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Title:
AXIAL FLUX MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2023/056496
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an axial flux machine having a motor housing and at least two active parts, of which at least one active part is designed as a rotor 4 which has a number of permanent magnets and is rotatably mounted about a rotor axis of rotation, and a stator 2 is provided as the second active part, wherein the stator 2 has a stator yoke, a number of stator teeth and coils which are arranged around the stator teeth, and an annular structural element is provided for cooling the stator 2, which element is arranged on the stator and is non-rotatably connected to the stator yoke, and at least one of the stator teeth reaches at least partly into the stator slot as a cooling element and protrudes at least partly beyond the stator yoke at the outer and/or inner diameter of the stator.

Inventors:
ANDESSNER DIETMAR (AT)
FRÜHWIRTH PHILIPP LUCAS (AT)
Application Number:
PCT/AT2022/060348
Publication Date:
April 13, 2023
Filing Date:
October 05, 2022
Export Citation:
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Assignee:
MIBA EMOBILITY GMBH (AT)
International Classes:
H02K1/18; H02K5/173; H02K7/08; H02K9/22; H02K3/52
Domestic Patent References:
WO2015075784A12015-05-28
WO2021003509A12021-01-14
WO2019171318A12019-09-12
WO2021003510A22021-01-14
Foreign References:
US10819169B22020-10-27
JPS60128838A1985-07-09
US20140009009A12014-01-09
JP2006042535A2006-02-09
DE102019000666A12019-08-14
JP2006042535A2006-02-09
US9154020B22015-10-06
Attorney, Agent or Firm:
ANWÄLTE BURGER UND PARTNER RECHTSANWALT GMBH (AT)
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e Axialflussmaschine mit einem Motorengehäuse und mindestens zwei Aktivteilen, wovon mindestens ein Aktivteil als ein Rotor eingerichtet ist, der eine Anzahl von Permanentmagneten aufweist und um eine Rotordrehachse drehbar gelagert ist, und als ein zweites Aktivteil mindestens ein Stator vorgesehen ist, wobei der Stator ein Statorjoch, eine Anzahl von Statorzähnen und, um die Statorzähne angeordnete, Spulen aufweist, wobei zur Kühlung des Stators ein zumindest teilweise mit einer elektrischen Isolierung versehenes ringförmiges Strukturelement vorgesehen ist, das am Stator angeordnet und drehsicher mit dem Statorjoch verbunden ist und einerseits als Kühlelement zumindest teilweise in zumindest eine der Statornuten unterhalb zumindest einer der Spulen reicht und an dem äußeren und/oder inneren Durchmesser des Stators zumindest teilweise über das Statorjoch hinausragt und andererseits an seinem äußeren und/oder inneren Rand als Befestigungselement eingerichtet und der Stator über das ringförmige Strukturelement in dem Motorengehäusen befestigt ist, so dass das ringförmige Strukturelement auftretende Belastungskräfte und Belastungsmomente der Axialflussmaschine vom Stator in das Motorengehäuse einleitet. Axialflussmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement an seinem äußeren und/oder inneren Rand als Positionierelement eingerichtet ist, so dass der Stator über das ringförmige Strukturelement, insbesondere in dem Motorengehäuse und/oder in einem Spritzgußwerkzeug, positioniert werden kann. Axialflussmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement geeignete Befestigungselemente aufweist, über welche der Stator über das ringförmige Strukturelement in und/oder an dem Motorengehäuse befestigbar ist. Axialflussmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Strukturelement ein Lagersitz vorgesehen ist, über den die Position der Rotordrehachse definiert und/oder Axialkräfte, insbesondere des Rotors, aufnehmbar ist/sind. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorjoch und die Statorzähne als einteiliges Bauteil ausgeführt sind. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 80 W/mK, vorzugsweise mindestens 220W/mK aufweist. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement zumindest teilweise aus Aluminium, Stahl, Kupfer, Magnesium, Messing, Zink, Karbon und/oder Metalloxiden, insbesondere Keramiken, besteht. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement Ausnehmungen und/oder Öffnungen aufweist, die zur Durchführung von elektrischen Leitern, Kühlmitteln oder Befestigungen und/oder zur Reduzierung von Wirbelstromverlusten geeignet sind. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement, so ausgestaltet ist, dass das ringförmige Strukturelement die einzelnen Statorzähne ringförmig umschließt, wobei an zumindest einer Stelle der ringförmigen Umschließung zumindest eines Statorzahnes, insbesondere eines jeden Statorzahnes, diese Umschließung durch eine Ausnehmung, insbesondere eine schlitzförmige Ausnehmung, durchbrochen ist. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement zumindest teilweise durch - 15 - einen Blechstreifen gebildet wird, der, vorzugsweise mäanderförmig, zumindest teilweise um die Statorzähne geführt ist. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement eine Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere einen geschlossenen Hohlraum mit einem Medium mit Phasenübergang und/oder eine formschlüssig eingebrachte Heat- pipe mit einem integrierten Arbeitsmedium, aufweist. Axialflussmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Strukturelement zumindest eine Auskragung in radialer und/oder axialer Richtung aufweist, durch welche die Kühlleistung des ringförmigen Strukturelementes erhöht werden kann. Axialflussmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Auskragung eine, vorzugsweise durch Ausstanzen oder Ausformen aus dem ringförmigen Strukturelement erzeugte, insbesondere laschenförmige, Kühlfinne aufweist, die benachbart zu zumindest einer der Spulen angeordnet ist.
Description:
AXIALFLUSSMASCHINE

