second opening spaced radially from the first opening in the axial direction. The second opening is preferably designed in the same way as the first opening. More preferably, one or more of the further common mounting bushings have such a second opening. Preferably, the first mounting screw is designed such that it has a second outlet opening in the region of the second opening for releasing the coolant. An additional second opening allows for better distribution of the coolant on the stator back. This has the advantage that a particularly advantageous and efficient cooling of the stator lamination stack is provided in a simple and cost-effective manner.

Besonders bevorzugt ragt die erste Befestigungsschraube an einem Schraubenfußbereich und/oder an einem Schraubenkopfbereich aus dem Statorblechpaket heraus, wobei am Schraubenfußbereich oder am Schraubenkopfbereich eine dritte Auslassöffnung zum Auslassen des Kühlmittels ausgebildet ist. Die dritte Auslassöffnung ist vorzugsweise als Auslassdüse ausgebildet, die zum Sprühen des Kühlmittels auf einen Bereich der Statorwicklung, vorzugsweise einen Wickelkopf, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist eine weitere erste Befestigungsschraube, die gleichermaßen ausgebildet ist, in entgegengesetzter Richtung am Statorblechpaket angeordnet, sodass auch der andere Wickelkopf gezielt kühlbar ist. Die beiden ersten Befestigungsschrauben sind vorzugsweise oberhalb der Statorlängsachse, vorzugsweise auf derselben Höhe, angeordnet, um eine gleichmäßige Kühlung der Wickelköpfe zu gewährleisten. Wenn die dritte Auslassöffnung am Schraubenfußbereich, insbesondere am Ende der Schraube, angeordnet ist, weist vorzugsweise der Schraubenkopfbereich, insbesondere am Kopfende der Schraube, eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung auf. Wenn die dritte Auslassöffnung am Schraubenkopfbereich, insbesondere am Kopfende der Schraube, angeordnet ist, weist vorzugsweise der Schraubenfußbereich, insbesondere am Ende der Schraube, eine Einlassöffnung zum Einlassen des Kühlmittels in die Kühlmittelleitung auf. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets bereitgestellt ist.Preferably, the first fastening screw projects from the stator lamination stack at a screw base and/or screw head area, with a third outlet opening for coolant discharge being formed at the screw base or screw head area. The third outlet opening is preferably designed as an outlet nozzle for spraying coolant onto a region of the stator winding, preferably a winding head. Preferably, a further first fastening screw, similarly configured, is arranged in the opposite direction on the stator lamination stack, so that the other winding head can also be cooled selectively. The two first fastening screws are preferably arranged above the stator longitudinal axis, preferably at the same level, to ensure uniform cooling of the winding heads. If the third outlet opening is located at the screw base, particularly at the end of the screw, the screw head area, particularly at the head end of the screw, preferably has an inlet opening for introducing coolant into the coolant line. If the third outlet opening is located in the screw head area, particularly at the head end of the screw, the screw foot area, especially at the end of the screw, preferably has an inlet opening for introducing the coolant into the coolant line. This has the advantage that a particularly effective and efficient cooling of the stator lamination stack is provided in a simple and cost-effective manner.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Elektromaschine zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Elektromaschine weist einen sich um eine Rotorlängsachse erstreckenden Rotor auf. Erfindungsgemäß weist die Elektromaschine einen erfindungsgenmäßen Stator auf, wobei der Rotor, vorzugsweise koaxial, an dem Stator angeordnet ist. Der Rotor kann auch als „Läufer“ bezeichnet werden. Der Rotor kann beispielsweise über eine Lageranordnung direkt am Stator oder an einem Maschinengehäuse der Elektromaschine um die Rotorlängsachse drehbar gelagert sein. Der Rotor weist vorzugsweise eine Magnetanordnung, eine Rotorwicklung, einen Drahtkäfig oder dergleichen auf.According to a second aspect of the invention, the problem is solved by an electric motor for powering a motor vehicle. The electric motor The machine has a rotor extending around a longitudinal axis. According to the invention, the electric machine has a stator according to the invention, wherein the rotor is arranged, preferably coaxially, on the stator. The rotor can also be referred to as a "rotor". The rotor can, for example, be rotatably mounted about the longitudinal axis of the rotor directly on the stator or on a machine housing of the electric machine via a bearing arrangement. The rotor preferably has a magnet arrangement, a rotor winding, a wire cage, or the like.

