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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Stator einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
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Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine aus der
DE102020117267 A1 bekannt, mit einem Statorkörper, insbesondere einem Statorblechpaket, an dem Statorzähne und zwischen den Statorzähnen liegende Statornuten ausgebildet sind, wobei die Statorzähne über ein ringförmiges Statorjoch miteinander verbunden sind, wobei in den Statornuten jeweils ein einziger Leiter oder ein mehrere Leiter umfassendes Leiterbündel, insbesondere ein Stapel von Flachdrahtleitern, zur Bildung einer elektrischen Statorwicklung vorgesehen ist, wobei die Statornuten jeweils einen dem Statorjoch zugewandten Nutgrund und einen dem Nutgrund abgewandten Nutschlitz aufweisen, wobei die Statornuten entlang eines die Statorwicklung kühlenden Kühlpfades von einem Kühlmedium durchströmbar sind, wobei in den Nutschlitzen der Statornuten Flachstabelemente zur Strömungsbeeinflussung des Kühlpfades vorgesehen sind.
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Vorteile der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Stator einer elektrischen Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Flachstabelemente einfacher herstellbar und/oder einfacher montierbar sind. Auf diese Weise werden die Herstellungskosten für den Stator verringert. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem die Flachstabelemente mittels von außerhalb der Statornuten liegenden Verbindungsstegen zu einer Flachstabeinheit verbunden sind. Durch die Flachstabeinheit müssen weniger Bauteile montiert werden. Die Verbindungsstege können außerdem der axialen Positionierung der Flachstabelemente in der jeweiligen Statornut und/oder Fixierung der Flachstabelemente dienen. Die erfindungsgemäße Flachstabeinheit ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus Kunststoff, hergestellt, beispielsweise mittels Spritzgießen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stators einer elektrischen Maschine möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn die Flachstabelemente der Flachstabeinheit jeweils an zumindest einem der beiden Enden, insbesondere an beiden Enden, einen der Verbindungsstege aufweisen. Die Flachstabeinheit wird dadurch auf einfache Weise gebildet.
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Weiterhin vorteilhaft ist, wenn Verbindungsstege, die auf derselben Seite der Flachstabeinheit vorgesehen sind, gemeinsam eine durchgehende Stabverbindung bilden. Auf diese Weise wird eine stabmattenförmige Flachstabeinheit gebildet, die gut montierbar ist.
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Sehr vorteilhaft ist es, wenn zumindest einer der Verbindungsstege eine Querschnittsverengung zur Bildung eines flexiblen Filmscharniers aufweist. Auf diese Weise wird der jeweilige Verbindungssteg flexibler ausgebildet, beispielsweise für die Montage.
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Auch vorteilhaft ist, wenn die Flachstabeinheit aus einer flachen Stabmatte gebildet ist, die um eine Zylinderachse der Flachstabeinheit gebogen ist. Dadurch kann die Flachstabeinheit besonders einfach hergestellt und montiert werden. Die Herstellungskosten für die Flachstabeinheit sind auf diese Weise gering.
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Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Flachstabelemente der Flachstabeinheit in den Nutschlitzen fixiert sind, insbesondere eingeklemmt oder eingepresst sind. Auf diese Weise werden beispielsweise Schwingungen der Flachstabelemente vermieden oder gedämpft.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn das jeweilige Flachstabelement auf einer der jeweiligen Statornut zugewandten Seite jeweils zumindest eine Vertiefung, insbesondere mehrere voneinander beabstandete Vertiefungen, zur Durchleitung des Kühlpfades aufweist. Auf diese Weise wird der Kühlpfad an vorbestimmten axialen Positionen in den Nutschlitz geleitet, wodurch ein mäanderförmiger Kühlpfad in den Statornuten und somit eine gleichförmige Kühlung der Leiter in der jeweiligen Statornut erreicht werden kann.