Die Erfindung betrifft eine Axialflussmaschine mit einem Motorengehäuse und mindestens zwei Aktivteilen, wovon mindestens ein Aktivteil als ein Rotor eingerichtet ist, der eine Anzahl von Permanentmagneten aufweist und in dem Motorengehäuse um eine Rotordrehachse drehbar gelagert ist, und als ein zweites Aktivteil ein Stator vorgesehen ist, wobei der Stator ein Statorjoch, eine Anzahl von Statorzähnen und um die Statorzähne angeordnete Spulen aufweist.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen von Axialflussmaschinen bekannt. Beispielsweise sind aus den Veröffentlichungen W02021003509A1 und

DE 102019000666 Al Axialflussmaschinen in der Konfiguration mit einem oder mehreren Statoren, Statorrückschlüssen und einem oder mehreren Rotoren bekannt.

Aus den Veröffentlichungen JP2006042535 und WO2019171318A1 sind Kühllösungen für einen Stator bekannt, die geeignete Kühlkanäle oder Kühlschläuche für eine Flüssigkeitskühlung es Stators aufweisen. Diese technische Lösung erweist sich in der Praxis als technisch kompliziert und fehleranfällig.

Aus der Veröffentlichung JPS60128838 ist ein Induktionsmotor mit einem Kühlkörper bekannt. Hier handelt es sich um ein spezielles Design eines Kühlkörpers, das sich in der Praxis für eine permanent erregten Axialflussmaschine als nicht tauglich erweist.

In der Veröffentlichung US9154020B2 ist ein Design eines Axialflussmotors ohne Statorjoch gezeigt. Zur elektrischen Erdung der Statorkeme wird ein Erdungsblech verwendet. Diese technische Lösung ist für eine Axialflussmaschine mit Statorjoch nicht anwendbar.

Im Zusammenhang mit der entstehenden Wärme im Betrieb einer Axialflussmaschine ist es ein, aus dem Stand der Technik, bekanntes technisches Problem, dass eine übermäßige Wärmeentwicklung und damit ein Aufheizen des Stators zu einer Beeinträchtigung der Leistung einer solchen Maschine führt. Zudem kann die übermäßige Wärmeentwicklung zur Beschädigung einzelner Komponenten der Axialflussmaschine führen. Es stellt sich demnach dem Fachmann aus dem Stand der Technik die Aufgabe, einer leistungsfähigen Axialflussmaschine nach dem Oberbegriff nach Anspruch 1 zu entwickeln.