Bei der erfindungsgemäßen Elektromaschine ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat die erfindungsgemäße Elektromaschine gegenüber herkömmlichen Elektromaschinen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets erzielbar ist. Durch die erste Öffnung ist das durch die Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel auch zum Statorrücken des Stators leitbar, sodass eine gezielte Kühlung des Statorrückens erzielbar ist. Durch eine entsprechende Ausbildung der Statorblechscheiben ist zudem eine Variantenzahl der Statorblechscheiben derart reduzierbar, dass lediglich eine einzige Statorblechscheibenausbildung zum Herstellen des Statorblechpakets der erfindungsgemäßen Elektromaschine erforderlich ist. Überdies weist die erfindungsgemäße Elektromaschine eine kompakte Bauform, einen reduzierten Bauraumbedarf sowie ein geringeres Gesamtgewicht als herkömmliche Elektromaschinen auf.The electric machine according to the invention offers all the advantages already described for a rotor according to the first aspect of the invention. Accordingly, the electric machine according to the invention has the advantage over conventional electric machines that a particularly advantageous and efficient cooling of the stator lamination stack can be achieved using simple means and in a cost-effective manner. The coolant flowing through the coolant line can also be directed to the back of the stator via the first opening, thus enabling targeted cooling of this area. Furthermore, by appropriately designing the stator lamination disks, the number of disk variants can be reduced to such an extent that only a single disk design is required to manufacture the stator lamination stack of the electric machine according to the invention. Moreover, the electric machine according to the invention has a compact design, reduced installation space requirements, and a lower overall weight than conventional electric machines.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Kraftfahrzeug weist ein elektrisches Antriebssystem auf. Erfindungsgemäß weist das elektrische Antriebssystem zum Antreiben des Kraftfahrzeugs eine erfindungsgemäße Elektromaschine auf. Zum Bereitstellen elektrischer Energie zum Betreiben der Elektromaschine weist das elektrische Antriebssystem vorzugsweise eine Traktionsbatterie und/oder eine Brennstoffzelle auf.According to a third aspect of the invention, the problem is solved by a motor vehicle. The motor vehicle has an electric drive system. According to the invention, the electric drive system for propelling the motor vehicle includes an electric machine according to the invention. To provide electrical energy for operating the electric machine, the electric drive system preferably includes a traction battery and/or a fuel cell.

Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Rotor gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einer Elektromaschine gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine besonders vorteilhafte sowie effiziente Kühlung des Statorblechpakets erzielbar ist. Durch die erste Öffnung ist das durch die Kühlmittelleitung strömende Kühlmittel auch zum Statorrücken des Stators leitbar, sodass eine gezielte Kühlung des Statorrückens erzielbar ist. Durch eine entsprechende Ausbildung der Statorblechscheiben ist zudem eine Variantenzahl der Statorblechscheiben derart reduzierbar, dass lediglich eine einzige Statorblechscheibenausbildung zum Herstellen des Statorblechpakets der erfindungsgemäßen Elektromaschine des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Überdies weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug eine kompakte Bauform, einen reduzierten Bauraumbedarf sowie ein geringeres Gesamtgewicht als herkömmliche Kraftfahrzeuge auf.The motor vehicle according to the invention offers all the advantages already described for a rotor according to the first aspect of the invention and for an electric machine according to the second aspect of the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a particularly advantageous and efficient cooling of the stator lamination stack can be achieved using simple means and in a cost-effective manner. The coolant flowing through the coolant line can also be directed to the back of the stator via the first opening, thus enabling targeted cooling of the stator back. Furthermore, by appropriately designing the stator lamination disks, the number of variants of the stator lamination disks can be reduced to such an extent that only a single stator lamination disk design is required to manufacture the stator lamination stack of the electric machine of the motor vehicle according to the invention. Moreover, the motor vehicle according to the invention has a compact design, reduced installation space requirements, and a lower overall weight than conventional motor vehicles.

