Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse. Die Erfindung betrifft ferner eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine.

Aus der DE 100 40 851 A1 ist eine elektrische Maschine mit isoliertem Maschinenge häuse bekannt. Ein Joch der elektrischen Maschine ist gegen das Gehäuse elektrisch isoliert und über eine Induktivität an die Gehäusemasse angekoppelt. Dadurch werden Störströme im Gehäuse reduziert. Das Joch der elektrischen Ma schine ist dabei über radial ausgerichtete Schraubverbindungen im Gehäuse befes tigt.

Die FR 2 115 648 A5 beschreibt einen Aufbau für eine elektrisch angetriebene Pumpe. Der Elektromotor der Pumpe weist ein Statorblechpaket auf, welches über Schrauben an einem Gehäuse befestigt ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Statorblechpaket sind elektrisch isolierende Spacer angeordnet.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, die im Stand der Technik bekannte Isolierung des Stators gegenüber dem Gehäuse weiterzuentwickeln.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschrei bung sowie aus den Figuren.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse vorge schlagen. Die elektrische Maschine ist innerhalb des Gehäuses angeordnet und weist einen drehfesten Stator und einen drehbar gelagerten Rotor auf. Der Stator ist gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert. Der Stator weist ein Statorblechpaket auf, an der zumindest eine Statorwicklung angeordnet ist. Am Statorblechpaket kön nen mehrerer Wicklungsstränge angeordnet sein. Das Statorblechpaket mitsamt der zumindest einen Wicklung ist über mehrere, in axialer Richtung ausgerichtete Schrauben an dem Gehäuse befestigt. Unter .axialer Richtung ¹ wird dabei die Richtung der Rotor-Drehachse verstanden. Zwischen dem Statorblech paket und dem Gehäuse sind elektrisch isolierende Distanzhalter angeordnet. Zusätzlich sind zumin dest zwei Zentrierstifte vorgesehen. Die Zentrierstifte dienen zur Zentrierung des Sta tors im Gehäuse.

In anderen Worten wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, welche nicht nur eine elektrisch isolierende, axial ausgerichtete Verschraubung des Stators an das Gehäuse aufweist, sondern auch eine elektrisch isolierende Zentrierung des Stators gegenüber dem Gehäuse. Dadurch kann bei einem elektrisch gegenüber dem Ge häuse isoliertem Stator ein möglichst gleichmäßiger Luftspalt zwischen Stator und Rotor gewährleistet werden kann.

Vorzugsweise ist jeder der Zentrierstifte an einem Ende in einer Gehäusebohrung, und am anderen Ende in einer Zentrieraufnahme des Statorblechpakets angeordnet.

Gemäß einer ersten möglichen Ausführung ist der Zentrierstift metallisch, wobei durch die Zentrieraufnahme im Statorblechpaket eine elektrische Isolation zwischen Zentrierstift und Statorblechpaket gebildet wird. Ein metallischer Zentrierstift, welcher beispielsweise aus Stahl gefertigt ist, ist weniger spröde als beispielsweise ein Zent rierstift aus Keramik. Eine solche Konstruktion ist daher besonders für schwierige Montageverhältnisse vorteilhaft, bei der eine hohe mechanische Belastung auf die Zentrierstifte wirkt.

Vorzugsweise wird die elektrisch isolierende Zentrieraufnahme durch elektrisch iso lierende Hülsen gebildet, beispielsweise Keramikhülsen, welche in je eine Ausneh mung im Statorblechpaket eingesetzt sind. Derartige Hülsen weisen eine hohe Fes tigkeit auf, und können auf einfache Weise mit der zur Zentrierung erforderlichen Ge nauigkeit ausgeführt sein.