Diese technische Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Axialflussmaschine mit einem Motorengehäuse und mindestens zwei Aktivteilen vorgesehen, wovon mindestens ein Aktivteil als ein Rotor eingerichtet ist, der eine Anzahl von Permanentmagneten aufweist und in dem Motorengehäuse um eine Rotordrehachse drehbar gelagert ist. Dabei ist mindestens ein Stator als zweites Aktivteil vorgesehen, wobei der Stator ein Statorjoch, eine Anzahl von Statorzähnen und um die Statorzähne angeordnete Spulen aufweist. Des Weiteren ist zur Kühlung des Stators ein ringförmiges Strukturelement vorgesehen, das am Stator angeordnet und drehsicher mit dem Statorjoch verbunden ist. Das ringförmige Strukturelement reicht als Kühlelement zumindest teilweise in die Statornut zumindest einer der Statorzähne und ragt an dem äußeren und/oder inneren Durchmesser des Stators zumindest teilweise über das Statorjoch hinaus.

Als Statornut wird laut Definition der Hohlraum bzw. die Ausnehmung zwischen zwei Statorzähnen verstanden, in welchem typischerweise die Wicklung und/oder die elektrische Isolierung aufgenommen wird. Die in diesem Hohlraum angeordneten Wicklungen sind dabei um den Statorzahn gewickelt. Das ringförmige Strukturelement wird zumindest teilweise in dieser Ausnehmung, vorzugsweise unterhalb der Wicklung, besonders bevorzugt zwischen der Wicklung und dem Statorjoch, aufgenommen. Durch diese benachbarte Anordnung erfolgt eine besonders effektive Kühlung des Stators und/oder insbesondere der Wicklung. Dadurch, dass das ringförmige Strukturelement zumindest teilweise über das Statorjoch hinausragt, weist das Strukturelement eine große Kühlfläche auf und kann somit effektiv zur Kühlung des Stators verwendet werden. Das Strukturelement weist eine geeignete Größe auf, wodurch es zumindest teilweise als strukturell tragendes Element wirkt und unterstützt und stabilisiert damit die Struktur des Stators und/oder der Bauelemente des Stators und/oder der Axialflu s smaschine . Nach einer Ausführung der Erfindung werden über das ringförmige Strukturelement der überwiegende Anteil, insbesondere mehr als 60%, vorzugsweise mehr als 80%, an den am Stator auftretenden Belastungskräften und Belastungsmomenten in das Motorengehäuse eingeleitet.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Kühlung weisen keine tragende Funktion aus und sind zur Befestigung des Stators am Motorengehäuse nicht geeignet.

Nach einer möglichen Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Strukturelement zumindest teilweise eine elektrische Isolierung, beispielsweise zumindest teilweise Eloxie- rung der Oberfläche des Strukturelementes, auf.

Nach einer möglichen Ausführungsform der Erfindung sind über eine Verschraubung und/oder eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ringförmigen Strukturelement und dem Motorengehäuse Kräfte und Momente vom Stator in das Gehäuse einleitbar. Nach einer besonderen Ausführungsform werden durch dieses Merkmal die Motormomente und Motorkräfte des Stators zum überwiegenden Teil über das Strukturelement in das Gehäuse eingeleitet werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist das ringförmige Strukturelement an seinem äußeren und/oder inneren Rand als Positionierelement eingerichtet, so dass der Stator über das ringförmige Strukturelement, insbesondere in dem Motorengehäuse und/oder einem Spritzgusswerkzeug zur Umspritzung zumindest eines Teiles des Stators, positioniert werden kann.

