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Title:
STATOR HOUSING AND STATOR FOR AN AXIAL FLUX MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/068211
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a stator housing (1) for an axial flux machine that has at least one rotor that can be rotated about an axis of rotation (2) and at least one stator (30) that is spaced apart from the rotor along the axis of rotation (2) and has a fluid-tight interior (8), wherein coil receiving spaces (10) for receiving electromagnetic coil assemblies (31) are located in the interior (8) in the circumferential direction about the axis of rotation (2), wherein each coil assembly (31) has at least one coil (35) wound around a stator tooth (33) in the axial direction, wherein the stator housing (1) has a fluid cooling system comprising at least one first cooling channel (17) extending in the circumferential direction in the stator housing (1) and at least one second cooling channel (19) that is separate from the at least one first cooling channel and also extends in the circumferential direction in the stator housing (1), wherein the interior (8) is filled with cooling fluid that is in thermal contact with cooling fluid in the first and second cooling channels (17, 19).

Inventors:
MECHI MARCO (DE)
MARC DANIEL (DE)
MATTEINI DAVIDE (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/074442
Publication Date:
April 04, 2024
Filing Date:
September 06, 2023
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECH GMBH (DE)
International Classes:
H02K3/24; H02K5/20; H02K9/197; H02K21/24
Domestic Patent References:
WO2010092400A22010-08-19
Foreign References:
US20110309726A12011-12-22
US20220286001A12022-09-08
CN110504790A2019-11-26
US20220115924A12022-04-14
US20210351658A12021-11-11
US20150364956A12015-12-17
Attorney, Agent or Firm:
VITESCO TECHNOLOGIES (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1 . Statorgehäuse (1 ) für eine Axialflussmaschine, die zumindest einen um eine Drehachse (2) drehbaren Rotor sowie zumindest einen entlang der Drehachse (2) von dem Rotor beabstandeten Stator (30) mit einem fluiddichten Innenraum (8) aufweist, wobei in dem Innenraum (8) in Umfangsrichtung um die Drehachse (2) Spulenaufnahmeplätze (10) zur Aufnahme elektromagnetischer Spulenbaugruppen (31 ) angeordnet sind, wobei jede Spulenbaugruppe (31 ) zumindest eine um einen Statorzahn (33) in Axialrichtung gewickelte Spule (35) aufweist, wobei das Statorgehäuse (1) ein Flüssigkeitskühlsystem aufweist, umfassend zumindest einen sich in Umfangsrichtung im Statorgehäuse (1) erstreckenden ersten Kühlkanal (17) und zumindest einen davon getrennten, sich ebenfalls in Umfangsrichtung im Statorgehäuse (1) erstreckenden zweiten Kühlkanal (19), wobei der Innenraum (8) mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist, die mit Kühlflüssigkeit in dem ersten und zweiten Kühlkanal (17, 19) in thermischem Kontakt steht.

2. Statorgehäuse (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Innenraum (8) fluiddicht versiegelt ist und keine Öffnungen nach außen aufweist, so dass eine Kühlflüssigkeit in dem Innenraum (8) fluiddicht eingeschlossen ist.

3. Statorgehäuse (1 ) nach Anspruch 1 , wobei das Flüssigkeitskühlsystem ferner aufweist:

- zumindest eine mit dem ersten Kühlkanal (17) in Fluidverbindung stehende Eintrittsöffnung (14) für Kühlflüssigkeit in den Innenraum (8) sowie

- zumindest eine mit dem zweiten Kühlkanal (19) in Fluidverbindung stehende Austrittsöffnung (14) für Kühlflüssigkeit aus dem Innenraum (8), so dass eine Kühlflüssigkeit aus dem ersten Kühlkanal (17) in den Innenraum (8) und von dort in den zweiten Kühlkanal (19) fließen kann.

4. Statorgehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, das ein äußeres Gehäusebauteil (3) und ein inneres Gehäusebauteil (4) aufweist, wobei das innere Gehäusebauteil (4) konzentrisch innerhalb des äußeren Gehäusebauteils (3) angeordnet ist und der zumindest eine erste Kühlkanal (17) und der zumindest eine zweite Kühlkanal (19) zwischen dem inneren Gehäusebauteil (4) und dem äußeren Gehäusebauteil (3) gebildet sind.

