Die Erfindung betrifft einen Stator mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit dem Stator.

Es sind fluidgekühlte Antriebseinheiten mit einer Elektromaschine bekannt, welche einen Kühlmantel mit mindestens einem Kühlkanal aufweisen. Hierbei erfolgt üblicherweise eine Kühlung des Stators durch eine thermische Kopplung des mit einem Kühlmedium durchströmten Kühlmantels (Kühlkanäle) mit dem Stator der Elektromaschine. Über entsprechende an dem Kühlmantel angeordnete Öffnungen für den Zu- und Abfluss, kann der Kühlmantel mit dem Kühlmedium versorgt werden.

Die Druckschrift DE 10 2016 110 658 A1 offenbart ein Kühlgehäuse mit einem Innenraum zur Aufnahme eines aus einem zentral drehgelagerten Rotor und einem den Rotor umgebenden, aus einer Vielzahl elektrischer Wicklungen bestehenden Stator bestehenden Elektromotors. Um zu einer verbesserten Ausnutzung der Wärmekapazität des vorhandenen Kühlmittels zu gelangen, setzt sich das Kühlgehäuse aus folgenden Bestandteilen zusammen: - einer um den Stator herum angeordneten inneren Kühlwand, welche in wärmeleitender Verbindung mit dem Stator steht und Kühlmittelkanäle eines ersten Kühlkreislaufs nach innen hin begrenzt, die sich zwischen einem ersten Kühlmittelzulauf und einem ersten Kühlmittelablauf erstrecken, - mindestens einer weiteren Kühlwand, welche die Kühlmittelkanäle des ersten Kühlkreislaufs von Kühlmittelkanälen eines zweiten Kühlkreislaufs trennt, wobei sich die Kühlmittelkanäle des zweiten Kühlkreislaufs zwischen einem zweiten Kühlmittelzulauf und einem zweiten Kühlmittelablauf erstrecken, und der zweite Kühlkreislauf getrennt von dem ersten Kühlkreislauf ist, - einem Außenmantel, welcher die Kühlmittelkanäle des zweiten Kühlkreislaufs nach außen hin begrenzt.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch einen kompakten Aufbau sowie verbesserte Kühleigenschaften auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch einen Stator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. In den Unteransprüchen, der Beschreibung mit den Figuren sind weitere Merkmale und Vorteile sowie Wirkungen der Erfindung beschrieben.

Gegenstand der Erfindung ist ein Stator, welcher für eine elektrische Maschine ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die elektrische Maschine als ein Innenläufer ausgebildet, wobei ein Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet ist. Alternativ kann die elektrische Maschine jedoch auch als ein Außenläufer ausgebildet sein, wobei ein Rotor radial außerhalb des Stators angeordnet ist.

Der Stator weist einen Statorträger auf, welcher ein Statorkern des Stators trägt. Insbesondere weist das Statorkern bei einer Ausführung als Innenläufer mehrere radial nach innen gerichtete Statorzähne auf, welche jeweils durch eine Statorwicklung umwickelt sind. Alternativ weist das Statorkern bei einer Ausführung als Außenläufer entsprechend mehrere radial nach außen gerichtete Statorzähne auf. Der Statorkern ist vorzugsweise durch ein Statorblechpaket gebildet, wobei hierzu mehrere Statorbleche in axialer Richtung in Bezug auf eine Hauptdrehachse der elektrischen Maschine, insbesondere einer Rotordrehachse, übereinander gestapelt sind.

Der Stator weist ein Gehäuse auf, in welchem der Statorträger aufgenommen ist. Insbesondere ist das Gehäuse als ein Motorgehäuse ausgebildet, wobei zumindest der Rotor und der Statorträger der elektrischen Maschine innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Vorzugsweise weist das Gehäuse eine zylindrische, insbesondere hohlzylindrische Form auf. Das Gehäuse kann als ein Blech- oder Gussgehäuse ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist der Stator in dem Gehäuse fest, insbesondere drehfest, aufgenommen.

Zwischen dem Statorträger und dem Gehäuse ist ein die Hauptdrehachse umlaufender Kühlmittelraum gebildet, welcher zur Führung eines Kühlmittels ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient der Kühlmittelraum zur Umsetzung einer Fluidkühlung des Stators, insbesondere des Statorträgers. Das Kühlmittel kann hierzu als ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, vorzugsweise Wasser, ausgebildet sein. Insbesondere dient der Kühlmittelraum zur Kühlung des Statorträgers über seine gesamte axiale Baubreite. Im Speziellen erstreckt sich der Kühlmittelraum in axialer Richtung über mehr als 70%, vorzugsweise mehr als 80%, im Speziellen mehr als 90% der axialen Baubreite des Statorträgers.