Alternativ dazu können die Zentrierstifte aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen, beispielsweise aus Keramik. Eine elektrisch isolierende Ausführung der Zentrieraufnahme im Statorblechpaket kann dabei entfallen. Zumindest einer der Distanzhalter weist vorzugsweise ein Durchgangloch auf, wobei zumindest einer der Zentrierstifte durch das Durchgangsloch hindurchgeführt ist. Durch eine derartige mehrteilige Konstruktion von Distanzhalter und Zentrierstift sind geringe Toleranzen zu Planheit des Distanzhalters einerseits und Durchmesser und Geradheit des Zentrierstifts andererseits einfach umzusetzen.

Vorzugsweise wird zumindest einer der Distanzhalter durch den Zentrierstift in Posi tion gehalten. Die Passung zwischen dem Durchgangsloch und dem Zentrierstift ist dabei vorzugsweise so genau, dass eine Verschiebung des Distanzhalters auf dem Zentrierstift nur gegen einen Widerstand möglich ist. Auch dadurch wird ein sicheres Halten des Distanzhalters während der Montage sichergestellt.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist zumindest einer der Distanzhalter in das Gehäuse eingeclipst. Dazu kann der Distanzhalter beispielsweise an zwei gegen überliegenden Seiten Absätze aufweisen, die mit einer entsprechenden Aufnahme am Gehäuse Zusammenwirken. Dadurch wird der Distanzhalter sicher am Gehäuse gehalten, sodass das Gehäuse während der Montage geschwenkt werden kann. Weist der Distanzhalter das Durchgangsloch auf, so ist das Durchgangsloch groß ge nug zu wählen, um keine Verspannung des Zentrierstifts zu verursachen.

Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung ist zumindest einer der Zentrierstifte mit einem der Distanzhalter einteilig ausgeführt. Zentrierstift und Distanzhalter bilden somit nur ein einziges Bauteil. Ein solcher Distanzhalter mitsamt Zentrierstift ist aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus Keramik. Dadurch kann die Zahl an Einzelteilen der elektrischen Maschine auf einfache Weise reduziert werden, sodass der Montageaufwand verringert wird.

Gemäß einer möglichen Ausgestaltung weist zumindest einer der Distanzhalter einen Montagestift auf, welche mit einer Aufnahmebohrung im Gehäuse zusammenwirkt. Durch eine derartige Konstruktion kann das Montieren der Distanzhalter am Gehäuse vereinfacht werden. Vorzugsweise ist zumindest einer der Distanzhalter an das Statorblechpaket oder an das Gehäuse geklebt. Dadurch ist eine besonders gute Verliersicherung der Distanz halter gegeben, besonders wenn das Statorblech paket oder das Gehäuse an ver schiedenen Orten vormontiert wird oder wenn diese Komponenten während der Mon tage geschwenkt werden.

Die Schrauben berühren die Distanzhalter vorzugsweise nicht. In anderen Worten ist vorzugsweise ist ein Luftspalt zwischen den Schrauben und den Distanzhaltern vor gesehen. Dadurch wird eine Beschädigung der Distanzhalter beim Festschrauben des Statorblechpakets am Gehäuse vermieden. Vorzugsweise ist jeder der Schrau ben durch ein Durchgangsloch der Distanzhalter geführt.

Die elektrische Maschine kann ein Bestandteil einer Antriebseinheit für ein Kraftfahr zeug sein, wobei die elektrische Maschine zum Fahrzeug-Antrieb eingerichtet ist. Beispielsweise kann die elektrische Maschine Bestandteil einer Achse mit Elektroan trieb sein. Alternativ dazu kann die elektrische Maschine Bestandteil eines Hybridmo duls sein, welches im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe, oder zwischen Getriebe und Antriebsachse angeordnet ist. Gemäß ei ner weiteren Alternative kann die elektrische Maschine ein Bestandteil eines Getrie bes im Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a bis Fig. 1d verschiedene Konfigurationen eines Kraftfahrzeug -Antriebs strangs;

Fig. 2a bis Fig. 2c je eine schematische Schnittdarstellung einer Kraftfahrzeug- Antriebseinheit;

Fig. 3a und Fig. 3b je eine Ansicht eines Distanzhalters gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4a und Fig. 4b je eine Ansicht eines Distanzhalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5a und Fig. 5b je eine Ansicht eines Distanzhalters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und Fig. 6a und Fig. 6b je eine Ansicht eines Distanzhalters gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.