5. Statorgehäuse (1 ) nach Anspruch 4, wobei der zumindest eine erste Kühlkanal (17) und/oder der zumindest eine zweite Kühlkanal (19) als Vertiefung in einer Außenseite (23) des inneren Gehäusebauteils (4) ausgebildet sind.

6. Statorgehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei sich der zumindest eine erste Kühlkanal (17) im Wesentlichen halbkreisförmig in einer ersten Hälfte des Statorgehäuses (1) erstreckt und sich der zumindest eine zweite Kühlkanal (19) im Wesentlichen halbkreisförmig in einer zweiten Hälfte des Statorgehäuses (1 ) erstreckt, wobei die erste Hälfte und die zweite Hälfte sich entlang einer Symmetrieebene, die die Drehachse (2) enthält, gegenüberliegen und wobei eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen (14) entlang des ersten Kühlkanals (17) angeordnet sind und eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen (14) entlang des zweiten Kühlkanals (19).

7. Statorgehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei sich Trennrippen (9) zwischen die Spulenaufnahmeplätze (10) von außen nach innen in den Innenraum (8) erstrecken, wobei die Trennrippen (9) die zumindest eine Eintrittsöffnung (14) und die zumindest eine Austrittsöffnung (14) aufweisen.

8. Statorgehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das ferner für jeden Spulenaufnahmeplatz (10) eine Positionierungshilfe (13) zur Positionierung bzw. Zentrierung eines Statorzahns (33) aufweist.

9. Stator (30) für eine Axialflussmaschine, der ein Statorgehäuse (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie eine Mehrzahl auf den Spulenaufnahmeplätzen (10) angeordneter elektromagnetischer Spulenbaugruppen (31 ) aufweist, wobei das Statorgehäuse (1 ) teilweise mit einer Kunststoffvergussmasse vergossen ist.

10. Stator (30) nach Anspruch 9, wobei auf zumindest einer Seite des Stators (30) eine Abdeckplatte (40) angeordnet ist und Zwischenräume (38) zwischen der Abdeckplatte (40) und Elementen des Stators (30) mit einer Kunststoffvergussmasse vergossen sind.

11 . Stator (30) nach Anspruch 9 oder 10, wobei zwischen der Abdeckplatte (40) und einem inneren ringförmigen Element (15) des Statorgehäuses (1) und einem äußeren ringförmigen Element (16) des Statorgehäuses (1 ) O-Ringe (36, 37) als Dichtungen angeordnet sind.

12. Axialflussmaschine mit zumindest einem Stator (30) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 .

Description:
Beschreibung

Statorgehäuse und Stator für eine Axialflussmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Statorgehäuse für eine Axialflussmaschine, die zumindest einen um eine Drehachse drehbaren Rotor sowie zumindest einen entlang der Drehachse von dem Rotor beabstandeten Stator aufweist. Sie betrifft weiter einen Stator für eine derartige Axialflussmaschine.

Axialflussmaschinen, auch als Scheibenläufermotoren bezeichnet, gewinnen wegen ihrer hohen Leistungsdichte und anderer günstiger Eigenschaften zunehmend an Bedeutung und sind auch als Antriebe für elektrisch angetriebene Fahrzeuge zunehmend interessant.

Bei derartigen Motoren weist der zumindest eine Rotor typischerweise die Form einer Scheibe auf und ist drehbar um eine Drehachse gelagert, wobei das erzeugte Magnetfeld im Wesentlichen parallel zur Drehachse verläuft.