Weiterhin ist zwischen dem Statorträger und dem Gehäuse mindestens oder genau ein die Hauptdrehachse umlaufender Fluidraum gebildet, welcher zur Führung eines zu kühlenden Fluides ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere dient der Fluidraum zur Bildung eines Wärmetauschers, auch Rekuperator genannt, wobei das Fluid durch eine indirekte Wärmeübertragung gekühlt wird. Der Kühlmittelraum und der Fluidraum sind hierzu thermisch miteinander gekoppelt und strömungstechnisch voneinander getrennt. Insbesondere ist das Fluid als ein Kühl- und/oder Schmierstoff, insbesondere ein Öl, vorzugsweise Getriebeöl, ausgebildet. Insbesondere weist das Fluid eine höhere Temperatur als das Kühlmittel auf. Vorzugsweise beträgt ein Temperaturunterschied zwischen dem Fluid und dem Kühlmittel mehr als 10 Kelvin, vorzugsweise mehr als 40 Kelvin, im Speziellen mehr als 70 Kelvin.

Optional kann zwischen dem Statorträger und dem Gehäuse mindestens oder genau ein weiterer umlaufender Fluidraum zur Führung eines weiteren zu kühlenden Fluides gebildet sein, welcher thermisch mit dem Fluidraum und/oder dem Kühlmittelraum gekoppelt ist und strömungstechnisch von dem Fluidraum und dem Kühlmittelraum getrennt ist.

Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stator einen Kühlmantel aufweist, welcher einen zwischen dem Statorträger und dem Gehäuse gebildeten Ringraum in den Kühlmittelraum und den Fluidraum unterteilt. Insbesondere ist der Kühlmantel im Wesentlichen als ein Zylinderbauteil ausgebildet, welches in Bezug auf die Hauptdrehachse koaxial und/oder konzentrisch zwischen dem Statorträger und dem Gehäuse angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Kühlmantel aus einem wärmeleitfähigen Material, vorzugsweise Metall, gefertigt, sodass der Fluidraum und der Kühlmittelraum zur indirekten Wärmeübertragung thermisch miteinander gekoppelt sind. Insbesondere sind der Kühlmittelraum und der Fluidraum im Wesentlichen als zwei konzentrisch zueinander angeordnete Ringräume zu verstehen, welche sich innerhalb des radialen Abstandes zwischen Außenumfang des Statorträgers und Innenumfang des Gehäuses getrennt voneinander erstrecken. Der Kühlmittelraum und der Fluidraum sind vorzugsweise so angeordnet, dass das Kühlmittel radial in Richtung des Statorträgers fließt und das zu kühlende Fluid radial in Richtung des Gehäuses fließt. Im Speziellen erstreckt sich der Fluidraum in axialer Richtung über die gleiche axiale Baubreite wie der Kühlmittelraum und/oder überdeckend zu dem Kühlmittelraum.

Optional kann der Stator mindestens einen weiteren Kühlmantel aufweisen, welcher den Ringraum in den weiteren Fluidraum unterteilt. Die Kühlmäntel können somit etagenweise, also radial übereinander folgend aufgebaut werden, wodurch mehr als zwei Fluide strömungstechnisch voneinander getrennt und durch indirekte Wärmeübertragung gekühlt werden können.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die thermische Anbindung des Fluidraums an den Kühlmittelraum eine besonders einfache und effiziente Kühlung des Fluids, insbesondere des Getriebeöls, durch die Statorkühlung umgesetzt werden kann. Es wird somit eine elektrische Maschine mit verbesserten Kühleigenschaften vorgeschlagen. Durch die Unterteilung des Ringraums mittels des Kühlmantels kann zudem ein besonders kosten- und bauraum reduziertes Kühlsystem vorgeschlagen, welches in einfacher Weise in den Ringraum integriert werden kann. Es wird somit eine elektrische Maschine mit einem kompakten Aufbau vorgeschlagen.

In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittelauslass aufweist, wobei ein Kühlmittelstrom von dem Kühlmitteleinlass über den Kühlmittelraum zu dem Kühlmittelauslass verläuft. Insbesondere zirkuliert das Kühlmittel entlang eines Strömungsweges des Kühlmittelstroms zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass. Insbesondere sind der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Vorzugsweise ist zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass eine Leitstruktur an dem Kühlmantel vorgesehen, welche zur Bildung einer definierten Strömungsführung des Kühlmittelstroms in dem Kühlmittelraum ausgebildet und/oder geeignet ist. Vorzugsweise ist der Kühlmittelraum durch die Leitstruktur durch ein oder mehrere den Statorträger um laufende Kühlkanäle unterteilt, in welchen das Kühlmittel entlang des Kühlmittelstroms bzw. der Leitstruktur geführt ist. Der mindestens eine Kühlkanal ist zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass vorzugsweise geschlossen und/oder durchgehend ausgebildet. Im Speziellen verläuft der mindestens eine Kühlkanal und/oder der Strömungsweg längs einer Kreis- oder Schraubenlinie um die Hauptdrehachse der elektrischen Maschine.