Ein weiteres technisches Problem stellt die erforderliche genaue Positionierung der Komponenten der Axialflussmaschine dar. Um eine leistungsfähige Axialflussmaschine zu verwirklichen, muss der Luftspalt zwischen Stator und Rotor mit hoher Präzision eingestellt werden. Eine solche Einstellung muss technisch einfach und sicher erfolgen können und stellt insbesondere bei der industriellen Fertigung einer Axialflussmaschine den Fachmann vor besondere technische Herausforderungen bezüglich der luftspaltbestimmenden Toleranzkette. Als Luftspalt wird, definitionsgemäß, der Spalt zwischen rotierenden und stehenden Bauteilen, also beispielsweise zwischen Stator und Rotor, bezeichnet. Um eine kosteneffiziente Maschine zu entwickeln, sollte dieser so gering als möglich sein. Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das ringförmige Strukturelement so eingerichtet sein, dass es als Positionierhilfe beim Einbau des Stators und/oder dem Zusammenbau und/oder Einbau der Axial- flussmaschine dient.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es zudem möglich das ringförmige Strukturelement als Positionierelement in einem Fertigungs- und/oder Montageschritt zu verwenden. Beispielsweise ist es beim Umspritzen des Stators, insbesondere mit einem thermoplastischen Werkstoff, möglich, den Stator über das ringförmige Strukturelement, beispielsweise in einem Spritzgusswerkzeug einer geeigneten Spritzgussmaschine, auszurichten und/oder zu positionieren.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Strukturelement geeignete Befestigungselemente auf, über welche der Stator über das ringförmige Strukturelement in dem Motorengehäuse befestigbar ist.

Eine Befestigung am Motorengehäuse ist im Bereich des inneren oder äußeren Randes des Strukturelementes möglich

Nach einer besonderen Ausführungsform wird der Stator über das Strukturelement beispielsweise an dem Motorgehäuse befestigt. Beispielsweise sind entsprechende Befestigungslaschen am Strukturelement vorgesehen über welche der Stator am Motorengehäuse befestigt wird.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Strukturelement beispielsweise die Rotorlagerung übernehmen, sodass der Rotor nicht mehr im Motorgehäuse gelagert werden muss.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist am Strukturelement ein Lagersitz, insbesondere für Wälzlager, vorgesehen, über den die Position der Rotordrehachse definiert und/oder Axialkräfte, insbesondere des Rotors, aufnehmbar ist/sind. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden an dem Lager axiale Kräfte und/oder nach einer weiteren Ausführungsform auch radiale Kräfte von dem Stator auf das Motorengehäuse und/oder eine geeignete Lagerstelle übertragen.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind das Statorjoch und die Statorzähne als einteiliges Bauteil ausgeführt.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Strukturelement eine thermische Leitfähigkeit von mindestens 45 W/mK, vorzugsweise von mindestens 150W/mK, besonders bevorzugt von mindestens 220 W/mK, auf.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung besteht das ringförmige Strukturelement zumindest teilweise aus Aluminium, Stahl, Kupfer, Magnesium, Messing, Zink, Karbon und/oder Metalloxiden (Keramiken).

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Strukturelement Ausnehmungen und/oder Öffnungen auf, die zur Durchführung von elektrischen Leitern, Kühlmitteln oder Befestigungen und/oder zur Reduzierung von Wirbelstromverlusten geeignet sind.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umschließt das ringförmige Strukturelement die einzelnen Statorzähne, wobei an zumindest einer Stelle der Umschließung zumindest eines Statorzahnes, insbesondere eines jeden Statorzahnes, die Umschließung, zumindest schlitzförmig, geöffnet ist.

Durch diese Maßnahme können nach einer Ausführungsform der Erfindung Wirbelströme und/oder andere Verlustleistungen des Stators vermindert und/oder verhindert werden. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das ringförmige Strukturelement zumindest teilweise durch einen Blechstreifen gebildet, der vorzugsweise mäanderförmig um die Statorzähne geführt ist.