Derartige Axialflussmaschinen sind beispielsweise aus der WO 2010/092400 und der US 2015/0364956 bekannt. Bei den dort offenbarten Axialflussmaschinen handelt es um sogenannte YASA-Motoren (yokeless and segmented armature), deren Stator kein magnetisches Joch aufweist und die einen segmentierten

Anker aufweisen. Bei derartig ausgebildeten, verhältnismäßig kompakten Statoren stellt die Abfuhr von im Betrieb entstehender Wärme eine besondere Herausforderung dar.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Stator für eine Axialflussmaschine anzugeben, bei dem im Betrieb entstehende Wärme wirksam abgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs. Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Statorgehäuse für eine Axialflussmaschine angegeben, wobei die Axialflussmaschine zumindest einen um eine Drehachse drehbaren Rotor sowie zumindest einen entlang der Drehachse von dem Rotor beabstandeten Stator mit einem fluiddichten Innenraum aufweist, wobei in dem Innenraum in Umfangsrichtung um die Drehachse Spulenaufnahmeplätze zur Aufnahme elektromagnetischer Spulenbaugruppen angeordnet sind, wobei jede Spulenbaugruppe zumindest eine um einen Statorzahn in axialer Richtung gewickelte Spule aufweist.

Das Statorgehäuse weist ein Flüssigkeitskühlsystem auf, umfassend zumindest einen sich in Umfangsrichtung im Statorgehäuse erstreckenden ersten Kühlkanal und zumindest einen davon getrennten, sich ebenfalls in Umfangsrichtung im Statorgehäuse erstreckenden zweiten Kühlkanal. Der Innenraum ist mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt, die mit Kühlflüssigkeit in dem ersten und zweiten Kühlkanal in thermischem Kontakt steht.

Bei dem thermischen Kontakt kann es sich um einen direkten Kontakt in Form einer Fließverbindung zwischen den Kühlkanälen und dem Innenraum handeln, so dass sich die Kühlflüssigkeit zwischen den Kühlkanälen und dem Innenraum bewegen und damit Wärme transportieren kann. Alternativ kann der Innenraum auch derart fluiddicht versiegelt sein, dass kein Austausch von Kühlflüssigkeit mit den Kühlkanälen möglich ist. In beiden Fällen ist jedoch ein Austausch von Wärmeenergie zwischen Kühlflüssigkeit in den Kühlkanälen und Kühlflüssigkeit in dem Innenraum möglich.

Somit ist gemäß einer Ausführungsform der Innenraum fluiddicht versiegelt und weist keine Öffnungen nach außen auf, so dass eine Kühlflüssigkeit in dem Innenraum fluiddicht eingeschlossen ist.

Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, unterschiedliche Kühlflüssigkeiten zu verwenden, wobei eine in den Kühlkanälen zirkuliert und eine andere in dem Innenraum eingeschlossen ist. Wenn in dem Innenraum beispielsweise eine dielektrische (elektrisch isolierende) Kühlflüssigkeit verwendet wird, kann sie in direkten Kontakt mit den Spulen gebracht werden, wohingegen gleichzeitig in den Kühlkanälen ein konventionelles Kühlmittel eingesetzt werden kann. Diese Immersionskühlung hat den Vorteil, dass thermische Energie sehr gut durch das Kühlmittel in dem Innenraum aufgenommen werden kann.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform umfasst das Flüssigkeitskühlsystem ferner zumindest eine mit dem ersten Kühlkanal in Fluidverbindung stehende Eintrittsöffnung für Kühlflüssigkeit in den Innenraum sowie zumindest eine mit dem zweiten Kühlkanal in Fluidverbindung stehende Austrittsöffnung für Kühlflüssigkeit aus dem Innenraum, so dass eine Kühlflüssigkeit aus dem ersten Kühlkanal in den Innenraum und von dort in den zweiten Kühlkanal fließen kann.

Unter einem fluiddichten Innenraum des Stators wird gemäß dieser Ausführungsform ein Hohlraum im Innern des Stators verstanden, der abgesehen von seinen Ein- und Austrittsöffnungen, die Teil des Flüssigkeitskühlsystems sind, so dass die Kühlflüssigkeit in den Innenraum und wieder herausfließen kann, ohne das Flüssigkeitskühlsystem zu verlassen, fluiddicht ausgebildet ist. In dem Innenraum kann daher die Kühlflüssigkeit des Flüssigkeitskühlsystems zirkulieren und so für eine effiziente Wärmeabfuhr sorgen. Der Innenraum des Stators wird dabei insbesondere teilweise von den elektrischen Spulenbaugruppen begrenzt, insbesondere von den die Wicklungen tragenden Statorzähnen. Dadurch wird erreicht, dass die Kühlflüssigkeit in engen Kontakt mit den Wärmequellen treten kann. Als Kühlflüssigkeit kann eine elektrisch isolierende Kühlflüssigkeit verwendet werden, beispielsweise ein Öl.