Gemäß dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Fluideinlass und einen Fluidauslass aufweist, wobei ein Fluidstrom von dem Fluideinlass über den Fluidraum zu dem Fluidauslass verläuft. Insbesondere zirkuliert das Fluid entlang eines Strömungsweges des Fluidstroms zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass. Vorzugsweise sind der Fluideinlass und der Fluidauslass diametral einander gegenüberliegend angeordnet. Bevorzugt sind der Kühlmittelstrom und der Fluidstrom strömungstechnisch voneinander getrennt und/oder als zwei separate Kreisläufe ausgebildet. Der Kühlmittelstrom und der Fluidstrom weisen unterschiedliche Volumenströme und/oder Strömungsgeschwindigkeiten und/oder Strömungsrichtungen auf. Insbesondere können die Volumenströme und/oder Strömungsgeschwindigkeiten des Kühlmittelstroms und des Fluidstroms so eingestellt werden, dass das Fluid unter einer geringen Erwärmung des Kühlmittels stark abgekühlt wird. Beispielsweise können der Kühlmittelstrom und der Fluidstrom durch einen Gleich-, Gegen-, Kreuz- oder Kreuzgegenstrom zueinander verlaufen. Es wird ein Kühlsystem vorgeschlagen, welche sich durch eine effiziente Kühlung des Stators auszeichnet.

In einer Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Kühlmittelraum in einer radialen Richtung durch den Kühlmantel und in einer radialen Gegenrichtung durch den Statorträger begrenzt ist. Anders formuliert, ist der Kühlmittelraum einerseits durch eine Außenmantelfläche des Statorträgers und andererseits durch eine Innenmantelfläche des Kühlmantels radial begrenzt. Vorzugsweise steht das Kühlmittel mit einer Mantelfläche des Statorträgers in Kontakt. Weiterhin ist der Fluidraum in einer radialen Richtung durch das Gehäuse und in einer radialen Gegenrichtung durch den Kühlmantel begrenzt. Anders formuliert, ist der Fluidraum einerseits durch eine Außenmantelfläche des Kühlmantels und andererseits durch eine Innenmantelfläche des Gehäuses radial begrenzt. Vorzugsweise steht das Fluid mit einer Mantelfläche des Gehäuses in Kontakt. Es wird somit ein Kühlsystem vorgeschlagen, welches sich zum einen durch einen kompakten Aufbau auszeichnet, wobei durch die Anordnung des Kühlmantels in dem Ringraum eine großflächige Wärmeübertragung von dem Fluid auf das Kühlmittel umgesetzt werden kann.