Entsprechend dieser besonderen Ausführungsform können elektrische Verlustleistungen, insbesondere Wirbelströme, effizient verhindert werden und die Herstellung besonders effizient und materialsparend bzw. abfallvermeidend gestaltet werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Strukturelement eine Wärmeübertragungseinrichtung, insbesondere einen geschlossenen Hohlraum mit einem Medium mit Phasenübergang und/oder eine, insbesondere formschlüssig eingebrachte, Heatpipe mit einem integrierten Arbeitsmedium, auf.

Entsprechend dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Kühlung des Stators weiter verbessert werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist das ringförmige Strukturelement zumindest eine Auskragung in radialer und/oder axialer Richtung auf, durch welche die Kühlleistung des ringförmigen Strukturelementes erhöht werden kann.

Entsprechend dieser besonderen Ausführung kann die Kühlleistung des ringförmigen Strukturelementes weiter verbessert werden.

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die zumindest eine Auskragung eine, vorzugsweise durch Ausstanzen oder Ausformen aus dem ringförmigen Strukturelement erzeugte, insbesondere laschenförmige, Kühlfinne auf, die benachbart zu zumindest einer der Spulen angeordnet ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen in verschiedenen möglichen, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen, beispielhaft erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine allgemeine schematische Ansicht einer Axialflussmaschine

Fig. 2 eine weitere allgemeine schematische Ansicht einer Axialflussmaschine

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Details eines Stators einer Axialflussmaschine

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Stators mit einer Ausführung eines ringförmigen Strukturelementes

Fig. 5 eine schematische Ansicht von Wicklungen eines Stators einer Axialflussmaschine mit einer möglichen Ausführung eines erfindungsgemäßen Strukturelementes

Fig. 6 eine Teilansicht eines Schnittes durch einen Stator in einer schematischen Ansicht mit einer weiteren möglichen Ausführung eines erfindungsgemäßen Strukturelementes Fig. 7 eine exemplarische Draufsicht eines ringförmigen Strukturelementes in einer beispielhaften Ausführung

Fig. 8 eine weitere Ansicht eines exemplarischen ringförmigen Strukturelementes mit einer beispielhaften Ausführung von Statorzähnen und einem Rückschluss

Fig. 9 eine weitere Teilansicht eines Schnittes durch einen exemplarischen Stator in einer schematischen Ansicht

Fig. 10 eine weitere Teilansicht eines Schnittes durch ein exemplarisches Strukturelement in einer schematischen Ansicht

Fig. 11 eine isometrische Ansicht des Stators in einer Explosionsdarstellung Fig. 12 eine schematische Darstellung der Einbausituation einer Axialflussmaschine in einem Motorengehäuse

Die Offenbarung der Veröffentlichung W02021003510A2 der Anmelderin wird hiermit vollumfänglich in die Offenbarung der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen. Diese Lageangaben sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante einer Axialflussmaschine 1 umfassend, zumindest einen Stator 2 und zumindest einen Rotor 3. Nach anderen möglichen Ausführungsformen (nicht dargestellt) sind Anordnungen mit mehreren Rotoren möglich, zwischen denen beispielsweise jeweils ein Stator angeordnet ist.

Auf dem Rotor 3 bzw. den Rotoren 3 sind Magnete 4, beispielsweise Permanentmagnete, angeordnet. Der zumindest eine Stator 2 und der zumindest eine Rotor 3 können in einem fakultativ vorhandenen Motorengehäuse 5 angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist.