Das Statorgehäuse kann insbesondere aus Metall, beispielsweise Aluminium, ausgebildet sein und damit eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Alternativ können jedoch auch nichtmetallische Materialien, beispielsweise Kunststoff, für das Statorgehäuse verwendet werden, wodurch sich Verluste aufgrund von Wirbelströmen reduzieren lassen. Das Statorgehäuse hat den Vorteil, dass das Flüssigkeitskühlsystem mit dem in dem fluiddichten Innenraum zirkulierenden Kühlmittel, das dem Innenraum durch den ersten Kühlkanal zugeführt wird und das durch den zweiten Kühlkanal aus dem Innenraum abgeführt wird, eine besonders gute Abfuhr von im Betrieb entstehender Wärme ermöglicht.

Insbesondere ist vorteilhaft, dass in dem fluiddichten Innenraum die Kühlflüssigkeit in direkten Kontakt mit den zu kühlenden Komponenten, d.h. den Spulenbaugruppen, treten kann. Dies reduziert die Anzahl der Wärmeübergänge zwischen Materialien und verbessert somit den Wärmetransport.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Statorgehäuse ein äußeres Gehäusebauteil und ein inneres Gehäusebauteil auf, wobei das innere Gehäusebauteil konzentrisch innerhalb des äußeren Gehäusebauteils angeordnet ist und der zumindest eine erste Kühlkanal und der zumindest eine zweite Kühlkanal zwischen dem inneren Gehäusebauteil und dem äußeren Gehäusebauteil gebildet sind.

Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass der zumindest eine erste Kühlkanal und/oder der zumindest eine zweite Kühlkanal als Vertiefung in einer Außenseite des inneren Gehäusebauteils ausgebildet sind.

Bei dieser Ausführungsform zirkuliert das Kühlmittel zumindest teilweise entlang eines Umfangs des Statorgehäuses. Durch die zweiteilige Ausbildung des Gehäuses mit einem äußeren Gehäusebauteil und einem inneren Gehäusebauteil, wobei die Kühlkanäle zwischen den Gehäusebauteilen angeordnet sind und als Vertiefung in einer Außenseite des inneren Gehäusebauteils oder alternativ als Vertiefung in einer Innenseite des äußeren Gehäusebauteils ausgebildet sind, ist das Gehäuse sehr einfach herstellbar und montierbar.

Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der zumindest eine erste Kühlkanal im wesentlichen halbkreisförmig in einer ersten Hälfte des Stators. Der zumindest eine zweite Kühlkanal erstreckt sich im wesentlichen halbkreisförmig in einer zweiten Hälfte des Stators, wobei die erste Hälfte und die zweite Hälfte sich entlang einer Symmetrieebene, die die Drehachse enthält, gegenüberliegen und wobei eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen entlang des ersten Kühlkanals angeordnet sind und eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen entlang des zweiten Kühlkanals.

Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich die beiden Kühlkanäle entlang nahezu des gesamten Umfangs des Statorgehäuses. In der ersten Hälfte des Stators wird Kühlmittel über den ersten Kühlkanal zugeführt und tritt durch Austrittsöffnungen, die entlang des ersten Kühlkanals angeordnet sind, in den Innenraum ein. Dort nimmt das Kühlmittel Wärme auf und tritt durch die Austrittsöffnungen in der zweiten Hälfte des Stators aus dem Innenraum aus und in den zweiten Kühlkanal, von wo aus es abgeführt werden kann. Für die Zirkulation des Kühlmittels ist insbesondere eine entsprechende Kühlmittelpumpe vorgesehen.

Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich Trennrippen zwischen die Spulenaufnahmeplätze von außen nach innen in den Innenraum, wobei die Trennrippen die zumindest eine Eintrittsöffnung und die zumindest eine Austrittsöffnung aufweisen.