Ein erfindungsgemäßer Stator, eine erfindungsgemäße Elektromaschine sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1 in einer Schnittdarstellung eine erste Befestigungsschraube einer bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators,
  • 2 in einer Schnittdarstellung eine erste Befestigungsschraube einer bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators,
  • 3 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines Stators gemäß einer bevorzugten dritten Ausführungsform,
  • 4 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines Stators gemäß einer bevorzugten vierten Ausführungsform,
  • 5 in einer Draufsicht eine erste Statorblechscheibe eines Statorblechpakets in einer ersten Ausrichtung,
  • 6 in einer Draufsicht eine zweite Statorblechscheibe des Statorblechpakets in einer zweiten Ausrichtung,
  • 7 in einer Draufsicht eine dritte Statorblechscheibe des Statorblechpakets in einer dritten Ausrichtung,
  • 8 in einer Draufsicht eine alternative Ausführungsform einer zweiten Statorblechscheibe des Statorblechpakets in der ersten Ausrichtung, und
  • 9 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
A stator, an electric machine, and a motor vehicle according to the invention are explained in more detail below with reference to the drawings. The drawings schematically show:
  • 1 in a sectional view a first fastening screw of a preferred first embodiment of a stator according to the invention,
  • 2 in a sectional view a first fastening screw of a preferred second embodiment of a stator according to the invention,
  • 3 in a sectional view a section of a stator according to a preferred third embodiment,
  • 4 in a sectional view a section of a stator according to a preferred fourth embodiment,
  • 5 in a top view a first stator lamination disk of a stator lamination stack in a first orientation,
  • 6 in a top view a second stator lamination disk of the stator lamination stack in a second orientation,
  • 7 in a top view a third stator lamination disk of the stator lamination stack in a third orientation,
  • 8 in a top view an alternative embodiment of a second stator lamination disk of the stator lamination stack in the first orientation, and
  • 9 A preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention is shown in a side view.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 bis 9 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of operation are in the 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 until 9 each provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine erste Befestigungsschraube 12 einer bevorzugten ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators 1 (vgl. 3) schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Die Befestigungsschraube 12 weist eine zentrale Kühlmittelleitung 13 zum Durchleiten eines Kühlmittels auf, welche an einem Schraubenfußende, welches ein Außengewinde 21 aufweist, nach außen offen ist und somit einen Kühlmitteleinlass zum Einführen des Kühlmittels bildet. Zum Abführen des Kühlmittels aus der zentralen Kühlmittelleitung 13 weist die Befestigungsschraube 12 eine erste Auslassöffnung 14 und eine zweite Auslassöffnung 22 auf, die voneinander beabstandet sind und sich radial zur Schraubenlängserstreckung von der Kühlmittelleitung 13 nach außen erstrecken. Die erste Auslassöffnung 14 ist zwischen dem Außengewinde 21 und der zweiten Auslassöffnung 22 angeordnet. Die erste Auslassöffnung 14 und die zweite Auslassöffnung 22 sind als Bohrungen mit einem runden Querschnitt ausgebildet. Erfindungsgemäß können auch weitere Auslassöffnungen vorgesehen sein. Überdies können die Auslassöffnungen, beispielsweise die erste Auslassöffnung 14 und/oder die zweite Auslassöffnung 22, eine andere Ausbildung aufweisen, wie beispielsweise als Durchgangsbohrung durch die komplette Befestigungsschraube 12, als Schlitz oder dergleichen.In 1 is a first fastening screw 12 of a preferred first embodiment of a stator 1 according to the invention (cf. 3 The fastening screw 12 is shown schematically in a sectional view. It has a central coolant line 13 for conveying coolant, which is open to the outside at a screw base end having an external thread 21, thus forming a coolant inlet for introducing the coolant. To discharge the coolant from the central coolant line 13, the fastening screw 12 has a first outlet opening 14 and a second outlet opening 22, which are spaced apart from each other and extend radially outwards from the coolant line 13 along the longitudinal axis of the screw. The first outlet opening 14 is located between the external thread 21 and the second outlet opening 22. The first outlet opening 14 and the second outlet opening 22 are designed as bores with a round cross-section. According to the invention, further outlet openings can also be provided. Furthermore, the outlet openings, for example the first outlet opening 14 and/or the second outlet opening 22, may have a different design, such as a through hole through the entire fastening screw 12, a slot or the like.

