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Title:
STATOR OF AN ELECTRIC PRIME MOVER, AND ELECTRIC PRIME MOVER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/214144
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator of an electric prime mover and to an electric prime mover having the stator. The stator (10) comprises a stator core (30) and windings (43) of at least one electrical conductor that are arranged annularly on the stator core (30), and at least one wet chamber (60) through which a coolant flows, so that heat from at least one winding (43) can be absorbed by the coolant. The stator also comprises a separation element (70) which separates the wet chamber (60), at least on an axial side of the stator (10), substantially liquid-tightly from a dry chamber (50) of the electric prime mover, wherein the separation element (70) is sealed with respect to the stator core (30) along a first periphery (72) and along a second periphery (74), wherein the first periphery (72) has a smaller radial extent than the radial outer side of the stator core (90) and a larger radial extent than the radial outer side of the annular winding arrangement (100), and the second periphery (74) has a larger radial extent than the radial inner side of the stator core (91) and a smaller radial extent than the radial inner side of the annular winding arrangement (101). The stator and the electric prime mover constitute units which implement long-lasting and efficient cooling of the stator while using a small axial installation space.

Inventors:
MENHART MICHAEL (DE)
RIESS STEFAN (DE)
OSWALD JOHANN (DE)
SONNTAG CARSTEN (DE)
CAROTTA ANDRÄ (DE)
MAHLER DANIEL (DE)
Application Number:
PCT/DE2022/100266
Publication Date:
October 13, 2022
Filing Date:
April 08, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
H02K9/197; H02K21/24; H02K5/02
Domestic Patent References:
WO2020147551A12020-07-23
WO2001011755A12001-02-15
Foreign References:
JP2005261083A2005-09-22
US20130147291A12013-06-13
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Claims:
Patentansprüche

1. Stator (10) einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere einer Axialflussmaschine (1), umfassend einen Statorkern (30) und an dem Statorkern (30) in Ringform angeordnete Wicklungen (43) zumindest eines elektrischen Leiters und wenigstens einen Nassraum (60) zur Durchströmung mit einem Kühlmittel, so dass von dem Kühlmittel Wärme von wenigstens einer Wicklung (43) aufnehmbar ist, sowie weiterhin umfassend ein Abtrennungselement (70), mit dem der Nassraum (60) zumindest an einer axialen Seite des Stators (10) im Wesentlichen flüssigkeitsdicht von einem Trockenraum (50) der elektrischen Antriebsmaschine abgetrennt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennungselement (70) gegenüber dem Statorkern (30) an einem ersten Umfang (72) und an einem zweiten Umfang (74) abgedichtet ist, wobei der erste Umfang (72) eine geringere radiale Erstreckung als die radiale Außenseite des Statorkerns (90) und eine größere radiale Erstreckung als die radiale Außenseite der Ringform der Wicklungsanordnung (100) aufweist, und der zweite Umfang (74) eine größere radiale Erstreckung als die radiale Innenseite des Statorkerns (91) und eine geringere radiale Erstreckung als die radiale Innenseite der Ringform der Wicklungsanordnung (101) aufweist.

2. Stator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennungselement (70) den Stator (10) axial begrenzt.

3. Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennungselement (70) an seiner axialen Seite im Wesentlichen eine Ebene (71) ausbildet.

4. Stator nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennungselement (70) zwei im Wesentlichen ringförmige Wände (73,75) aufweist, die konzentrisch angeordnet sind und sich mit zumindest einer Komponente ihrer Erstreckung in axialer Richtung erstrecken, so dass zwischen den ringförmigen Wänden (73,75) eine ringförmige Kavität (80) ausgebildet ist, zur axialen und bereichsweise radialen Abtrennung des ebenfalls im Wesentlichen ringförmigen Nassraums (60) von einem angrenzenden Trockenraum (50).

5. Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung des Abtrennungselements (70) gegenüber dem Statorkern (30) an den ringförmigen Wänden (73,75) in radialer Richtung realisiert ist.

6. Stator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der ringförmigen Wände (73,75) im Flächenbereich der Anlage einer Dichtung (130,140) dicker ausgeführt ist als an der Seite der axialen Begrenzung des Nassraums (60).

7. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Abtrennungselements (70) ein nichtmetallischer Werkstoff ist.

8. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennungselement (70) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Statorkern (30) und/ oder mit wenigstens einer Wicklung (43) verbunden ist.

9. Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennungselement (70) mit einer in axialer Richtung auf den Statorkern (30) und/ oder wenigstens eine Wicklung (43) wirkenden Druck- Vorspannung angeordnet ist.

10. Elektrische Antriebsmaschine, insbesondere Axialflussmaschine (1), umfassend einen Stator (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, sowie einen Rotor (20), wobei der Rotor (20) in einem Trockenraum (50) der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist.

Description:
Stator einer elektrischen Antriebsmaschine und elektrische Antriebsmaschine

Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere einer Axialflussmaschine, sowie eine elektrische Antriebsmaschine mit dem Stator.

Der elektrische Antriebsstrang von elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen ist nach dem Stand der Technik bekannt. Dieser besteht aus Komponenten zur Energiespeicherung, Energiewandlung und Energieleitung. Zu den Komponenten der Energiewandlung gehören elektrische Maschinen bspw. Axialflussmaschinen. Axialflussmaschinen sind nach dem Stand der Technik in diversen Bauweisen mit einem oder mehreren Statoren und einem oder mehreren Rotoren bekannt.

Eine elektrische Axialflussmaschine, auch als Transversalflussmaschine bezeichnet, ist ein Motor oder Generator, bei dem der Magnetfluss zwischen einem Rotor und einem Stator parallel zur Drehachse des Rotors realisiert wird. Andere Bezeichnungen für elektrische Axialflussmaschinen sind auch bürstenloser Gleichstrommotor, permanenterregter Synchronmotor oder Scheibenläufermotor.

Je nach Leistungsbereich bzw. Anwendungsfall ist es oftmals notwendig, in elektrischen Maschinen durch verschiedene Verluste entstehende Wärme durch eine effektive Kühlung abzuführen. Die Kühlung sorgt dafür, dass kritische Temperaturen, welche zu Beschädigungen an Materialien und Komponenten führen könnten, vermieden werden. Darüber hinaus trägt die Kühlung zur Verbesserung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine bei, da insbesondere der ohmsche Widerstand in elektrischen Leitern stark temperaturabhängig ist, wodurch bei höheren Temperaturen die Leistungsverluste zunehmen.

Die Kühlung einer elektrischen Rotationsmaschine findet dabei üblicherweise weitgehend im Stator statt. Dabei wird Wärme von der Drahtspule an das umgebende Gehäuse bzw. an den Statorkörper selbst und/ oder umgebende Luft abgegeben.

Aus der WO 01/11755 A1 ist eine elektrische Axialflussmaschine bekannt, die beidseitig eines Rotors jeweils einen Stator aufweist. Die Statoren weisen wiederum jeweils ein ringförmiges Joch auf, mit sich radial von innen nach außen erstreckenden Nuten, in denen Mehrphasenwicklungen geführt sind.

Hier erfolgt eine Kühlung mittels Konvektion an die Umgebungsluft.

Insbesondere bei elektrischen Maschinen, welche eine hohe Drehmoment- bzw. Leistungsdichte aufweisen, reicht eine Oberflächenkühlung mit Wärmeabgabe an die umgebende Luft oftmals nicht aus, so dass eine Kühlung durch Kühlflüssigkeit erforderlich ist. Als Kühlflüssigkeiten können prinzipiell Öle, Wasser bzw. Wassergemische wie z. B. Wasser-Glykol, aber auch dielektrische Flüssigkeiten zum Einsatz kommen. Diese Kühlflüssigkeiten können zwecks effizienter Kühlung die stromführenden Komponenten im Wesentlichen unmittelbar kontaktieren bzw. umspülen, um damit eine hohe Leistungsdichte zu gewährleisten.