In einer konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der Kühlmantel umformtechnisch aus einem Metallblech gefertigt ist. Insbesondere ist der Kühlmantel durch Umformen einstückig, insbesondere aus einem Materialabschnitt, geformt und/oder nahtlos ausgebildet. Bevorzugt weist der Kühlmantel an seinem Innenumfang und/oder Außenumfang die Leitstruktur auf. Die Leitstruktur kann durch radial und/oder axial und/oder um laufend zu der Hauptdrehachse erstreckende Umformbereiche, vorzugsweise Erhöhungen und/oder Vertiefungen, Im Speziellen Vorsprünge und/oder Kanäle und/oder Rillen und/oder Rippen und/oder Stege, ausgeführt sein. Durch den Einsatz eines Blechmantels weisen der Statorkern, der Statorträger und der Blechmantel ähnlich große Ausdehnungskoeffizienten auf, wodurch mechanische Spannungen zwischen den einzelnen Bauteilen aufgrund von Temperaturdifferenzen reduziert werden können. Weiterhin ist der Blechmantel besonders kostengünstig herstellbar.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Kühlmantel an dem Statorträger zumindest drehfest und/oder drehmomentübertragend festgelegt ist. Der Kühlmantel kann kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig an dem Statorträger festgelegt sein. Beispielsweise kann der Kühlmantel durch Schweißen, Übermaßpassung, Verstemmen, Kleben etc. mit dem Statorträger verbunden sein. Vorzugsweise liegt der Kühlmantel in den axialen Randbereichen umlaufend, insbesondere dichtend, an dem Statorträger an, sodass der Kühlmittelraum in axialer Richtung beidseitig begrenzt ist. Besonders bevorzugt erstreckt sich der Kühlmantel in axialer Richtung beidseitig bis zur axialen Stirnseite des Statorträgers. Es wird somit ein Stator vorgeschlagen, welcher sich durch eine geringe radiale Höhe sowie eine einfache Montage des Kühlmantels auszeichnet. In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Kühlmantel eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist. Die Einlassöffnung ist strömungstechnisch mit dem Kühlmitteleinlass und die Auslassöffnung strömungstechnisch mit dem Kühlmittelauslass verbunden. Insbesondere ist die Einlassöffnung gegenüberliegend zu dem Kühlmitteleinlass des Gehäuses und/oder die Auslassöffnung gegenüberliegend zu dem Kühlmittelauslass des Gehäuses angeordnet. Die Einlassöffnung und die Auslassöffnung können jeweils trennend und/oder umformtechnisch, insbesondere durch Tiefziehen, in den Kühlmantel eingebracht sein. Vorzugsweise weisen die Einlassöffnung und die Auslassöffnung einen in Richtung des Kühlmitteleinlasses bzw. des Kühlmittelauslasses erstreckenden Kragen auf. Der Kühlmitteleinlass und der Kühlmittelauslass weisen vorzugsweise jeweils eine Durchgangsöffnung auf, wobei die Einlassöffnung über die einlassseitige Durchgangsöffnung und die die Auslassöffnung über die auslassseitige Durchgangsöffnung an den Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden kann. Es wird somit ein Stator vorgeschlagen, welcher sich durch eine einfache Anbindung des Kühlmittelkreislaufs auszeichnet.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stator eine Einlasshülse und eine Auslasshülse aufweist. Die Einlasshülse ist zur Anbindung an den Kühlmit- teleinlas über eine Steckverbindung in die Einlassöffnung montiert und die Auslasshülse ist zur Anbindung an den Kühlmittelauslass über eine Steckverbindung in die Auslassöffnung montiert. Insbesondere erfolgt der Zulauf des Kühlmittels in den Kühlmittelraum über die Einlasshülse und der Ablauf des Kühlmittels aus dem Kühlmittelraum über die Auslasshülse. Zur Bildung der Steckverbindung wird die Einlasshülse über die einlassseitige Durchgangsöffnung in die Einlassöffnung und die Auslasshülse über die auslassseitige Durchgangsöffnung in die Auslassöffnung eingesteckt. Die Einlass- und die Auslasshülse können jeweils über eine Kühlmittelleitung angeschlossen werden. Im Speziellen können die Einlass- und die Auslasshülse als beschichtete und/oder umspritzte, vorzugsweise gummierte, Rohrstücke ausgebildet sein, um zugleich eine Dichtfunktion und/oder Schwingungsentkopplung umzusetzen. Optional kann der mindestens eine weitere Fluidraum über jeweils eine weitere Einlass- und Auslasshülse strömungstechnisch angebunden werden. Es wird somit ein Kühlmantel vorgeschlagen, welcher in einfacher Weise an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Einlass- und die Auslasshülse jeweils mindestens oder genau einen Dichtungsabschnitt aufweisen. Die Einlass- und die Auslasshülse sind über den mindestens einen Dichtungsabschnitt jeweils gegenüber dem Kühlmantel und/oder dem Gehäuse abgedichtet. Insbesondere sind der Kühlmittelraum und der Fluidraum durch den mindestens einen Dichtungsabschnitt hermetisch, vorzugsweise fluiddicht, abgedichtet. Insbesondere kann der mindestens eine Dichtungsabschnitt durch eine an die Ein- bzw. Auslasshülse angeformte Dichtlippe gebildet sein. Hierzu sind die Einlass- und die Auslasshülse vorzugsweise aus einem Elastomer gebildet oder mit einer Elastomerschicht, insbesondere Gummierung, versehen. Alternativ können die Dichtungsabschnitte jedoch auch durch ein separates Dichtelement, wie z.B. ein O-Ring, gebildet sein. Im Speziellen liegt die Einlasshülse über mindestens einen Dichtungsabschnitt dichtend an der Einlassöffnung des Kühlmantels und über mindestens einen weiteren Dichtungsabschnitt dichtend an der Durchgangsöffnung des Kühlmitteleinlasses an. Im Speziellen liegt die Auslasshülse über mindestens eine Dichtungsabschnitt dichtend an der Auslassöffnung des Kühlmantels und über mindestens einen weiteren Dichtungsabschnitt dichtend an der Durchgangsöffnung des Kühlmittelauslasses an. Es wird somit ein schnell montierbarer Anschluss des Kühlmittelraums vorgeschlagen, welcher zugleich eine sichere Abtrennung zwischen Fluidraum und Kühlmittelraum gewährleistet. Zusätzlich kann durch die Dichtungsabschnitte eine akustische Entkopplung zwischen Statorträger und Gehäuse gewährleistet werden.