Bei dieser Ausführungsform sind die einzelnen Spulenaufnahmeplätze durch Trennrippen, die insbesondere aus Metall ausgebildet sein können, voneinander getrennt, zumindest in einem Außenbereich des Stators. Die Trennrippen ragen insbesondere nicht bis zum Mittelpunkt, d.h. bis zur Drehachse, in den Innenraum, sondern erstrecken sich lediglich über beispielsweise ein Drittel oder die Hälfte des Radius' nach innen. Die Trennrippen können insbesondere im Wesentlichen hohl ausgebildet sein und an ihren in den Innenraum ragenden Spitzen die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen aufweisen.

Die Trennrippen, die insbesondere aus Metall ausgebildet sein können und somit eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen, dienen sowohl zur Zuführung des Kühlmittels in den Innenraum als auch zur Aufnahme von Wärme direkt aus den Spulenbaugruppen, mit denen sie in wärmeleitendem Kontakt stehen. Gemäß einer Ausführungsform weist das Statorgehäuse ferner für jeden Spulenaufnahmeplatz eine Positionierungshilfe zur Positionierung bzw. Zentrierung eines Statorzahns auf. Dies hat den Vorteil, dass die exakte Positionierung der Statorzähne erleichtert wird. Diese ist insbesondere im Hinblick auf den möglichst exakt zu dimensionierenden Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor der Axialflussmaschine wichtig. Die Positionierungshilfe kann beispielsweise als Ausformung des Statorgehäuses ausgebildet sein, die mit einer korrespondierenden Öffnung oder Ausformung der Statorzähne zusammenwirkt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Stator für eine Axialflussmaschine angegeben, der das beschriebene Statorgehäuse aufweist sowie eine Mehrzahl auf den Spulenaufnahmeplätzen angeordneter elektromagnetischer Spulenbaugruppen, wobei das Statorgehäuse teilweise mit einer Kunststoffvergussmasse vergossen ist.

Die Kunststoffvergussmasse ist insbesondere so in dem Statorgehäuse angeordnet, dass sie die Spulenbaugruppen teilweise miteinander verbindet. Insbesondere bettet sie die äußeren Bereiche der Spulenbaugruppen ein. Die inneren Bereiche der Spulenbaugruppen, d.h. der mit den Wicklungen versehenen Statorzähne, ragen in den Innenraum des Statorgehäuses, wobei dieser Innenraum durch die Kunststoffvergussmasse im äußeren Bereich des Statorgehäuses fluiddicht versiegelt wird. Dabei können auch Trennrippen zwischen den Spulenaufnahmeplätzen teilweise vergossen werden, um Zwischenräume zwischen den Trennrippen und den Spulenbaugruppen abzudichten. Dabei bleiben die Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen, falls diese vorhanden sind, in den Trennrippen von der Kunststoffvergussmasse frei. Elektrische Zuleitungen zu den Spulenbaugruppen dagegen können mit vergossen werden und somit abgedichtet werden.

Der Stator hat den Vorteil, dass er ein besonders wirksames Kühlsystem aufweist und im Betrieb entstehende Wärme somit besonders gut abgeführt werden kann. Die Versiegelung des Innenraums durch Vergießen bestimmter Bereiche mit einer Kunststoffmasse ermöglicht, dass die Kühlflüssigkeit in den übrigens Bereichen des Innenraums frei zirkulieren kann, ohne dass eine weitere Kapselung des Flüssigkeitskühlsystems in dem Innenraum vorgesehen werden muss. Dadurch ergibt sich ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den Spulenbaugruppe und der Kühlflüssigkeit.

Gemäß einer Ausführungsform ist auf zumindest einer Seite des Stators eine Abdeckplatte angeordnet und Zwischenräume zwischen der Abdeckplatte und Elementen des Stators sind mit einer Kunststoffvergussmasse vergossen.