Dabei besteht jedoch auch das Erfordernis, drehzahlbedingte Verwirbelungen der Kühlflüssigkeit zu verhindern bzw. zu verringern, da diese strömungs- und/oder reibungsbedingte Energieverluste der rotierenden Komponenten bewirken können. Dies kann es erforderlich machen, rotierende Bestandteile einer elektrischen Antriebsmaschine von statisch angeordneten Bestandteilen strömungstechnisch zu separieren.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stator einer elektrischen Antriebsmaschine sowie eine mit dem Stator ausgerüstete langlebige elektrische Antriebsmaschine zur Verfügung zu stellen, die eine axial kompakte Größe mit einer hohen Leistung kombinieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator einer elektrischen Antriebsmaschine nach Anspruch 1 sowie durch eine elektrische Antriebsmaschine nach Anspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des Stators sind in den Unteransprüchen 2-9 angegeben.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Die Erfindung betrifft einen Stator einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere einer Axialflussmaschine, welcher einen Statorkern und an dem Statorkern in Ringform angeordnete Wicklungen zumindest eines elektrischen Leiters umfasst. Des Weiteren umfasst der Stator wenigstens einen Nassraum zur Durchströmung mit einem Kühlmittel, so dass von dem Kühlmittel Wärme von wenigstens einer Wicklung aufnehmbar ist, und ein Abtrennungselement, mit dem der Nassraum zumindest an einer axialen Seite des Stators im Wesentlichen flüssigkeitsdicht von einem Trockenraum der elektrischen Antriebsmaschine abgetrennt ist. Das Abtrennungselement ist gegenüber dem Statorkern an einem ersten Umfang und an einem zweiten Umfang abgedichtet, wobei der erste Umfang eine geringere radiale Erstreckung als die radiale Außenseite des Statorkerns und eine größere radiale Erstreckung als die radiale Außenseite der Ringform der Wicklungsanordnung aufweist, und der zweite Umfang eine größere radiale Erstreckung als die radiale Innenseite des Statorkerns und eine geringere radiale Erstreckung als die radiale Innenseite der Ringform der Wicklungsanordnung aufweist.

Die Begriffe „radial“, „axial“ und „in Umfangsrichtung“ beziehen sich im Rahmen der hier vorliegenden Beschreibung und der Ansprüche auf die Drehachse einer mit dem Stator ausgestalteten elektrischen Antriebsmaschine, insofern nicht explizit anders bezeichnet.

Der Statorkern ist dabei insbesondere ein Teil eines Gehäuses oder ein anderweitig tragendes Teil des Stators, an welchem Statorzähne angeordnet sind oder welcher Statorzähne als integrale Bestandteile aufweist, welche die Wicklungen tragen. Unter einem Statorzahn ist ein axial von dem Statorkern, welcher eine im Wesentlichen zweidimensionale Ausgestaltung aufweist, axial abstehender Vorsprung zu verstehen, der mit der Wicklung umwickelt ist.

Der Statorkern kann aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt sein.

So kann zum Beispiel der Stator einen Befestigungsring umfassen, der mit dem Statorkern verschraubt und/ oder verstemmt ist und der der Anlage einer jeweiligen Dichtung dient, die gegenüber dem Abtrennungselement die Dichtungswirkung realisiert.

Es ist nicht ausgeschlossen, dass der Befestigungsring selbst ebenfalls mit einem weiteren Dichtelement gegenüber dem Statorkern abgedichtet ist.

Somit ist vorgesehen, dass das Abtrennungselement gegenüber dem Statorkern abgedichtet ist.

Die radiale Innenseite des Statorkerns ist der radiale Rand einer axial durch den Statorkern verlaufenden Bohrung bzw. eines Durchlasses zur Hindurchführung eine Rotorwelle. Insofern der Stator keine axiale Öffnung aufweisen sollte, ist die radiale Innenseite des Statorkerns der zentrale Bereich des Statorkerns, durch den die ideelle Rotationsachse der elektrischen Antriebsmaschine verläuft.

Das Abtrennungselement ist insbesondere an einer axialen Seite des Nassraums angeordnet.

Die Gesamtheit aller Wicklungen bildet dabei die Ringform aus. Bei einer Axialflussmaschine bedeutet das, dass mehrere Wicklungen auf jeweiligen Statorzähnen angeordnet sind, wobei die Statorzähne in Ringform angeordnet sind und demzufolge auch die auf den Statorzähnen angeordneten Wicklungen entlang einer Ringform angeordnet sind.