In einer weiteren konstruktiven Umsetzung ist vorgesehen, dass die Einlass- und die Auslasshülse jeweils radial an dem Statorträger abgestützt sind, wobei die Einlass- und die Auslasshülse zur strömungstechnischen Verbindung mit dem Kühlmittelraum jeweils mindestens oder genau einen innerhalb des Kühlmittelraums angeordneten Durchbruch aufweisen. Vorzugsweise sind die Durchbrüche geometrisch so ausbildet, dass strömungsoptimale Ein- und Ausströmungsverhältnisse realisiert werden können. Dies betrifft sowohl Strömungsverteilung als auch Druckverluste. Hierzu wei- sen die Einlass- und die Auslasshülse innerhalb des Kühlmittelraums mehrere gleichmäßig verteilte Durchbrüche, insbesondere Ausschnitte, Bohrungen, Nuten oder dergleichen auf, über welche der Kühlmittelstrom in bzw. aus dem Kühlmittelraum verläuft. Besonders bevorzugt weisen die Ein- und die Auslasshülse endseitig mehrere Stützabschnitte auf, welche in Umfangsrichtung jeweils über einen Durchbruch voneinander beabstandet sind und radial an dem Statorträger abgestützt sind. Es wird somit eine Ein- und Auslasshülse vorgeschlagen, welche sich durch einen stabilen Sitz auszeichnet, und zugleich eine strömungsoptimale Anbindung des Kühlmittelkreislaufs gewährleistet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stator zwei Stützringabschnitte aufweist, welche zur Drehmomentabstützung und/oder zur Schwingungsentkopplung und/oder zur Abdichtung des Statorträgers und/oder des Kühlmantels gegenüber dem Gehäuse ausgebildet und/oder geeignet ist. Durch die die beiden Stützringabschnitte ist zumindest der Fluidraum in axialer Richtung begrenzt. Die Stützringabschnitte können wahlweise als separate Stützringe ausgebildet sein oder aus einem gemeinsamen Materialabschnitt mit dem Statorträger, den Kühlmantel oder dem Gehäuse gebildet sein. Insbesondere sind die Stützringabschnitte in Bezug auf die Hauptdrehachse koaxial und/oder konzentrisch innerhalb des Ringraum, insbesondere des Fluidraums, angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Ringraum, insbesondere der Fluidraum, in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse hermetisch, insbesondere fluiddicht, durch die beiden Stützringabschnitte abgedichtet. Optional ist der Statorträger in radialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung über die beiden Stützringabschnitte an dem Gehäuse schwingungsentkoppelt bzw. dämpfend und/oder drehmomentübertragend abgestützt. Es wird somit ein Stator vorgeschlagen, welcher sich durch eine verbesserte Anbindung des Statorträgers an das Gehäuse auszeichnet.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden Stützringabschnitte zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Statorträger und/oder dem Kühlmantel und/oder dem Gehäuse abgestützt sind. Insbesondere ist durch die beiden Stützringabschnitte eine Verbindung, insbesondere eine verdrehteste Verbindung zwischen dem Statorträger und Gehäuse sichergestellt. Die Stützringabschnite, vorzugsweise die Stützringe, können an dem Statorträger und/oder dem Kühlmantel und/oder dem Gehäuse durch eine Verstemmung und/oder Presspassung festgelegt sein. Durch die beiden Stützringabschnitte kann eine Fixierung des Statorträgers im Gehäuse ohne einen zusätzlichen Flansch realisiert werden, wobei zugleich eine Drehmomentabstützung des Statorträgers am Gehäuse sichergestellt wird.

In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die beiden Stützringabschnitte an einem Innenumfang jeweils eine innere Formschlusskontur zur formschlüssigen Verbindung mit dem Statorträger und/oder dem Kühlmantel aufweisen. Insbesondere ist an dem Statorträger und/oder dem Kühlmantel eine Gegenkontur angeordnet, welche in Umfangsrichtung mit der Formschlusskontur formschlüssig in Eingriff steht. Die Gegenkontur kann direkt, insbesondere einstückig, an den Statorträger und/oder den Kühlmantel angeformt sein. Alternativ kann die Gegenkontur jedoch auch durch ein separates Formschlusselement gebildet sein, welches zumindest drehfest mit dem Statorträger und/oder dem Kühlmantel verbunden ist und an seinem Außenumfang die Gegenkontur aufweist. Insbesondere sind die Formschlusskontur und die Gegenkontur durch eine Verzahnungsgeometrie gebildet.

Alternativ oder optional ergänzend können die beiden Stützringabschnitte an einem Außenumfang jeweils eine äußere Formschlusskontur zur formschlüssigen Verbindung mit dem Gehäuse aufweisen. Insbesondere ist an dem Gehäuse eine Gegenkontur angeordnet, welche in Umfangsrichtung mit der Formschlusskontur formschlüssig in Eingriff steht. Die Gegenkontur kann direkt, insbesondere einstückig, an das Gehäuse angeformt sein. Alternativ kann die Gegenkontur jedoch auch durch ein separates Formschlusselement gebildet sein, welches zumindest drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und an seinem Innenumfang die Gegenkontur aufweist. Durch die Formschlusskontur kann zum einen eine einfache Montage sowie eine Drehmomentabstützung umgesetzt werden, zum anderen können radiale Lasten aufgenommen und der Statorträger, der Kühlmantel sowie das Gehäuse in einfacher Weise zueinander zentriert werden. In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die beiden Stützringabschnitte jeweils einen ringförmigen Grundkörper sowie einen ringförmigen Elastomerkörper aufweisen, wobei der Elastomerkörper in dem Grundkörper verliersicher gehalten und dichtend und/oder drehmomentübertragend und/oder schwingungsentkoppelnd an dem Gehäuse und/oder dem Statorträger und/oder dem Kühlmantel abgestützt. Insbesondere sind die beiden Stützringreinrichtungen zweiteilig ausgebildet. Der Elastomerkörper kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig in dem Grundkörper gehalten sein. Im Speziellen ist der Elastomerkörper in den Grundkörper eingesetzt oder eingespritzt.

Insbesondere liegt der Elastomerkörper zumindest umlaufend dichtend an einem Innenumfang des Gehäuses und/oder an einem Außenumfang des Statorträgers und/oder des Kühlmantels an. Hierzu kann der Elastomerkörper umfangsseitig mindestens oder genau eine Dichtlippe aufweisen. Alternativ oder optional ergänzend liegt der Elastomerkörper in radialer Richtung und in Umfangsrichtung dichtend und/oder dämpfend und/oder drehmomentübertragend an der Formschlusskontur und der Gegenkontur an. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Elastomerkörper und/oder der Grundkörper die Formschlusskontur aufweisen. Durch die Verwendung eines Elastomerkörpers in Kombination mit dem Grundkörper können die Materialien als auch deren geometrischen Eigenschalten derart kombiniert werden, dass die Stützringabschnitte neben der Abstütz- und Abdichtfunktion die Aufgabe der Schwingungsentkopplung übernehmen.