Die 2 zeigt eine erste Befestigungsschraube 12 einer bevorzugten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators 1 (vgl. 3) schematisch in einer Schnittdarstellung. Die Befestigungsschraube 12 aus 2 unterscheidet sich von der Befestigungsschraube 12 aus 1 insofern, als die erste Auslassöffnung 14 nunmehr etwa mittig an der Befestigungsschraube 12 angeordnet und keine zweite Auslassöffnung 22 vorhanden ist. Ferner ist an einem Schraubenkopfende der Befestigungsschraube 12, welches dem Außengewinde 21 entgegengesetzt ist, eine dritte Auslassöffnung 18 angeordnet, die als Auslassdüse 23 ausgebildet ist. Die Auslassdüse 23 ist vorzugsweise als separates Bauteil und weiter bevorzugt relativ zur Kühlmittelleitung 13 drehbar ausgebildet, sodass die dritte Auslassöffnung 18 zur Statorlängsachse 4 (vgl. 9) hin einstellbar ist.The 2 shows a first fastening screw 12 of a preferred second embodiment of a stator 1 according to the invention (cf. 3 ) schematically in a sectional view. The fastening screw 12 made of 2 differs from the fastening screw 12 made of 1 insofar as the first outlet opening 14 is now arranged approximately centrally on the fastening screw 12 and no second outlet opening 22 is present. Furthermore, a third outlet opening 18, designed as an outlet nozzle 23, is arranged at a screw head end of the fastening screw 12 that is opposite the external thread 21. The outlet nozzle 23 is preferably designed as a separate component and, more preferably, rotatably relative to the coolant line 13, so that the third outlet opening 18 is aligned with the stator longitudinal axis 4 (see Figure 1). 9 ) is adjustable.

In 3 ist ein Ausschnitt eines Stators 1 gemäß einer bevorzugten dritten Ausführungsform schematisch in einer Schnittdarstellung dargestellt. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Stators 1 gemäß einer bevorzugten vierten Ausführungsform schematisch in einer Schnittdarstellung. Der Stator 1 weist ein Statorblechpaket 5 auf, welches sich um eine Statorlängsachse 4 (vgl. 9) herum erstreckt. Das Statorblechpaket 5 ist aus einer Mehrzahl von Statorblechscheiben 6, die koaxial sowie gezielt ausgerichtet zu einem Stapel zusammengefasst sind. Die Statorblechscheiben 6 weisen mehrere erste Statorblechscheiben 6a, mehrere dritte Statorblechscheiben 6c und mehrere zwischen den erstem Statorblechscheiben 6a und den dritten Statorblechscheiben 6c angeordnete zweite Statorblechscheiben 6b auf. Ferner sind in dem Statorblechpaket 5 Statornuten 7 ausgebildet, in welchen eine Statorwicklung 8 angeordnet ist.In 3 A section of a stator 1 according to a preferred third embodiment is shown schematically in a sectional view. 4 Figure 1 schematically shows a section of a stator 1 according to a preferred fourth embodiment in a sectional view. The stator 1 has a stator lamination stack 5 which is arranged around a longitudinal stator axis 4 (see Figure 1). 9 ) extends around. The stator lamination stack 5 consists of a plurality of stator lamination disks 6, which are coaxially and purposefully aligned and stacked together. The stator lamination disks 6 have several first stator lamination disks 6a, several third stator lamination disks 6c, and several second stator lamination disks 6b arranged between the first stator lamination disks 6a and the third stator lamination disks 6c. Furthermore, stator slots 7 are formed in the stator lamination stack 5, in which a stator winding 8 is arranged.