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Weiter vorteilhaft ist, wenn das jeweilige Flachstabelement den jeweiligen Nutschlitz außerhalb der zumindest einen Vertiefung für den Kühlpfad im wesentlichen versperrt. Auf diese Weise wird der mäanderförmige Kühlpfad außerhalb der zumindest einen Vertiefung radial sinkend oder radial steigend am Leiter oder Leiterbündel entlang geleitet.
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Vorteilhaft ist, wenn die Flachstabelemente der Flachstabeinheit in radialer Richtung bezüglich einer Statorachse an einer Statorhülse abgestützt sind. Die Statorhülse dient der Abdichtung der Kühlpfade im Bereich der Nutschlitze.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Stator, wobei die beiden Wickelköpfe der Statorwicklung jeweils in einem abgeschlossenen Wickelkopf-Kühlraum eines Gehäuses angeordnet sind und wobei die beiden Wickelkopf-Kühlräume mittels eines durch die Statornuten führenden Kühlpfades miteinander strömungsverbunden sind. Auf diese Weise wird eine Leiterdirektkühlung in den Statornuten erreicht.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Teilansicht eines Stators einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Flachstabeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 2 die erfindungsgemäße Flachstabeinheit nach 1,
- 3 eine Flachstabmatte zur Herstellung der Flachstabeinheit nach 2,
- 4 eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Flachstabeinheit,
- 5 eine erfindungsgemäße Flachstabeinheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel und
- 6 eine elektrische Maschine mit einem Stator nach 1.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Teilansicht eines Stators einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Flachstabeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Der erfindungsgemäße Stator 1 einer elektrischen Maschine 2 umfasst einen Statorkörper 3, insbesondere ein Statorblechpaket, an dem Statorzähne 4 und zwischen den Statorzähnen 4 liegende Statornuten 5 ausgebildet sind und der eine Statorachse 3.1 hat. Die Statorzähne 4 sind über ein ringförmiges Statorjoch 6 miteinander verbunden. In den Statornuten 5 ist jeweils ein einziger Leiter 7 oder ein mehrere Leiter 7 umfassendes Leiterbündel 8, insbesondere ein Stapel von Flachdrahtleitern, zur Bildung einer elektrischen Statorwicklung 10 vorgesehen. Die Statornuten 5 haben jeweils einen dem Statorjoch 6 zugewandten Nutgrund 5g und einen dem Nutgrund 5g abgewandten Nutschlitz 5s. Der Nutschlitz 5s kann durch Zahnköpfe der Statorzähne 4 beispielsweise verengt sein. Die Statornuten 5 sind entlang eines die Statorwicklung 10 kühlenden Kühlpfades 11 von einem Kühlmedium durchströmbar. In den Nutschlitzen 5s der Statornuten 5 sind flachstabförmige Flachstabelemente 12 zur Strömungsbeeinflussung des Kühlpfades 11 vorgesehen. Die Flachstabelemente 12 haben beispielsweise einen viereckigen Querschnitt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Flachstabelemente 12 mittels von außerhalb der Statornuten 5 liegenden Verbindungsstegen 13 zu einer Flachstabeinheit 14 verbunden sind. Die Verbindungsstege 13 haben eine Erstreckung in Umfangsrichtung und einen beliebigen, beispielsweise viereckigen Querschnitt. Die Verbindungsstege 13 der Flachstabeinheit 14 sind an oder nahe einer der beiden Stirnseiten des Statorkörpers 3 angeordnet. Beispielsweise liegen die Verbindungsstege 13 der Flachstabeinheit 14 an dem Statorkörper 3 an.
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2 zeigt die erfindungsgemäße Flachstabeinheit nach 1.
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Die Flachstabelemente 12 der Flachstabeinheit 14 weisen jeweils an zumindest einem der beiden Enden, insbesondere an beiden Enden, einen der Verbindungsstege 13 auf.
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Zwischen benachbarten Flachstabelementen 12 der Flachstabeinheit 14 ist jeweils eine Öffnung 15 oder ein Schlitz 15 gebildet zur teilweisen Aufnahme eines der Statorzähne 4 der elektrischen Maschine 2.