In entsprechender Weise kann auch der Nassraum die Form eines Rings ausbilden. Gegebenenfalls umfasst der Stator mehrere Nassräume, die zusammen in Ringform angeordnet sind. Gegenüber Ausführungsformen, bei denen separate Kühlungen einzelner Statorzähne bzw. dort befindlicher Wicklungen erfolgen müssen, ist hier eine einfache Kühlung aller Wicklungen möglich, bei entsprechend geringem Aufwand zur Abdichtung des dafür nötigen Nassraums und einem entsprechend geringen Bauraumbedarf.

Die Wicklungen sind insbesondere in zumindest einem Nassraum angeordnet.

Unter einem Stator wird im Sinne der Erfindung auch eine Statorhälfte verstanden, welche zusammen mit einerweiteren Statorhälfte eine komplette Statoreinheit einer Axialflussmaschine ausbildet, wobei vorgesehen ist, dass zwischen den beiden Statorhälften ein Rotor der Axialflussmaschine positioniert ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Stators kann dieser auch bei geringer axialer Erstreckung optimal gekühlt werden und demzufolge eine hohe Leistungsdichte gewährleisten. Dabei ist die Abtrennung zwischen Nassraum und Trockenraum gewährleistet, sodass der Rotor im Trockenraum mit einer hohen Drehzahl ohne Strömungsverluste betrieben werden kann.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Abtrennungselement den Stator axial begrenzt. Entsprechend ist das Abtrennungselement im elektrischen Luftspalt zwischen Stator und Rotor angeordnet, und begrenzt den mechanischen Luftspalt zwischen Stator und Rotor.

Vorteilhafterweise bildet dabei das Abtrennungselement an seiner axialen Seite im Wesentlichen eine Ebene aus. Kleine Formelemente außerhalb des ebenen Verlaufs sind dabei nicht ausgeschlossen, jedoch ist der Verlauf des Abtrennungselements an der axialen Seite des Stators im Wesentlichen flächig, also zweidimensional.

In weiterer vorteilhafter Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Abtrennungselement zwei im Wesentlichen ringförmige Wände aufweist, die konzentrisch angeordnet sind und sich mit zumindest einer Komponente ihrer Erstreckung in axialer Richtung erstrecken, so dass zwischen den ringförmigen Wänden eine ringförmige Kavität ausgebildet ist, zur axialen und bereichsweiseradialen Abtrennung des ebenfalls im Wesentlichen ringförmigen Nassraums von einem angrenzenden Trockenraum.

Die ringförmigen Wände bilden dabei in radialer Richtung eine Abtrennung des Nassraums aus, wobei ein in radialer Richtung sich zwischen den ringförmigen Wänden befindlicher Verbindungsabschnitt des Abtrennungselements die axiale Abtrennung des Nassraums gegenüber dem Trockenraum realisiert.

Die axiale Außenseite des Verbindungsabschnitts ist beispielsweise eben bzw. zweidimensional ausgebildet.

Der Trockenraum und der Nassraum sind entsprechend durch einen Luftspalt voneinander beabstandet. Beispielsweise kann die Abdichtung des Abtrennungselements gegenüber dem Statorkern an den ringförmigen Wänden in radialer Richtung realisiert sein.

Das heißt, dass eine Ringdichtung in radialer Richtung an jeweils einer ringförmigen Wand anliegt und dort eine Dichtungswirkung erzielt.

Die Abdichtung selbst kann dabei jeweils an ringförmigen Flächenbereichen vorgenommen sein.

Ein jeweiliges, die Abdichtung des Abtrennungselements bewirkendes Element des Statorkerns kann dabei ein Anbauteil des Statorkerns sein, oder aber auch ein integraler Bestandteil des Statorkerns.

Zur Gewährleistung einer zuverlässigen Dichtungswirkung kann wenigstens eine der ringförmigen Wände im Flächenbereich der Anlage einer Dichtung dicker ausgeführt sein als an der Seite der axialen Begrenzung des Nassraums.

Diese größere Wandstärke dient insbesondere zur Aufnahme elastischer Rückstellkräfte von Dichtelementen und ist entsprechend so ausgestaltet, dass sie eine ausreichende Druckfestigkeit aufweist. Gleichzeitig kann dabei auch eine formschlüssige Positionssicherung des Abtrennungselements in axialer Richtung realisiert sein.

Ebenfalls ist hier die Oberfläche der ringförmigen Wand im Bereich der Anlage der Dichtung vorteilhafterweise mit einer geringen Rauheit als an der Seite der axialen Begrenzung des Nassraums ausgeführt, zwecks Gewährleistung einer ausreichenden Flüssigkeitsdichtigkeit.