Es können auch mehrere Statoren 2 angeordnet sein. In diesem Fall sind vorzugsweise alle Statoren 2 gleich ausgebildet, sodass die folgenden Ausführungen auch auf die gegebenenfalls weiter vorhandenen Statoren 2 angewandt werden können. Beispielsweise zeigt die Fig. 2 eine Ausführungsvariante der Axialflussmaschine 1, bei der nur ein Rotor 3 angeordnet ist. Der Rotor 3 ist - in der Axialrichtung betrachtet - zwischen zwei Statoren 2 angeordnet, die entsprechend der Erfindung ausgebildet sind. Der Rotor 3 ist beidseitig mit mehreren Magneten 4 (Permanentmagnete) bestückt. Die beiden Statoren 2 sind so angeordnet, dass Rückschlusselemente bzw. ein Statorjoch jeweils auf der vom Rotor 3 abgewandten Seite des Stators 2 angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsvariante eines Stators 2 für eine Axialflussma- schine 1. Der Stator 2 weist mehrere Statorzähne 7 auf. Die Statorzähne 7 weisen jeweils ei- nen Zahnkörper 8 auf. Weiter weisen die Statorzähne 7 in einer Axialrichtung 9 gegenüberliegende Endabschnitte auf, die einen Zahnkopf und einen Zahnfuß bilden. Die Statorzähne 7 sind jeweils mit einer Spulenwicklung 10 (in Fig. 3 nur schematisch angedeutet) umwickelt. Die Zahnkörper 8 liegen in der Axialrichtung 9 an einem, insbesondere plattenförmigen, Rückschlusselement 11 auf oder sind zumindest teilweise in das Rückschlusselement 11 eingesteckt, wozu das Rückschlusselement entsprechende Ausnehmungen aufweist, in denen die Zahnkörper 8 bevorzugt formschlüssig aufgenommen sind. Das Rückschlusselement 11 ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Nach einer weiteren Ausführungsform ist das Rückschlusselement 11 vorzugsweise einstückig mit den Statorzähnen 7 ausgebildet. Nach einer weiteren möglichen Ausführungsform ist das Rückschlusselement 11 aus einem Elektroblech gewickelt.

Zumindest zwischen der Spulenwicklung 10 und dem Zahnkörper 8 ist nach einer möglichen Ausführungsform eine nicht weiter dargestellte elektrische Isolierung angeordnet. Die Anzahl der in den Figuren dargestellten Statorzähne 7 ist nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr richtet sich deren Anzahl nach den jeweiligen Gegebenheiten in der Verwendung des Stators 2 bzw. der Axialflussmaschine 1 nach den gewünschten Leistungsmerkmalen der Anwendung.

Die Statorzähne 7 sind gleichmäßig verteilt über den Umfang des Stators 2 angeordnet. Insbesondere weisen in Richtung der Axialrichtung 9 betrachtet eine zumindest annähernd trapezförmigen Querschnittsfläche auf.

In Fig. 3 sind Flusssammelelemente 6 gezeigt bzw. an einer Stelle entfernt worden, um eine bessere Sicht auf die Statorzähne 7 zu ermöglichen.

Das, insbesondere ringförmige, Rückschlusselement 11 des Stators 2 kann aus einem hierfür üblichen Werkstoff bestehen. Nach einer besonderen Ausführungsform können die Statorzähne mit dem Statorrückschluss 11, der vom Fachmann auch als Statorjoch bezeichnet wird, einteilig bzw. einstückig ausgeführt sein.

In Fig. 4 ist eine weitere schematische Ausführungsform einer beispielhaften Ausführung gezeigt. Darin ist das ringförmige Strukturelement 13 dargestellt, das, wie in der Zeichnung dargestellt in die Statornuten 14 zwischen Statorjoch 11 und die Spulenwicklung 10 reicht.