Der Stator, der in Form eines flachen Zylinders ausgebildet ist, weist neben seiner Mantelfläche zwei scheibenförmige Seiten auf, die ebenfalls den Innenraum begrenzen und somit abgedichtet werden müssen. Dazu kann jeweils eine Abdeckplatte vorgesehen sein, die ebenfalls aus Metall ausgebildet sein kann und somit gute Wärmeleitungseigenschaften aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform sind zwischen der Abdeckplatte und einem inneren ringförmigen Element des Statorgehäuses und einem äußeren ringförmigen Element des Statorgehäuses O-Ringe als Dichtungen angeordnet, wobei die 0- Ringe insbesondere als Gummidichtungen ausgebildet sein können. Bei dem inneren ringförmigen Element des Statorgehäuses kann es sich insbesondere um einen Ring handeln, der die Drehachse des Rotors umgibt. Bei dem äußeren ringförmigen Element kann es sich insbesondere um die äußere Mantelfläche des Statorgehäuses handeln.

Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Innenraum, in dem die Kühlflüssigkeit zirkulieren kann, durch das innere ringförmige Element, die mit Kunststoffvergussmasse vergossene Abdeckplatte bzw. Abdeckplatten und das ebenfalls mit Kunststoffvergussmasse vergossene äußere ringförmige Element sowie die in den Innenraum ragenden Statorzähne begrenzt und fluiddicht versiegelt wird. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Axialflussmaschinen mit dem beschriebenen Stator angegeben. Darüber hinaus weist die Axialflussmaschine auch zumindest einen Rotor auf, der insbesondere bürstenlos ausgebildet sein kann und Permanentmagnete aufweisen kann, die mit dem Magnetfeld des Stators wechselwirken.

Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielhaft beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Ansicht eines Statorgehäuses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung von einer ersten Seite aus gesehen;

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Statorgehäuses gemäß Figur 1 von derselben Seite aus;

Figur 3 zeigt eine Ansicht des Statorgehäuses gemäß Figur 1 von der gegenüberliegenden Seite aus gesehen;

Figur 4 zeigt eine leicht perspektivische Ansicht des Statorgehäuses von derselben Seite aus wie Figur 3;

Figur 5 zeigt dieselbe Ansicht des Statorgehäuses wie Figur 3, wobei jedoch lediglich ein inneres Gehäusebauteil dargestellt ist;

Figur 6 zeigt dieselbe Ansicht des Statorgehäuses wie Figur 4, wobei jedoch lediglich ein inneres Gehäusebauteil des Statorgehäuses dargestellt ist;

Figur 7 zeigt dieselbe Ansicht des Statorgehäuses wie Figur 3, wobei jedoch Spulenbaugruppen in das Statorgehäuse eingesetzt und teilweise mit einer Kunststoffmasse vergossen wurden; Figur 8 zeigt das Statorgehäuse mit den Spulenbaugruppen gemäß Figur 7 in einer perspektivischen Ansicht;

Figur 9 zeigt einen Ausschnitt aus einem Stator gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Figur 10 zeigt eine Schnittansicht des Stators gemäß Figur 9.

Die Figuren 1 und 2 zeigen Ansichten eines Statorgehäuses 1 eines Axialflussmotors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung von einer ersten Seite aus gesehen. Das Statorgehäuse 1 ist im wesentlichen rotationssym metrisch um eine Drehachse 2 eines zugeordneten, in den Figuren nicht gezeigten Rotors des Axialflussmotors angeordnet. Das Statorgehäuse 1 weist einen äußeres Gehäusebauteil 3 und ein inneres Gehäusebauteil 4 auf, wobei das äußere Gehäusebauteil 3 das innere Gehäusebauteil 4 konzentrisch umgibt und eine Innenseite des äußeren Gehäusebauteils 3 in Kontakt mit einer Außenseite des inneren Gehäusebauteils 4 steht. Das Statorgehäuse 1 weist im Wesentlichen die Form eines flachen Zylinders auf, wobei der Zylinder keinen Deckel aufweist, sondern zunächst zur einen Seite offen ist, und der Boden eine Reihe von Durchbrüchen 5 aufweist, die durch Stege 6 voneinander getrennt sind.