In vorteilhafter Ausführungsform ist das Material des Abtrennungselements ein nicht metallischer Werkstoff. Dadurch wird gewährleistet, dass das Abtrennungselement selbst keine oder nur geringfügige elektromagnetische Verluste beim Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine realisiert.

Des Weiteren kann das Abtrennungselement mittels einer stoffschlüssigen Verbindung mit dem Statorkern und/ oder mit wenigstens einer Wicklung verbunden sein. Die stoffschlüssige Verbindung kann insbesondere eine Klebeverbindung sein, zur Fixierung des Abtrennungselements am Statorkern, wobei vorteilhafterweise die stoffschlüssige Verbindung flächig ausgeführt ist.

Durch die stoffschlüssige Verbindung wird gewährleistet, dass das Abtrennungselement axial auch bei einem Überdruck im Nassraum bzw. bei einer Druckdifferenz zwischen Nassraum und Trockenraum sich im Wesentlichen zweidimensional erstreckt und derart nicht den Luftspalt zwischen Stator und Rotor einschränkt. Die stoffschlüssige Verbindung kann dabei gleichzeitig auch zur Abdichtung des Abtrennungselements dienen.

Zur Vorbeugung einer unbeabsichtigten Verringerung des Luftspaltes zwischen Stator und Rotor kann das Abtrennungselement mit einer in axialer Richtung auf den Statorkern und/ oder wenigstens eine Wicklung wirkenden Druck-Vorspannung angeordnet sein. Das bedeutet, dass das Abtrennungselement unter Vorspannung am Statorkern fixiert ist, so dass durch die Vorspannung einer axialen Auswölbung des Abtrennungselements vorgebeugt wird und somit eine Verringerung des Luftspaltes zwischen dem Abtrennungselement und einem axial benachbarten Rotor einer Axialflussmaschine, bedingt durch einen Überdruck im Nassraum, verhindert wird.

Weiterhin kann die axiale Begrenzungsseite des Abtrennungselements axiale Formelemente wie z.B. Sicken aufweisen, um das Flächenträgheitsmoment der axialen Begrenzungsseite zu erhöhen und derart die Biegesteifigkeit zu verbessern, wodurch ebenfalls einer axialen Auswölbung entgegengewirkt wird. Gleichzeitig werden dadurch Elemente zur Verfügung gestellt, die im Falle unterschiedlicher temperaturbedingter Ausdehnung einzelner Komponenten des Stators in der Ebene der axialen Außenseite des Abtrennungselements Biegung ermöglichen und somit unterschiedliche temperaturbedingte Verschiebungen einzelner, mit dem Statorkern und/oder mit den Wicklungen fest verbundener Areale des Abtrennungselements ermöglichen, ohne dass es zu unzulässigen Druck- oder Zugspannungen im Abtrennungselement kommen kann.

Derartige Formelemente können insbesondere axial die Statorzähne überlagern. So können zum Beispiel Flächenbereiche des Abtrennungselements, welche axial die Statorzähne überlagern, axial einen geringeren Abstand zum Statorkern aufweisen, als benachbart zu diesen Flächenbereichen angeordnete Flächen des Abtrennungselements, sodass insgesamt das Abtrennungselement an seiner axialen Außenseite den Positionen der Statorzähne entsprechende Vertiefungen aufweist.

Die Erfindung betrifft gemäß einem weiteren Aspekt eine elektrische Antriebsmaschine, insbesondere eine Axialflussmaschine, umfassend einen erfindungsgemäßen Stator sowie einen Rotor, wobei der Rotor in einem Trockenraum der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist.