Fig. 1a zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist ei nen Verbrennungsmotor VM auf. Zur Anpassung der Drehzahl- und Drehmomentab gabe-Charakteristik des Verbrennungsmotor VM an die Fahrwiderstände des Kraft fahrzeugs weist der Antriebsstrang ein Getriebe G auf. Das Getriebe G kann bei spielsweise ein Automatikgetriebe, ein automatisiertes Getriebe mit einer einzigen Anfahrkupplung, ein Doppelkupplungsgetriebe, ein CVT-Getriebe oder ein Hand schaltgetriebe sein. Abtriebsseitig ist das Getriebe G mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, welche die Antriebsleistung auf Antriebsräder DW verteilt.

Im Antriebsstrang gemäß Fig. 1a ist zwischen dem Verbrennungsmotor VM und dem Getriebe G ein Hybridmodul HY angeordnet. Das Hybridmodul HY weist eine elektri sche Maschine EM auf, mittels der das Kraftfahrzeug rein elektrisch oder hybridisch zusammen mit dem Verbrennungsmotor VM antreibbar ist. Das Hybridmodul HY kann eine in Fig. 1a nicht dargestellte Trennkupplung aufweisen, mittels der eine Drehmomentübertragung zwischen Verbrennungsmotor VM und elektrischer Ma schine EM schaltbar ist.

Fig. 1 b zeigt eine weitere Konfiguration eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Darin ist ein Hybridmodul HY2 vorgesehen, welches im Gegensatz zum Antriebsstrang ge mäß Fig. 1a an der Abtriebsseite des Getriebes G angeordnet ist. Auch das Hyb ridmodul HY2 weist eine elektrische Maschine EM auf, mittels der das Kraftfahrzeug rein elektrisch oder hybridisch zusammen mit dem Verbrennungsmotor VM antreib bar ist.

Fig. 1c zeigt eine weitere Konfiguration eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs. Darin ist kein Hybridmodul vorgesehen; stattdessen ist die elektrische Maschine EM Bestand teil des Getriebes G. Ein solches Getriebe G wird auch als Hybridgetriebe bezeich net. Fig. 1d zeigt eine weitere Konfiguration eines Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs, welcher im Gegensatz zu den Antriebssträngen gemäß Fig. 1a bis Fig. 1 c ein rein elektrischer Antriebsstrang ohne Verbrennungsmotor ist. Ein elektrischer Achsantrieb EA weist eine elektrische Maschine EM auf, deren Antriebsleistung über das Differentialge triebe AG auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt wird. Auch ein solcher Antriebsstrang könnte ein Getriebe zwischen dem Achsantrieb EA und dem Differen tialgetriebe AG aufweisen, beispielsweise ein 2-Gang-Getriebe. Ein derartiger elektri scher Achsantrieb EA könnte auch mit einer verbrennungsmotorisch angetriebenen zweiten Achse kombiniert werden.

Die Hybridmodule HY, HY2, das Hybridgetriebe G und der Achsantrieb EA bilden An triebseinheiten für das Kraftfahrzeug. Fig. 2a zeigt eine schematische Schnittansicht einer solchen Antriebseinheit HY, HY2, G, EA. Die elektrische Maschine EM ist in ei nem metallischen Gehäuse GG angeordnet, und weist einen drehfesten Stator S und einen Rotor R auf. Der Rotor R ist mit einer Rotorwelle RW verbunden, welche über ein Lager WL an dem Gehäuse GG gelagert ist. Derart kann sich der Rotor R mits amt der Rotorwelle RW um eine Achse RA drehen.