In einer konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass der Elastomerkörper aus einem elastischen Werkstoff und der Grundkörper aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist. Insbesondere kann der Elastomerkörper aus einem Kunststoff, insbesondere Gummi und/oder Elastomer, gefertigt sein. Insbesondere kann der Grundkörper aus einer Stahllegierung und/oder einem Stahlblech gefertigt sein. Insbesondere ist der Elastomerkörper durch die geeignete Matenalauswahl und Dimensionierung zum einen in der Lage die Drehmomentabstützung zwischen Statorträger und Gehäuse sicherzustellen und zum anderen eine Dichtfunktion sowie eine Schwingungsentkopplung zu gewährleisten. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung bildet eine elektrische Maschine mit dem Stator, wie dieser bereits zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der Ansprüche 1 bis 14. Insbesondere weist die elektrische Maschine einen drehbar zu dem Stator gelagerten Rotor auf, wobei der Stator und der Rotor gemeinsam in dem Gehäuse aufgenommen sind. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine für Fahrzeug, insbesondere ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, ausgebildet und/oder geeignet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Schnittdarstellung einer elektrischen Maschine als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Stators der elektrischen Maschine aus Figur 1 ;

Figur 3 einen Längsschnitt durch den Stator der elektrischen Maschine;

Figur 4 eine Detaildarstellung des Stators gemäß Figur 2 und 3;

Figur 5 eine Detaildarstellung eines Stützringabschnitts für den Stator gemäß Figur 4;

Figur 6 ein Kühlmantel für den Stator gemäß Figur 2 und 3;

Figur 7 eine axiale Detailansicht einer alternativen Ausführung des Stators;

Figur 8 eine axiale Detailansicht einer Ausführung des Gehäuses für den Stator gemäß Figur 2 und 3.

Figur 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 in einer Schnittdarstellung entlang einer Hauptdrehachse H. Beispielsweise ist die elektrische Maschine als ein Asynchronmotor ausgebildet, welcher in einem Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung eines Antriebsmomentes auf Fahrzeugräder vorgesehen sein kann. Die elektrische Maschine 1 ist als Innenläufer ausgebildet, wobei die elektrische Maschine 1 hierzu einen Stator 2 sowie einen in dem Stator 2 drehbar gelagerten Rotor, nicht dargestellt, aufweist. Der Stator 2 bildet dabei einen stationären bzw. feststehenden Teil der elektrischen Maschine 1 , wobei der Stator 2 ein zylindrisches Gehäuse 3 sowie ein in dem Gehäuse 3 aufgenommenen zylindrischen Statorträger 4 umfasst. Das Gehäuse 3 und der Statorträger 4 sind in Bezug auf die Hauptdrehachse H koaxial und/oder konzentrische zueinander angeordnet und in radialer Richtung voneinander beabstandet, sodass zwischen Gehäuse 3 und dem Statorträger 4 ein die Hauptdrehachse H umlaufender Ringraum 20 gebildet ist.

An dem Statorträger 4 ist ein Statorkern 5 mit radial nach innen gerichteten Statorzähnen 6 festgelegt, wobei der Statorkern eine Statorwicklung 7 mit axial über den Statorkern 5 überstehenden Wickelköpfen trägt. Der Statorkern 5 ist beispielsweise durch mehrere in axialer Richtung übereinander gestapelte Statorbleche gebildet, welche gemeinsam zu einem Statorblechpaket zusammengefasst sind.

Der Stator 2 weist zudem einen zylindrischen Kühlmantel 8 auf, welcher radial zwischen dem Gehäuse 3 und dem Statorträger 4 angeordnet ist und den Ringraum 20 in einen die Hauptdrehachse H umlaufenden Kühlmittelraum 9 und einen die Hauptdrehachse H umlaufenden Fluidraum 10 unterteilt. Der Kühlmittelraum 9 und der Fluidraum 10 sind durch den Kühlmantel 8 strömungstechnisch voneinander getrennt und thermisch miteinander gekoppelt. Der Kühlmittelraum 9 ist dabei radial innen und der Fluidraum 10 radial außen in dem Ringraum 20 gebildet. Somit ist der Kühlmittelraum 9 in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H einerseits durch einen Innenumfang des Kühlmantels 8 und andererseits durch einen Außenumfang des Statorträgers 4 begrenzt. Der Fluidraum 10 ist hingegen in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H einerseits durch einen Innenumfang des Gehäuses 3 und andererseits durch einen Außenumfang des Kühlmantels 8 begrenzt.