Das Abtrennungselement ist folglich im Luftspalt der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen in Form einer Axialflussmaschine zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

Figur 1: eine Axialflussmaschine in perspektivischer Ansicht,

Figur 2: eine herkömmliche Axialflussmaschine in Explosionsdarstellung,

Figur 3: eine erfindungsgemäße ausgestaltete Statorhälfte der Axialflussmaschine in perspektivischer Ansicht,

Figur 4: eine Axialflussmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung in Explosionsdarstellung,

Figur 5: ein Abtrennungselement in Draufsicht,

Figur 6: eine Statorhälfte im Schnitt gemäß des in Figur 5 angedeuteten Schnittverlaufs A-A,

Figur 7: Einzelheit C aus Figur 6,

Figur 8: Einzelheit E aus Figur 6, und

Figur 9: eine vergrößerte Einzelheit im Bereich benachbarter Wicklungen. Zunächst wird der allgemeine Aufbau einer Axialflussmaschine 1 anhand der Figuren

1 und 2 erläutert.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte herkömmliche Axialflussmaschine 1 umfasst in der hier dargestellten Ausführungsform als Stator 10 zwei Statorhälften 11 , zwischen denen axial der bezüglich der Statorhälften 11 ein um eine Drehachse 21 drehbarer Rotor 20 angeordnet ist. Ein jeweiliger Stator 10 umfasst im zentralen Bereich eine Bohrung 31 bzw. einen Durchlass für die Flindurchführung der Welle des Rotors 20.

An wenigstens einer Statorhälfte 11 sind in der hier dargestellten Ausführungsform mehrere Kühlmittelanschlüsse 22 sowie ein Steckanschluss 23 für eine steuerungstechnische Verbindung und mehrere Phasen-Anschlüsse 24 angeordnet. Wie aus der Explosionsdarstellung in Figur 2 ersichtlich ist, umfasst eine jeweilige Statorhälfte 11 ein sogenanntes Statorjoch, welches auch als Statorkern 30 bezeichnet werden kann. Von diesem Statorkern 30 erstrecken sich im Wesentlichen sternförmig angeordnete Statorzähne 40 in axialer Richtung.

Wie ebenfalls aus der Explosionsdarstellung in Figur 2 ersichtlich ist, umfasst eine jeweilige Statorhälfte 11 des Weiteren der Anzahl der Statorzähne 40 entsprechend viele Wicklungen 43. Jedem Statorzahn 40 ist eine Wicklung 43 zugeordnet. An der in Figur 2 rechts dargestellten Statorhälfte 11 sind von diesen Wicklungen 43 lediglich die Anschlüsse 42 ersichtlich. Die Gesamtheit der Wicklungen ist das gesamte Wicklungspaket 41.

Diese Anschlüsse 42, die im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Axialflussmaschine verlaufen, verbinden axial gegenüberliegende Wicklungen 43 miteinander.

Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Axialflussmaschine weist gegenüber der in Figur

2 dargestellten Ausführungsform zusätzlich ein Abtrennungselement auf, wie es in den Figuren 3-9 ersichtlich ist.

Figur 3 zeigt eine Statorhälfte 11 der Axialflussmaschine in perspektivischer Ansicht. Diese umfasst den Statorkern 30 und diesbezüglich axial versetzt angeordnete, hier nicht ersichtliche Wicklungen. Diese Wicklungen sind mit dem hier ersichtlichen Abtrennungselement 70 abgedeckt. Erkennbar ist, dass das Abtrennungselement 70 im Wesentlichen die Form eines Kreisrings aufweist.

Zudem ist erkennbar, dass das Abtrennungselement 70 an seiner axialen Seite im Wesentlichen in Form einer Ebene 71 ausgebildet ist. Wie der Statorkern 30 im Zentrum eine zentrale Bohrung 31 aufweist, so ist auch das Abtrennungselement 70 im zentralen Bereich durchgängig ausgebildet.

Erkennbar ist weiterhin, dass das Abtrennungselement 70 gemäß der Anordnung darunter befindlicher Statorzähne durch Anordnung von axialen Formelementen 78 profiliert ist, die sich leicht aus der Ebene 71 heraus erstrecken.

Radial außen ist das Abtrennungselement 70 von einem äußeren Befestigungsring 110 umgeben, der Durchlässe 111 in Form von Bohrungen aufweist, zur Flindurchführung von Anschlüssen 42 der hier nicht dargestellten Wicklungen.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Antriebsmaschine in Form einer Axialflussmaschine in Explosionsdarstellung.

Gegenüber der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform sind hier die Wicklungen bereits durch das Abtrennungselement 70 axial abgedeckt. Des Weiteren ist der äußere Befestigungsring 110 vor seiner Montage am Abtrennungselement 70 dargestellt.