Der Stator S weist ein Statorblechpaket SB auf, an dem zumindest eine Statorwick lung SW angeordnet ist. Das Statorblechpaket SB ist über mehrere Schrauben SS an dem Gehäuse GG befestigt, beispielsweise über drei Schrauben SS. Dazu weist das Statorblechpaket SB Durchgangsöffnungen SB1 auf, durch die die Schrauben SS in axialer Richtung hindurchgeführt sind. Im Gehäuse GG sind Gewindebohrungen GG1 angeordnet, die mit einem Außengewinde der Schrauben SS Zusammenwirken.

Der Stator S ist von dem Gehäuse GG elektrisch isoliert, um die Übertragung von Störströmen ausgehend vom Stator S über das Gehäuse GG und über das Lager WL zur Rotorwelle RW zu verringern. Dazu sind zwischen dem Statorblechpaket SB und dem Gehäuse GG elektrisch isolierende Distanzhalter SD angeordnet. Diese Dis tanzhalter SD bestehen beispielsweise aus Keramik oder einem hochdruckfesten Kunststoff. Zwischen einem Schraubenkopf der Schrauben SS und dem Statorblech paket SD sind ebenfalls elektrisch isolierende Distanzhalter SD2 angeordnet. Fig. 2b zeigt eine weitere schematische Schnittansicht der Antriebseinheit HY, HY2, G, EA. Darin ist die Zentrierung des Stators S im Gehäuse GG dargestellt. Zur Zent rierung sind zwei Zentrierstifte SC vorgesehen, wobei in der Darstellung gemäß Fig. 2b nur einer dieser zwei Zentrierstifte SC dargestellt ist. Ein Ende des Zentrier stifts SC ist in einer Bohrung GG2 im Gehäuse GG angeordnet, das andere Ende des Zentrierstifts SC ist in einer Zentrieraufnahme SBZ im Statorblechpaket SB an geordnet. Die Zentrieraufnahme SBZ ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Ausnehmung SB2 ausgebildet. Die Zentrierstifte SC sind aus einem elektrisch isolie renden Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus Keramik. Die Zentrierstifte SC sind in die Bohrungen GG2 und in die Ausnehmungen SB2 eingepasst. Die Bohrungen GG2 und die Zentrieraufnahme SBZ weisen eine geringe Positionstoleranz gegenüber der Achse RA auf, um einen möglichst gleichmäßigen Luftspalt zwischen Stator S und Rotor R zu gewährleisten. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b führt der Zentrier stift SC durch den Distanzhalter SD hindurch. Hierzu sind verschiedene Ausführun gen möglich, die beispielhaft in Fig. 3a bis Fig. 6b beschrieben sind.

Fig. 2c zeigt eine schematische Schnittansicht der Antriebseinheit HY, HY2, G, EA gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung. In dieser Ausgestaltung sind die Zentrierstifte SC aus einem metallischen Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus Stahl. Zur elektrischen Isolation zwischen Zentrierstift SC und Statorblech paket SB weist die Zentrieraufnahme SBZ elektrisch isolierende Hülsen SBH auf, welche in je eine Ausnehmung SB3 des Statorblechpakets SB eingesetzt sind. Der axiale Ab stand zwischen Statorblech paket SB und Gehäuse GG wird durch die Distanzhalter SD gewährleistet, die in der Schnittansicht gemäß Fig. 2c nicht sichtbar sind.

Fig. 3a zeigt eine Draufsicht auf einen Distanzhalter SD gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel. Der Distanzhalter SD ist plattenförmig ausgebildet und weist ein Durchgangsloch SDA1 und ein Durchgangsloch SDA2 auf. Im eingebauten Zustand führt eine der Schrauben SS durch das Durchgangsloch SDA1 . Das Durchgangsloch SDA1 ist größer als der Durchmesser der Schrauben SS. An zwei gegenüberliegen den Rändern des Distanzhalters SD sind Vorsprünge SDX ausgebildet. Diese dienen zum Halten des Distanzhalters SD im Gehäuse GG, damit der Distanzhalter SD wäh rend der Montage sicher in Position bleibt bevor das Statorblechpaket SB an das Gehäuse GG befestigt wird. Über die Vorsprünge SDX kann der Distanzhalter SD in entsprechende Aufnahmen im Gehäuse GG eingeclipst werden.