Die Statorblechscheiben 6 weisen jeweils einen sich in radialer Richtung R erstreckenden Schraubbereich 9 mit einer zentralen Durchführung 10 auf, die eine gemeinsame Befestigungsdurchführung 11 bilden. Aufgrund einer Verdrehung der zweiten Statorblechscheiben 6b um 120° um die Statorlängsachse 4 sind die Schraubbereiche 9 der zweiten Statorblechscheiben 6b in dieser Ansicht nicht erkennbar. Überdies ist durch die Verdrehung der zweiten Statorblechscheiben 6b um 120° zwischen den Schraubbereichen 9 der ersten Statorblechscheiben 6a und den Schraubbereichen 9 der dritten Statorblechscheiben 6c eine erste Öffnung 15 gebildet.The stator laminations 6 each have a screw area 9 extending in the radial direction R with a central through-hole 10, which together form a common mounting through-hole 11. Due to a rotation of the second stator laminations 6b by 120° about the stator longitudinal axis 4, the screw areas 9 of the second stator laminations 6b are not visible in this view. Moreover, the rotation of the second stator laminations 6b by 120° creates a first opening 15 between the screw areas 9 of the first stator laminations 6a and the screw areas 9 of the third stator laminations 6c.

In der gemeinsamen Befestigungsdurchführung 11 ist eine erste Befestigungsschraube 12 derart angeordnet, dass die erste Auslassöffnung 14 innerhalb der ersten Öffnung 15 angeordnet ist. Somit ist über die erste Auslassöffnung 14 Kühlmittel von der Befestigungsschraube 12 in die erste Öffnung 15 einbringbar und auf diese Weise auf einen Statorrücken des Stators 1 aufbringbar. Ferner ist durch die Anordnung der Statorblechscheiben 6 eine zweite Öffnung 17 der gemeinsamen Befestigungsdurchführung 11 gebildet, in welcher eine zweite Auslassöffnung 22 der Befestigungsschraube 12 angeordnet ist. Die zweite Öffnung 17 ist in axialer Richtung A von der ersten Öffnung 15 beabstandet angeordnet. Somit ist über die zweite Auslassöffnung 22 Kühlmittel von der Befestigungsschraube 12 in die zweite Öffnung 17 einbringbar und auf diese Weise ebenfalls auf den Statorrücken des Stators 1 aufbringbar. Somit ist eine verbesserte Kühlung des Stators 1 bereitgestellt.In the common mounting sleeve 11, a first mounting screw 12 is arranged such that the first outlet opening 14 is located within the first opening 15. Thus, coolant can be introduced from the mounting screw 12 into the first opening 15 via the first outlet opening 14 and thereby applied to the stator back of the stator 1. Furthermore, the arrangement of the stator lamination disks 6 forms a second opening 17 in the common mounting sleeve 11, in which a second outlet opening 22 of the mounting screw 12 is located. The second opening 17 is spaced axially A apart from the first opening 15. Thus, coolant can be introduced from the mounting screw 12 into the second opening 17 via the second outlet opening 22 and thereby also applied to the stator back of the stator 1. This provides improved cooling of the stator 1.

Die Befestigungsschraube 12 und die Kühlmittelleitung 13 weisen eine gemeinsame Mittelachse 16 auf. Ein Achsabstand L der Mittelachse 16 von der Statorlängsachse 4 (vgl. 9) ist größer als ein Außenradius O des Statorblechpakets 5. Somit ist ein Einfluss der Befestigungsschraube 12 auf den magnetischen Fluss des Stators 1 reduziert.The fastening screw 12 and the coolant line 13 share a common central axis 16. The axial distance L of the central axis 16 from the stator longitudinal axis 4 (see...) 9 ) is larger than an outer radius O of the stator lamination stack 5. Thus, the influence of the fastening screw 12 on the magnetic flux of the stator 1 is reduced.