Figur 5 zeigt eine Statorhälfte 11 mit Abtrennungselement 70 zusammen mit dem äußeren Befestigungsring 110 und einem im zentralen Bereich angeordneten inneren Befestigungsring 120 in Draufsicht. Deutlich sind dabei ebenfalls im äußeren Befestigungsring 110 die Durchlässe 111 zur Hindurchführung der hier nicht dargestellten Anschlüsse der Wicklungen ersichtlich.

Figur 6 zeigt einen Schnitt durch die in Figur 5 dargestellte Statorhälfte 11 und das Abtrennungselement 70 gemäß dem Schnittverlauf A-A.

Deutlich ersichtlich sind hier die Statorzähne 40, sowie die daran um die Statorzähne 40 gewickelten Wicklungen 43. Des Weiteren ist das Abtrennungselement 70 ersichtlich, welches die Statorhälfte 11 axial begrenzt.

Das Abtrennungselement 70 umfasst eine erste ringförmige Wand 73 und eine zweite ringförmige Wand 75, die in unterschiedlichen radialen Abständen in Bezug zur Drehachse 21 angeordnet sind. Diese ringförmigen Wände 73,75 erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zur Ebene 71, die axial durch das Abtrennungselement 70 ausgebildet ist. Ein sich radial zwischen den beiden ringförmigen Wänden 73,75 realisierter Verbindungsabschnitt 77 ist entsprechend eben ausgebildet.

Durch die ringförmigen Wände 73,75 wird somit zwischen den ringförmigen Wänden 73,75 eine ringförmige Kavität 80 ausgebildet.

An den beiden ringförmigen Wänden 73,75 ist das Abtrennungselement 70 abgedichtet, nämlich an der ersten ringförmigen Wand 73 durch eine erste Dichtung 130, und an der zweiten ringförmigen Wand 75 durch eine zweite Dichtung 140.

Die erste Dichtung 130 ist somit an einem ersten Umfang 72 des Abtrennungselements 70 ausgeführt, der einen geringeren Abstand zur Drehachse 21 aufweist als die radiale Außenseite 90 des Statorkerns 30, jedoch einen größeren Abstand zur Drehachse 21 aufweist als die radiale Außenseite 100 der Ringform der Wicklungsanordnung.

Die zweite Dichtung 140 ist somit an einem zweiten Umfang 72 des Abtrennungselements 70 ausgeführt, der einen größeren Abstand zur Drehachse 21 aufweist als die radiale Innenseite 91 des Statorkerns 30, jedoch einen größeren Abstand zur Drehachse 21 aufweist als die radiale Innenseite 101 der Ringform der Wicklungsanordnung.

Die erste Dichtung 130 liegt an ihrer der ersten ringförmigen Wand 73 radial gegenüberliegenden Seite an der radialen Innenseite des äußeren Befestigungsrings 110 an.

Die erste Dichtung 140 liegt an ihrer der zweiten ringförmigen Wand 75 radial gegenüberliegenden Seite an der radialen Außenseite des inneren Befestigungsrings 120 an.

Dadurch wird insgesamt der Nassraum 60 der Statorhälfte 11 gegenüber einem hier nicht gesondert dargestellten Trockenraum 50 abgedichtet, in dem ein aus Figur 4 ersichtlicher Stator 20 laufen soll.

Die Befestigungsringe 110,120 können insbesondere mit dem Statorkern 30 verschraubt und/oder verstemmt sein.

Im Bereich der Anlage eine jeweiligen Dichtung 130, 140 an einer jeweiligen ringförmigen Wand 73,75 ist die betreffende ringförmige Wand 73,75 mit einem verdickten Abschnitt 76 mit größerer Decke ausgeführt als an der axialen Begrenzungsseite. Dies dient insbesondere der erhöhten Druckfestigkeit des betreffenden Wandabschnitts gegenüber einer von einer jeweiligen Dichtung 130,140 ausgeübten Druckspannung.