Wie in Fig. 4 weiter ersichtlich, reicht das ringförmige Strukturelement 13 über das Statorjoch radial hinaus und zeigt am äußeren Durchmesser entsprechende Öffnungen und/oder Teilöffnungen 15, über die das ringförmige Strukturelement, beispielsweise als tragendes Element mit einem anderen Teil, beispielsweise dem Motorengehäuse 1, positioniert und/oder befestigt werden kann. Der Stator 3 kann nach einer besonderen Ausführungsform als Ganzes mit einen Thermo- und/oder Duroplasten umspritzt werden. Nach einer besonderen Ausführungsform kann dabei das ringförmige Strukturelement 13, insbesondere an seiner äußeren Peripherie und/oder Durchmesser als Anschlag in einem Spritzgusswerkzeug verwendet werden, wodurch eine definierte Größe und Position der umspritzten Hülle des Stators besser erreicht werden kann.

In Fig. 5 sind das ringförmige Strukturelement 13 entsprechend einer weiteren möglichen Ausführungsform, mit Statorzähnen 7(nur ein Statorzahn ist der besseren Übersichtlichkeit wegen bezeichnet) sowie mit Spulen 10 (nur eine Spule ist der besseren Übersichtlichkeit wegen bezeichnet) dargestellt. Aus dieser schematischen Darstellung ist ersichtlich, dass das ringförmige Strukturelement 13 geeignete Öffnungen 16 aufweist, durch welche die Anschlüsse 17 der Spulen 10 geführt werden können. Nach weiteren Ausführungsformen sind weitere Öffnungen vorgesehen, um beispielsweise Wirbelströme zu verhindern. Die Statorzähne 7 sind beispielsweise mit dem Statorjoch 11 geeignet verbunden oder mit diesem nach einer weiteren möglichen Ausführungsform einteilig ausgeführt (nicht detailliert dargestellt).

Das ringförmige Strukturelement 13 ist mit dem Statorjoch 11 drehfest verbunden. Dabei kann diese drehfeste Verbindung durch mechanische Elemente, beispielsweise eine Verschraubung, Vernieten oder auf andere Art und Weise verwirklicht werden. Beispielsweise ist ein Verkleben oder eine Verbindung durch ein Umspritzen der Teile des Stators möglich. Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist ein Formschluss zwischen dem Strukturelement und dem Statorjoch möglich.

In Fig. 6 ist ein Detail der weiteren Ausgestaltung eines ringförmigen Strukturelementes 13 mit Teilen eines Stators einer Axialflussmaschine dargestellt. Hier ist für den Fachmann einerseits ein Statorzahn 18 ersichtlich, der durch das dargestellte ringförmige Strukturelement 13 reicht und mit dem Statorjoch 11 verbunden ist. Andererseits ist die Drehachse 19 des Rotors und ein Lager 20 an einem an dem Strukturelement angeordneten Lagersitz ersichtlich. Die Rotorwelle ist damit im ringförmigen Strukturelement 13 drehbar gelagert. Über das Lager 20 ist es möglich axiale Kräfte beispielsweise von der Rotorwelle auf das ringförmige Strukturelement 13 zu übertragen. Nach einer besonderen Ausführungsform ist es damit möglich, dass das Strukturelement Kräfte und/oder Drehmomente des Stators und/oder Rotors in das Motorgehäuse überträgt.

Wie aus der schematischen Zeichnung ersichtlich ist, stützt sich der Rotor (nicht dargestellt) mit seiner Rotordrehachse 19 über das Lager 20 am Strukturelement ab.

In Fig. 7 ist ein weiteres Detail der Ausgestaltung des ringförmigen Strukturelementes 13 dargestellt. Dabei ist ein Teil des Strukturelementes 13 ersichtlich, der einen Statorzahn in der Öffnung 21 umschließt. Wie in der schematischen Zeichnung ersichtlich, weist das Strukturelement 13 eine Öffnung 22 auf, so dass der Ring um den Statorzahn nicht geschlossen ist. Durch diese Öffnung, die selbstverständlich auch weiter innen oder seitlich angeordnet sein kann, werden Ringströme bzw. Wirbelstromverluste verhindert bzw. vermindert.