Das Statorgehäuse 1 weist ein Flüssigkeitskühlsystem für einen in den Figuren 1 und 2 nicht gezeigten Innenraum des Statorgehäuses 1 auf mit einer Zuleitung 21 und einer Rückleitung 22, durch die im Betrieb ein flüssiges Kühlmittel gepumpt wird.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Ansichten des Statorgehäuses 1 gemäß den Figuren 1 und 2, wobei jedoch die Sicht durch die offene Deckelfläche in einen Innenraum 8 des Statorgehäuses 1 dargestellt ist. In dem Innenraum 8 des Statorgehäuses 1 sind insgesamt zwölf Spulenaufnahmeplätze 10 ausgebildet. Alternativ können - je nach Auslegung des Motors - auch mehr oder weniger Spulenaufnahmeplätze vorgesehen sein. Die Spulenaufnahmeplätze 10 sind rotationssym metrisch um die Drehachse bzw. um ein inneres ringförmiges Element 15 des Statorgehäuses 1 herum angeordnet und werden durch Trennrippen 9 voneinander getrennt.

Die Trennrippen 9 unterteilen demnach den Innenraum 8 des Statorgehäuses 1 in zwölf Spulenaufnahmeplätze 10. Es sind daher auch zwölf Trennrippen 9 vorgesehen, die sich von einem äußeren ringförmigen Element 16 des Statorgehäuses 1 nach innen erstrecken, wobei sie sich um etwa ein Drittel des Radius des Statorgehäuses 1 nach innen erstrecken. Die Trennrippen 9 sind mit dem äußeren ringförmigen Element 16 verbunden, insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet.

Das Statorgehäuse 1 mit dem äußeren Gehäusebauteil 3 und dem inneren Gehäusebauteil 4, wobei das innere Gehäusebauteil 4 das äußere ringförmige Element 16, die Trennrippen 9, die Stege 6 sowie das innere ringförmige Element 15 umfasst, ist aus Metall ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium, und daher sehr gut wärmeleitend.

Die Trennrippen 9 sind, wie in der perspektivischen Ansicht der Figur 4 erkennbar ist, zumindest teilweise hohl ausgebildet und weisen an ihren nach innen ragenden Spitzen Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen für ein flüssiges Kühlmittel auf. Die Trennrippen 9 sind in ihrem äußeren Bereich 11 breiter ausgebildet als in ihrem inneren Bereich 12, sie laufen demnach spitz in Richtung der Mitte des Statorgehäuses 1 zu.

Ferner weist jeder Spulenaufnahmeplatz 10 eine Positionierungshilfe 13 auf in Form einer in den Innenraum 8 ragenden Spitze, die zur korrekten Positionierung eines auf den Spulenaufnahmeplatz 10 zu positionieren Statorzahns dient.

Die Figuren 5 und 6 zeigen Ansichten des inneren Bauteils 4. In diesen Ansichten ist, im Gegensatz zu den in den Figuren 3 und 4 gezeigten, erkennbar, dass in einer Außenseite 23 des inneren Gehäusebauteils 4 ein erster Kühlkanal 17 und ein zweiter Kühlkanal 19 angeordnet sind, die sich jeweils nahezu über den halben Umfang des inneren Gehäusebauteils 4 erstrecken und als Vertiefung in dem inneren Gehäusebauteil bzw. in seiner Außenseite 23 ausgebildet sind. Ein Trennsteg 20 trennt den ersten Kühlkanal 17 von dem zweiten Kühlkanal 19. In den Kühlkanälen 17, 19 sind Durchbrüche 18 in den hohl ausgebildeten Trennrippen 9 vorgesehen. Demnach stehen der erste Kühlkanal 17 und der zweite Kühlkanal 19 über den Hohlraum in den Trennrippen 9 mit dem Innenraum 8 des Statorgehäuses 1 in einer Fluidverbindung.

Die Figuren 7 und 8 zeigen Ansichten des Stators 30 eines Axialflussmotors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei in das Statorgehäuse 1 des Stators 30 zwölf Baugruppen 31 auf den Spulenaufnahmeplätzen 10 positioniert wurden. Die Spulenbaugruppen 31 umfassen insbesondere jeweils einen Statorzahn 33 aus einem magnetischen Material sowie eine um den Statorzahn 33 gewickelte Spule 35, die in axialer Richtung gewickelt ist.