Der Kühlmantel 8 ist in einem axialen Randbereich 11a, 11 b beidseitig an dem Statorträger 4 festgelegt, wobei sich der Kühlmantel 8 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H über die gesamte axiale Baubreite des Statorträgers 4 jeweils bis zu dessen Stirnseite erstreckt. Der Kühlmantel 8 ist beispielsweise durch Schweißen, Übermaßpassung, Verstemmen, Kleben etc. fest mit dem Statorträger 4 verbunden. Zudem liegt der Kühlmantel 8 in den beiden Randbereichen 11a, 11 b dichtend, insbesondere fluiddicht, an dem Außenumfang des Statorträgers 4 an, sodass der Kühlmittelraum 9 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H beidseitig abgedichtet ist. Der Kühlmantel 8 ist aus einem Metallblech, z.B. einem Stahlblech, und in einem Stück nahtlos, vorzugsweise umformtechnisch, gefertigt. Durch den Einsatz eines Blechmantels anstatt eines Alumantels besitzen der Statorkern 5, der Statorträger 4 und der Kühlmantel 8 ähnlich große Ausdehnungskoeffizienten, womit die Bauteilspannungen in dem Stator reduziert werden können.

Der Kühlmittelraum 9 ist mit einem Kühlmittel, z.B. Wasser, Glykol, etc., befüllt und der Fluidraum 10 ist mit einem zu kühlenden Fluid, z.B. Öl, befüllt. Dabei weist das Kühlmittel eine geringere Temperatur als das Fluid auf, wobei das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelraums 9 radial in Richtung des Statorträgers 4 und das Fluid innerhalb des Fluidraums 10 radial in Richtung des Gehäuses 3 strömt. Das Kühlmittel dient somit zum einen zur Kühlung des Statorkerns 5 und zum anderen zur Kühlung des Fluids durch eine indirekte Wärmeübertragung. Beispielsweise weist das Kühlmittel eine Temperatur von ungefähr 80°C und Fluid eine Temperatur von ungefähr 120°C auf.

Das Gehäuse 3 weist einen Kühlmitteleinlass 12 und einen Kühlmittelauslass 13 auf, welche in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H beabstandet zueinander an dem Gehäuse 3 angeordnet sind. Der Kühlmitteleinlass 12 und der Kühlmittelauslass 13 sind jeweils durch eine Durchgangsöffnung 14a, 14b gebildet, welche das Gehäuse 3 in radialer Richtung durchsetzt. Weiterhin weist der Kühlmantel 8 eine Einlassöffnung 15 und eine Auslassöffnung 16 auf, wobei die Einlassöffnung 15 radial gegenüberliegend, insbesondere fluchtend, zu der einlassseitigen Durchgangsöffnung 14a angeordnet ist und die Auslassöffnung 16 radial gegenüberliegend, insbesondere fluchtend, zu der auslassseitigen Durchgangsöffnung 14b angeordnet ist.

Zur strömungstechnischen Anbindung des Kühlmittelraums 9 an einen Kühlmittelkreislauf, weist der Stator eine Einlasshülse 17 und eine Auslasshülse 18 auf. Die Einlasshülse 17 ist über die einlassseitige Durchgangsöffnung 14a in die Einlassöffnung 15 eingesteckt und die Auslasshülse 18 ist über die auslassseitige Durchgangsöffnung 14b in die Auslassöffnung 16 eingesteckt. Durch die Einlass- und die Auslasshülse 17, 18 wird der Zu- bzw. Abfluss des Kühlmittels in bzw. aus dem Kühlmittelraum 9 realisiert. Dabei dichten die Einlass- und die Auslasshülse 17, 18 den Kühlmittelraum 9 und den Fluidraum 10 gegenüber dem Gehäuse 3 und dem Kühlmantel 8 ab.

Der Stator 2 weist zwei Stützringabschnitte 19a, 19b auf, wobei ein erster Stützringabschnitt 19a in dem ersten Randbereich 11a und ein zweiter Stützringabschnitt 19b in dem zweiten Randbereich 11 b des Kühlmantels 8 angeordnet ist. Die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b dienen in der einfachsten Ausgestaltung zur axialen Abdichtung des Fluidraums 10, wobei der Statorträger 4 bzw. der Kühlmantel 8 über die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b in radialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H an dem Innenumfang des Gehäuses 3 dichtend abgestützt ist. Beispielsweise sind die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b hierzu als Dichtringe ausgebildet, welche formschlüssig und/oder kraftschlüssig in den Randbereichen 11a, 11 b an dem Außenumfang des Kühlmantels 8 und/oder dem Innenumfang des Gehäuses 3 festgelegt sein können.

Figur 2 zeigt den Stator 2 in einer perspektivischen Schnittdarstellung entlang der Hauptdrehachse H. Zur strömungstechnischen Anbindung des Fluidraums 10 an einen Fluidkreislauf, weist das Gehäuse 3 einen Fluideinlass 21 und einen Fluidauslass 22 auf. Der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 sind diametral einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der Fluideinlass 21 in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H mittig zwischen dem Kühlmitteleinlass 12 und dem Kühlmittelauslass 13 angeordnet ist. Der Fluideinlass 21 und der Fluidauslass 22 sind jeweils durch eine weitere Durchgangsöffnung 23a, 23b gebildet, welche das Gehäuse 3 in radialer Richtung durchsetzen.