Die in 4 dargestellte Befestigungsschraube 12 weist zudem eine als Auslassdüse 23 ausgebildete dritte Auslassöffnung 18 auf. Über die dritte Auslassöffnung 18 ist Kühlmittel von der Befestigungsschraube 12 auf einen Wickelkopf der Statorwicklung 8 aufbringbar. Somit ist eine weiter verbesserte Kühlung des Stators 1 bereitgestellt.The in 4 The illustrated mounting screw 12 also has a third outlet opening 18 designed as an outlet nozzle 23. Coolant can be applied from the mounting screw 12 to a winding head of the stator winding 8 via the third outlet opening 18. This provides further improved cooling of the stator 1.

In 5 ist eine erste Statorblechscheibe 6a eines Statorblechpakets 5 in einer ersten Ausrichtung schematisch in einer Draufsicht abgebildet. Die 6 zeigt eine zweite Statorblechscheibe 6b des Statorblechpakets 5 in einer zweiten Ausrichtung schematisch in einer Draufsicht. 7 zeigt eine dritte Statorblechscheibe 6c des Statorblechpakets 5 in einer dritten Ausrichtung schematisch in einer Draufsicht. Die Statornuten 7 sind nicht mit dargestellt. Die Statorblechscheiben 6 weisen jeweils zwei Schraubbereiche 9 mit jeweils einer zentralen Durchführung 10 auf. Die zweite Ausrichtung entspricht in dieser Ansicht einer Drehung um die Statorlängsachse 4 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der ersten Ausrichtung um 120°. Die dritte Ausrichtung entspricht in dieser Ansicht einer Drehung um die Statorlängsachse 4 entgegen dem Uhrzeigersinn aus der zweiten Ausrichtung um 120°. Somit sind im Statorblechpaket 5 einige Schraubbereiche 9 fluchtend zueinander angeordnet, während zwischen einigen Schraubenendbereichen 9 eine erste Öffnung 15 oder eine zweite Öffnung 17 gebildet ist.In 5 A first stator lamination disk 6a of a stator lamination stack 5 is schematically depicted in a top view in a first orientation. 6 schematically shows a second stator lamination disk 6b of the stator lamination stack 5 in a second orientation in a top view. 7 Figure 1 schematically shows a third stator lamination disk 6c of the stator lamination stack 5 in a third orientation in a top view. The stator slots 7 are not shown. The stator lamination disks 6 each have two screw areas 9, each with a central through-hole 10. In this view, the second orientation corresponds to a rotation about the stator longitudinal axis 4 counterclockwise from the first orientation by 120°. The third orientation in this view corresponds to a rotation about the stator longitudinal axis 4 counterclockwise from the second orientation by 120°. Thus, in the stator lamination stack 5, some screw areas 9 are aligned with each other, while between some screw end areas 9, a first opening 15 or a second opening 17 is formed.

In 8 ist eine alternative Ausführungsform einer zweiten Statorblechscheibe 6b des Statorblechpakets 5 in der ersten Ausrichtung schematisch in einer Draufsicht abgebildet. Die Schraubbereiche 9 weisen jeweils einen Durchbruch 24 auf, durch welchen die erste Öffnung 15 des Statorblechpakets 5 gebildet ist.In 8 An alternative embodiment of a second stator lamination disk 6b of the stator lamination stack 5 in the first orientation is schematically shown in a top view. The screw areas 9 each have an opening 24 through which the first opening 15 of the stator lamination stack 5 is formed.