Im Betrieb strömt Kühlflüssigkeit durch die Zuleitung 21 in den ersten Kühlkanal 17, von dort durch Durchbrüche 18 in das Innere der Trennrippen 9 und durch die Eintrittsöffnungen 14 in den Innenraum 8 des Statorgehäuses 1. Dabei umspült das Kühlmittelmittel, beispielsweise Öl, große Bereiche der Spulenbaugruppen 31. Durch Austrittsöffnungen 14 in Trennrippen 9, die in Fluidverbindung mit dem zweiten Kühlkanal 19 stehen, strömt das Kühlmittel wieder aus dem Innenraum 8 aus und wird durch die Rückleitung 22 abgeführt.

Figur 9 zeigt einen Ausschnitt aus dem Stator 30 in einer Ansicht von oben, wie in den Figuren 7 und 8, wobei in Figur 9 das äußere Gehäusebauteil 3 nicht dargestellt ist. Die Statorzähne 33 sind aus einer Anzahl gestapelter Blechlagen 34 aufgebaut, um Wirbelströme zu reduzieren. Alternativ können sie auch beispielsweise aus einem epoxidharzgebundenen Pulver (auch bekannt als SMC- Material, soft magnetic compound) ausgebildet sein.

Die Statorzähne 33 weisen entlang ihres Umfangs die Wicklungen der Spule 35 auf. Elektrische Zuleitungen sind in Figur 9 nicht gezeigt, sie können insbesondere im äußeren Bereich 11 der Statorzähne 33 angeordnet sein. Zwischen dem Blechpaket des Statorzahns 33 und der Spule 35 ist eine Isolierung 39 angeordnet, die in Figur 10 dargestellt ist.

Um den Innenraum 8 fluiddicht zu versiegeln, wird der äußere Bereich des Statorgehäuses 1 nach dem Einsetzen der Spulenbaugruppen 31 mit einer Vergussmasse 32 vergossen. Diese füllt insbesondere das Volumen zwischen dem äußeren ringförmigen Element 16, den Spulenbaugruppen 31 und den Trennrippen 9 auf. Die Vergussmasse füllt Zwischenräume 38 zwischen den Spulenbaugruppen 31 teilweise aus, jedoch erstreckt sie sich nicht so weit nach innen wie die Trennrippen 9, sodass die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 14 von der Vergussmasse frei bleiben.

Um den Innenraum 8 gegenüber einer in Figur 9 nicht gezeigten Abdeckplatte abzudichten, ist ein O-Ring 36 aus einem gummielastischen Material in eine Vertiefung des inneren ringförmigen Elements 15 eingesetzt und ein weiterer 0- Ring 37 ist in eine Vertiefung des äußeren ringförmigen Elements 16 eingesetzt.

Figur 10 zeigt einen Schnitt durch den Stator 30 gemäß Figur 9, wobei zusätzlich das äußere Gehäusebauteil 3 gezeigt ist sowie eine Abdeckplatte 40. Die Abdeckplatte 40, die in der gezeigten Ausführungsform Durchbrüche aufweist an den Positionen der Statorzähne 33, wird nach dem Einbringen der Vergussmasse 32 auf das Statorgehäuse 1 aufgesetzt. Anschließend kann eine dünne Schicht 41 aus Vergussmasse auf die gesamte Vorderseite des Stators 30 aufgebracht werden, gegebenenfalls unter Auslassung der Bereiche der Statorzähne 33, um Zwischenräume zwischen der Abdeckplatte 40 und anderen Elementen des Statorgehäuses 1 fluiddicht zu versiegeln.

Der Innenraum 8 des Stators 30 ist somit fluiddicht versiegelt und weist bis auf die Eintritts- bzw. Austrittsöffnungen 14 keine Öffnungen nach außen auf, so dass es im Betrieb von dem flüssigen Kühlmittel durchströmt werden kann. Da das Kühlmittel in unmittelbaren Kontakt mit großen Bereichen der Spulenbaugruppen 31 kommt, ist die Wärmeabfuhr besonders effizient.