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Die Verbindungsstege 13, die auf derselben Seite der Flachstabeinheit 14 angeordnet sind, können nach 3 gemeinsam jeweils eine durchgehende Stabverbindung bilden. Alternativ können die Verbindungsstege 13 auch derart ausgebildet sein, dass sich eine nicht dargestellte mäanderförmige Verbindung der Flachstabelemente 12 ergibt.
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3 zeigt eine Flachstabmatte zur Herstellung der Flachstabeinheit nach 2.
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Die Flachstabeinheit 14 kann nach einer möglichen Ausführung aus einer flachen Stabmatte gebildet sein, die um eine Zylinderachse 14.1 der Flachstabeinheit 14 in eine Zylinderform gebogen ist und anschließend in radialer Richtung in die Statornuten 5 eingelegt wird. Die Enden der Stabmatte, die für die Erreichung der Zylinderform zueinander hin gebogen werden, sind beispielsweise unverbunden, können aber auch zusammengefügt sein.
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4 zeigt eine Teilansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Flachstabeinheit.
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Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel weist zumindest einer, insbesondere jeder, der Verbindungsstege 13 eine Querschnittsverengung 16 zur Bildung eines flexiblen Filmscharniers auf.
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Das jeweilige Flachstabelement 12 kann auf einer der jeweiligen Statornut 5 zugewandten Seite jeweils zumindest eine Vertiefung 17, insbesondere mehrere in axialer Richtung voneinander beabstandete Vertiefungen 17 zur Durchleitung des Kühlpfades 11 aufweisen.
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Die Flachstabelemente 12 der Flachstabeinheit 14 können in den Nutschlitzen 5s fixiert, beispielsweise eingeklemmt oder eingepresst, sein. Das Einklemmen der Flachstabelemente 12 kann nach 1 an lokalen Einklemmstellen 18 erfolgen, beispielsweise wie in 1 gezeigt durch entgegengesetztes Verdrehen von Lamellen des Statorblechpakets 3.
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6 zeigt eine elektrische Maschine mit einem Stator nach 1.
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Die beiden Wickelköpfe 10.1 der Statorwicklung 10 können nach einer Ausführung jeweils in einem abgeschlossenen Wickelkopf-Kühlraum 21 eines Gehäuses 22 angeordnet sein. Die beiden Wickelkopf-Kühlräume 21 sind bei dieser Ausführung mittels des durch die Statornuten 5 führenden Kühlpfades 11 miteinander strömungsverbunden.
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In einer nicht dargestellten alternativen Ausführung können pro Statornut 5 zwei in entgegengesetzter axialer Richtung verlaufende Kühlpfade 11 vorgesehen sein, die ausgehend von einem Nuteinlauf, beispielsweise in einer axialen Mitte der jeweiligen Statornut 5, in entgegengesetzter axialer Richtung verlaufen und als Freistrahl aus der jeweiligen Statornut 5 austreten. Bei dieser alternativen Ausführung können die abgeschlossenen Wickelkopf-Kühlräume 21 entfallen.
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Die Vertiefungen 17 der Flachstabelemente 12 dienen dazu, den Kühlpfad 11 lokal durch den Nutschlitz 5s zu führen. Außerhalb der Vertiefungen 17 der Flachstabelemente 12 sind die Nutschlitze 5s für den Kühlpfad 11 zumindest teilweise versperrt, insbesondere im wesentlichen versperrt.
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Die Flachstabelemente 12 der Flachstabeinheit 14 können in radialer Richtung bezüglich der Statorachse 3.1 an einer Statorhülse 20 abgestützt sein. Weiterhin können die Flachstabelemente 12 der Flachstabeinheit 14 an den Einklemmstellen 18 entsprechend der Verdrehung der Lamellen des Statorblechpakets 3 vorgeformte Kontursprünge 12.1 aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020117267 A1 [0002]