Die 9 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 3 schematisch in einer Seitenansicht. Das Kraftfahrzeug 3 weist ein elektrisches Antriebssystem 20 mit einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 2 und einer Traktionsbatterie 25 auf. Die Elektromaschine 2 weist einen erfindungsgemäßen Stator 1 mit einer Statorlängsachse 4 auf, der einen koaxial angeordneten Rotor 19 der Elektromaschine 2 umgibt.The 9 Figure 1 schematically shows a preferred embodiment of a motor vehicle 3 according to the invention in a side view. The motor vehicle 3 has an electric drive system 20 with an electric machine 2 according to the invention and a traction battery 25. The electric machine 2 has a stator 1 according to the invention with a stator longitudinal axis 4, which surrounds a coaxially arranged rotor 19 of the electric machine 2.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Statorstator
22
Elektromaschineelectric machine
33
Kraftfahrzeugmotor vehicle
44
StatorlängsachseStator longitudinal axis
55
StatorblechpaketStator lamination package
66
StatorblechscheibeStator lamination disk
6a6a
erste Statorblechscheibefirst stator lamination
6b6b
zweite Statorblechscheibesecond stator lamination
6c6c
dritte Statorblechscheibethird stator lamination
77
StatornutStator slot
88
StatorwicklungStator winding
99
SchraubbereichScrew area
1010
Durchführungimplementation
1111
BefestigungsdurchführungMounting feedthrough
1212
Befestigungsschraubefastening screw
1313
KühlmittelleitungCoolant line
1414
erste Auslassöffnungfirst outlet opening
1515
erste Öffnungfirst opening
1616
Mittelachsecentral axis
1717
zweite Öffnungsecond opening
1818
dritte Auslassöffnungthird outlet opening
1919
Rotorrotor
2020
elektrisches Antriebssystemelectric drive system
2121
Außengewindeexternal thread
2222
zweite Auslassöffnungsecond outlet opening
2323
Auslassdüseexhaust nozzle
2424
Durchbruchbreakthrough
2525
TraktionsbatterieTraction battery
AA
axiale Richtungaxial direction
LL
Achsabstandaxle spacing
OO
Außenradiusouter radius
RR
radiale Richtungradial direction
UU
UmfangsrichtungCircumferential direction

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10 2019 215 693 A1 [0003]DE 10 2019 215 693 A1 [0003]
  • JP 6 833 652 B2 [0004]JP 6 833 652 B2 [0004]
  • JP 6 767 962 B2 [0004]JP 6 767 962 B2 [0004]

Claims (10)