Fig. 3b zeigt eine Schnittansicht durch den Distanzhalter SD durch eine in Fig. 3a an gegebene Schnittebene A-A, wobei zusätzlich der Zentrierstift SC dargestellt ist. Der Zentrierstift SC führt durch das Durchgangsloch SDA2, wobei der Durchmesser des Zentrierstifts SC kleiner ist als das Durchgangsloch SDA2. Denn der Distanzhalter SD ist durch die Vorsprünge SDX in Position gehalten, sodass ein entsprechender Lageausgleich zur Position des Zentrierstifts SC erforderlich ist.

Fig. 4a zeigt eine Draufsicht auf einen Distanzhalter SD gemäß einem zweiten Aus führungsbeispiel. Fig. 4b zeigt eine Schnittansicht durch den Distanzhalter SD durch eine in Fig. 4a angegebene Schnittebene B-B, wobei zusätzlich der Zentrierstift SC dargestellt ist. Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3a und Fig. 3b entfallen die Vorsprünge SDX. Das Durchgangsloch SDA2 ist nun kleiner, sodass der Zentrierstift SC in das Durchgangsloch SDA2 eingepasst ist. Bei einer derartigen Konstruktion können bei der Montage zunächst die Zentrierstifte SC in die Bohrun gen GG2 des Gehäuses GG eingesetzt werden. Anschließend werden die Distanz halter SD auf die Zentrierstifte SC aufgeschoben und durch diese in Position gehal ten.

Fig. 5a zeigt eine Draufsicht auf einen Distanzhalter SD gemäß einem dritten Ausfüh rungsbeispiel. Fig. 5b zeigt eine Schnittansicht durch den Distanzhalter SD durch eine in Fig. 5a angegebene Schnittebene C-C. Der Distanzhalter SD gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist einteilig mit dem Zentrierstift SC ausgebildet; das Durchgangsloch SDA2 entfällt dementsprechend. Ein derartiger Distanzhalter SD mit Zentrierstift SC kann beispielsweise durch ein Keramikbauteil realisiert werden.

Fig. 6a zeigt eine Draufsicht auf einen Distanzhalter SD gemäß einem vierten Aus führungsbeispiel. Fig. 6b zeigt eine Schnittansicht durch den Distanzhalter SD durch eine in Fig. 6a angegebene Schnittebene D-D. Der Distanzhalter SD weist nun einen Montagestift SDM auf. Der Montagestift SDM ist auf der gehäuseseitigen Stirnfläche des Distanzhalters SD angeordnet. Im montierten Zustand ist der Montagestift SDM in eine entsprechende Aufnahmebohrung im Gehäuse GG eingeführt, um den Dis tanzhalter SD in Position zu halten. Dadurch kann auf die Vorsprünge SDX verzichtet werden. Es ist auch eine Ausführung des Distanzhalters SD mit zwei Montagestiften SDM denkbar, um ein Verkippen des Distanzhalters SD zu vermeiden.

Bezugszeichen

VM Verbrennungsmotor

HY Hybridmodul

HY2 Hybridmodul

G Getriebe

EA Elektrischer Achsantrieb AG Differentialgetriebe

DW Antriebsrad

EM Elektrische Maschine

S Stator

SB Statorblechpaket

SB1 Durchgangsöffnung

SBZ Zentrieraufnahme

SB2 Ausnehmung

SB3 Ausnehmung

SW Statorwicklung

R Rotor

RW Rotorwelle

RA Drehachse

WL Lager

GG Gehäuse

GG1 Gewindebohrung

GG2 Bohrung

SS Schraube

SC Zentrierstift

SD2 Distanzhalter

SD Distanzhalter

SDA1 Durchgangsloch

SDA2 Durchgangsloch

SDX Vorsprung

SDM Montagestift