In Fig. 8 ist ein ringförmige Strukturelement 13 als Blechteil 23 ausgeführt. Das Blechteil 23 wird um Statorzähne 24 herum geführt. Dabei kann das Blechteil beispielsweise durch Ausstanzung hergestellt werden oder andererseits durch einen Umformprozess aus einem Blechstreifen, der beispielsweise geeignet gebogen wird, um dann mäanderformig um die Statorzähne 24 geführt zu werden. Auf diese Weise kann damit beispielsweise sehr materialsparend ein solches Strukturelement 13 verwirklicht werden.

In Fig. 9 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Detail einer besonderen Ausführungsform eines ringförmigen Strukturelementes 13 gezeigt. In der Darstellung ist ersichtlich, wie das Strukturelement 13 einerseits in der Statornut unterhalb der Spulenwicklung 25 angeordnet ist und andererseits außen an der Spule eine Auskragung 26, insbesondere in Form einer Finne, zur zusätzlichen Kühlung der Spule aufweist.

In Fig. 10 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein weiteres Detail einer besonderen Ausführungsform eines ringförmigen Strukturelementes 13 gezeigt. Dabei weist das ringförmige Strukturelement eine Wärmeübertragungseinrichtung 27, insbesondere ein Wärmerohr bzw eine Heatpipe, auf. Bei einer solchen Wärmeübertragungseinrichtung handelt es sich um ein Bauelement, dass unter Ausnutzung der Verdampfungsenergie bzw. Verdampfungswärme einen Bereich eines Bauteiles kühlen kann. Wärmerohre werden im Stand der Technik auch als Heatpipes und/oder Zwei-Phasen-Thermosiphons genannt. Im vorliegenden Fall weist das ringförmige Strukturelement 13 einen oder mehrere geeignete Kanäle 28 auf, wobei das Arbeitsfluid an einer heißen Stelle verdampft und an einer kälteren Stelle kondensiert. Durch den Einbau einer solchen Wärmeübertragungseinrichtung kann die Kühlleistung des ringförmigen Strukturelementes 13 weiter verbessert werden.

In Fig. 11 ist zum besseren Verständnis der Erfindung eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stators 2 einer Axialflussmaschine in einer Explosionsdarstellung ersichtlich. Die entsprechenden Teile des Stators sind entsprechend den vorangegangenen Ausführungen bezeichnet. In Fig. 11 ist darüber hinaus ein thermoplastischer Bauteil 29 gezeigt, der durch ein Umspritzen, beispielsweise durch Spritzguss, der Bauteile des Stators entsteht und dazu geeignet ist, die inneren Bauteile des Stators, insbesondere die Wicklungen 10, geeignet zu schützen. Das Strukturelement 13 ist dabei nach einer möglichen Ausführungsform bei zusammengebautem Stator in das thermoplastische Bauteil 29 integriert und ragt mit seinem Rand radial aus der Öffnung 30 des Bauteils 29. Zur weiteren Verdeutlichung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 12 die Einbausituation einer erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Axialflussmaschine schematisch dargestellt. Dabei sind Teile des Motorengehäuses zur Verdeutlichung im Schnitt und Teile der Axialflussmaschine in Seitenansicht gezeigt. Die Axialflussmaschine ist dabei der besseren Übersichtlichkeit wegen, nur teilweise dargestellt. Es sind der Stator 2 und der Rotor 3, sowie eine um eine Rotordrehachse 19 drehbare, mit dem Rotor drehfest verbundene Rotorwelle 31 sowie ein Rotorrückschluss 32 und ein Statorjoch 33 dargestellt. Ferner ist ein ringförmiges Strukturelement 13 dargestellt, das über geeignete Verschraubungen 35 (nicht im Detail dargestellt) an einem Motorengehäuse 34 befestigt ist. Das Motorengehäuse ist in Fig. 12 nicht vollständig dargestellt. Insbesondere kann ein weiterer Gehäuseteil (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der beispielsweise das Statorjoch 33 umgibt bzw. einhaust.