Stator (1) für eine Elektromaschine (2) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs (3), aufweisend ein sich entlang einer Statorlängsachse (4) erstreckendes Statorblechpaket (5) aus mehreren koaxial zueinander angeordneten Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) mit mehreren im Statorblechpaket (5) ausgebildeten Statornuten (7) und eine in den Statornuten (7) angeordnete Statorwicklung (8), wobei an den Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) in Umfangsrichtung (U) verteilt mehrere Schraubbereiche (9) mit einer zentralen Durchführung (10) derart angeordnet sind, dass die zentralen Durchführungen (10) eine gemeinsame Befestigungsdurchführung (11) zum Durchführen einer Befestigungsschraube (12) bilden, und wobei in einer Befestigungsdurchführung (11) eine erste Befestigungsschraube (12) angeordnet ist, die eine Kühlmittelleitung (13) zum Durchleiten von Kühlmittel aufweist, wobei die Kühlmittelleitung (13) in einem mittleren Schraubenbereich der ersten Befestigungsschraube (12) eine erste Auslassöffnung (14) zum Auslassen des Kühlmittels aufweist, wobei zwischen einer ersten Statorblechscheibe (6a) und einer dritten Statorblechscheibe (6c) eine zweite Statorblechscheibe (6b) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) derart zueinander angeordnet sind, dass zwischen der ersten Statorblechscheibe (6a) und der dritten Statorblechscheibe (6c) die gemeinsame Befestigungsdurchführung (11) in radialer Richtung eine erste Öffnung (15) aufweist.Stator (1) for an electric machine (2) for driving a motor vehicle (3), comprising a stator lamination stack (5) extending along a stator longitudinal axis (4) and consisting of several coaxially arranged stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c) with several stator slots (7) formed in the stator lamination stack (5) and a stator winding (8) arranged in the stator slots (7), wherein several screw areas (9) with a central through-hole (10) are arranged on the stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c) distributed in the circumferential direction (U) such that the central through-holes (10) form a common mounting through-hole (11) for passing a mounting screw (12), and wherein a first mounting screw (12) is arranged in a mounting through-hole (11) which has a coolant line (13) for conveying coolant, wherein the coolant line (13) is located in a central screw area of the first mounting screw (12) has a first outlet opening (14) for venting the coolant, wherein a second stator ... Stator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) ausgebildeten Schraubbereiche (9) als Schraubaugen, die sich in radialer Richtung (R) nach außen erstrecken, ausgebildet sind.Stator (1) after Claim 1 , characterized in that the screw areas (9) formed in the stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c) are designed as screw eyes which extend outwards in a radial direction (R). Stator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Achsabstand (L) einer Mittelachse (16) der zentralen Durchführung (10) zur Statorlängsachse (4) einem außerhalb der Schraubbereiche (9) ausgebildeten Außenradius (O) der Statorblechscheibe (6, 6a, 6b, 6c) entspricht oder größer ist.Stator (1) after Claim 1 or 2 , characterized in that an axial distance (L) of a central axis (16) of the central passage (10) to the stator longitudinal axis (4) corresponds to or is greater than an outer radius (O) of the stator lamination disk (6, 6a, 6b, 6c) formed outside the screw areas (9). Stator (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Auslassöffnung (14) im Bereich der ersten Öffnung (15) angeordnet ist.Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first outlet opening (14) is arranged in the area of the first opening (15). Stator (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) jeweils zwei Schraubbereiche (9) aufweisen, wobei die Schraubbereiche (9) in Umfangsrichtung (U) einen Abstand von 120° aufweisen, wobei die zweite Statorblechscheibe (6b) um 120° verdreht zur ersten Statorblechscheibe (6a) ausgerichtet ist.Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c) each have two screw areas (9), wherein the screw areas (9) have a distance of 120° in the circumferential direction (U), wherein the second stator lamination disk (6b) is oriented rotated by 120° to the first stator lamination disk (6a). Stator (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorblechscheiben (6, 6a, 6b, 6c) derart angeordnet sind, dass in Umfangsrichtung (U) mehrere gemeinsame Befestigungsdurchführungen (11) mit jeweils einer ersten Öffnung (15) ausgebildet sind.Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator lamination disks (6, 6a, 6b, 6c) are arranged such that several common fastening passages (11) with each of them having a first opening (15) are formed in the circumferential direction (U). Stator (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Befestigungsdurchführung (11) in axialer Richtung (A) von der ersten Öffnung (15) beabstandet in radialer Richtung (R) eine zweite Öffnung (17) aufweist.Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the common fastening passage (11) has a second opening (17) spaced axially (A) from the first opening (15) in the radial direction (R). Stator (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Befestigungsschraube (12) an einem Schraubenfußbereich und/oder an einem Schraubenkopfbereich aus dem Statorblechpaket (5) herausragt, wobei am Schraubenfußbereich oder am Schraubenkopfbereich eine dritte Auslassöffnung (18) zum Auslassen des Kühlmittels ausgebildet ist.Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening screw (12) protrudes from the stator lamination stack (5) at a screw base area and/or at a screw head area, wherein a third outlet opening (18) for releasing the coolant is formed at the screw base area or at the screw head area. Elektromaschine (2) zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs (3), aufweisend einen sich um eine Rotorlängsachse erstreckenden Rotor (19), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (19) an einem Stator (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche angeordnet ist.Electric machine (2) for driving a motor vehicle (3), comprising a rotor (19) extending about a rotor longitudinal axis, characterized in that the rotor (19) is arranged on a stator (1) according to one of the preceding claims. Kraftfahrzeug (3), aufweisend ein elektrisches Antriebssystem (20), dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Antriebssystem (20) zum Antreiben des Kraftfahrzeugs (3) eine Elektromaschine (2) nach Anspruch 9 aufweist.motor vehicle (3), comprising an electric drive system (20), characterized in that the electric drive system (20) for driving the motor vehicle (3) includes an electric machine (2) according to Claim 9 exhibits.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6767962B2 (en) * 2017-12-25 2020-10-14 本田技研工業株式会社 Rotating machine stator
US20230231437A1 (en) * 2022-01-19 2023-07-20 GM Global Technology Operations LLC Motor stator coolant distribution via internal channels

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