In der hier dargestellten Ausführungsform realisiert ein jeweiliger verdickter Abschnitt 76 zudem noch einen Hinterschnitt 79 hinter einem jeweiligen Befestigungsring 110,120, um dadurch ebenfalls eine Fixierung des Abtrennungselements 70 in axialer Richtung zu unterstützen

Der Verbindungsabschnitt 77 zwischen der ersten ringförmigen Wand 73 und der zweiten ringförmigen Wand 75 ist in der hier dargestellten Ausführungsform zumindest mit der axialen Stirnseite der Wicklungen 43 mittels Klebeverbindungen 150 Stoff schlüssig verbunden, um einer axialen Auswölbung des Abtrennungselements 70 entgegenzuwirken und gleichzeitig eine Dichtwirkung zu realisieren.

Über einen Kühlmittelanschluss 160 im Statorkern 30 kann somit Kühlmittel in den durch das Abtrennungselement 70 begrenzten Nassraum 60 geleitet werden. In diesem Nassraum 60 sind die Wicklungen 43 angeordnet, sodass diese unmittelbar von dem Kühlmittel und strömt werden können. Dabei kann das Kühlmittel durch die dargestellten Spalte 161 zwischen Statorkern 30 und Statorzahn 40 sowie zwischen dem Statorzahn 40 und der Wicklung 43 und auch radial um die Wicklungen 43 und somit zwischen der Wicklung 43 und einer jeweiligen ringförmigen Wand 73,75 des Abtrennungselements 70 strömen.

Figur 7 zeigt in vergrößerter Ansicht die Einzelheit C aus Figur 6. Hier ist deutlich der Nassraum 60 ersichtlich, in dem sich die Wicklung 43 befindet, wobei durch die Spalte 161 Kühlmittel die Wicklung 43 umströmen kann. Weiterhin ist auch die Klebeverbindung 150 zur Fixierung des Abtrennungselements 70 am Statorzahn 40 ersichtlich.

Des Weiteren ist hier auch deutlich erkennbar, dass das Abtrennungselement 70 an seinem die Wicklung 43 axial überlagernden Bereich vertieft ausgestaltet ist, und somit ein axiales Formelement 78 ausbildet.

Figur 8 zeigt vergrößert die in Figur 6 angedeutete Einzelheit E. Hier ist wiederum der verdickte Abschnitt 76 an der zweiten ringförmigen Wand 75 ersichtlich, an dem die zweite Dichtung 140, gehalten vom inneren Befestigungsring 120, anliegt. Auch hier blockiert ein Absatz des inneren Befestigungsrings 120 den verdickten Abschnitt 76 der zweiten ringförmigen Wand 75 in einer axialen Bewegung.

Figur 9 zeigt vergrößert eine Einzelheit im Bereich benachbarter Wicklungen. Hier ist ersichtlich, dass axiale Formelemente 78 zu Vertiefungen 162 führen, die Wicklungen 43 benachbarter Statorzähne 40 bedecken. Die axialen Formelemente 78 ermöglichen dadurch trotz Verklebung zwischen Abtrennungselement 70 und weiterer Komponenten der Statorhälfte 11 Verschiebungen einzelner Komponenten bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhalten

Mit dem hier vorgeschlagenen Stator sowie der damit ausgerüsteten elektrischen Antriebsmaschine werden Aggregate zur Verfügung gestellt, die mit geringem axialem Bauraum eine langlebige und effiziente Kühlung des Stators realisieren.

Bezuqszeichenliste

I Axialflussmaschine

10 Stator

I I Statorhälfte 20 Rotor

21 Drehachse

22 Kühlmittelanschluss

23 Steckanschluss

24 Phasen-Anschluss 30 Statorkern

31 Zentrale Bohrung

40 Statorzahn

41 Wicklungspaket

42 Anschluss 43 Wicklung

50 Trockenraum

60 Nassraum

70 Abtrennungselement

71 Ebene 72 erster Umfang

73 erste ringförmige Wand

74 zweiter Umfang

75 zweite ringförmige Wand

76 verdickter Abschnitt 77 Verbindungsabschnitt

78 axiales Formelement

79 Hinterschnitt

80 ringförmige Kavität

90 radiale Außenseite des Statorkerns 91 radiale Innenseite des Statorkerns

100 radiale Außenseite der Ringform der Wicklungsanordnung

101 radiale Innenseite der Ringform der Wicklungsanordnung 110 äußerer Befestigungsring

111 Durchlass

120 innerer Befestigungsring 130 erste Dichtung 140 zweite Dichtung

150 Klebeverbindung

160 Kühlmittelanschluss

161 Spalt

162 Vertiefung