Weiterhin weisen die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b jeweils an ihrem Außenumfang eine Formschlusskontur 24 auf, welche in Umfangsrichtung um die Hauptdrehachse H mit einer an dem Gehäuse 3 ausgebildeten Gegenkontur 25 formschlüssig in Eingriff stehen. Die Formschlusskontur 24 ist dabei als eine Außenverzahnung und die Gegenkontur 25 als eine zu der Formschlusskontur 24 komplementäre Gegenverzahnung 25 ausgebildet. Die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b weisen einen ringförmigen Grundkörper 26 sowie einen ringförmigen Elastomerkörper 27 auf, wobei der Elastomerkörper 27 verliersicher an dem Grundkörper 26 getragen ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b als zwei separate Stützringe ausgebildet, wobei der Grundkörper 26 fest, insbesondere drehfest, an dem Kühlmantel 26 festgelegt ist und über den Elastomerkörper 27 in Bezug auf die Hauptdrehachse H axial, radial und umlaufend an dem Gehäuse 3 bzw. der Gegenkontur 25 abgestützt ist. Beispielsweise können die Grundkörper 26 durch Verstemmen oder eine Übermaßpassung an dem Kühlmantel 8 montiert werden.

Der Grundkörper 26 und der Elastomerkörper 27 weisen jeweils die Formschlusskontur 24 auf, wobei der Grundkörper 26 über den Elastomerkörper 24 an der Gegenkontur 25 abgestützt ist. Der Grundkörper 27 ist beispielsweise aus Metall und der Elastomerkörper 24 ist beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere Gummi und/oder Elastomer, gefertigt. Dabei ist der Elastomerkörper 27 durch die geeignete Materialauswahl und Dimensionierung zum einen in der Lage eine Drehmomentabstützung in Umfangsrichtung zwischen Statorträger 4 und Gehäuse 3 sicherzustellen und zum anderen eine Abdichtung des Fluidraums 10 in axialer Richtung sowie eine Schwingungsentkopplung zwischen dem Statorträger 4 und Gehäuse 3 umzusetzen.

In Figur 3 ist der Stator 2, wie bereits in Figur 2 beschrieben, in der Schnittdarstellung entlang der Hauptdrehachse H dargestellt. Das Kühlmittel strömt entlang eines Kühlmittelstroms 28 von dem Kühlmitteleinlass 12 über den Kühlmittelraum 9 zu dem Kühlmittelauslass 13. Das Fluid strömt entlang eines Fluidstroms 29 von dem Fluideinlass 21 über den Fluidraum 10 zu dem Fluidauslass 22. Dabei sind der Kühlmittelstrom 28 und der Fluidstrom 29 strömungstechnisch voneinander getrennt und als zwei separate Kreisläufe ausgebildet. Der Kühlmittelstrom 28 und der Fluidstrom 29 weisen unterschiedliche Strömungsrichtungen und/oder Strömungsgeschwindigkeiten auf. Beispielsweise kann durch eine Einstellung der Volumenströme des Kühlmittelstroms 28 und des Fluidstroms 29, das Fluid unter geringer Erwärmung des Kühlmittels stärker abgekühlt werden. Figur 4 zeigt in einer Detaildarstellung des Stators 2 den Kühlmitteleinlass 12 in einer Schnittdarstellung. Es sei darauf hingewiesen, dass die nachfolgende Beschreibung des Kühlmittelauslasses 14 analog auch für den Kühlmitteleinlass 13 gilt. Die Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 sind derart ausgestaltet, dass der Kühlmittelraum 9 von seiner Umgebung, insbesondere gegenüber dem Gehäuse 3 und dem Fluidraum 10 hermetisch abgedichtet ist, einfach montierbar (durch Stecken) ist, bei Einflüssen wie Temperatur (von -50°C bis 140°C) und der chemischen Umgebung (bspw. Wasser, Öl und Glykol) beständig bleibt und zusätzlich eine akustische Entkopplung gewährleistet. Hierzu weisen die Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 jeweils mehrere, vorzugsweise genau drei Dichtungsabschnitte 30a, 30b, 30c auf, wobei die Dichtungsabschnitte 30a, 30b, 30c jeweils als direkt an der Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 angeformte Dichtlippen ausgebildet sind. Beispielsweise sind die Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 jeweils als gummiertes Rohrstück ausgebildet, wobei die Dichtlippen durch die Gummierung gebildet sind. Die Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 liegt über einen ersten Dichtungsabschnitt 30a innerhalb der zugehörigen Durchgangsöffnung 14a, 14b dichtend an dem Gehäuse 3 an und über einen zweiten Dichtungsabschnitt 30b innerhalb der Ein- bzw. Auslassöffnung 15, 16 dichtend an dem Kühlmantel 8 an. Der dritte Dichtungsabschnitt 30c kann beispielsweise vorgesehen sein, um die Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 gegenüber einem weiteren Kühlmantel, nicht dargestellt, abzudichten.

Die Ein- bzw. Auslasshülse 12, 13 sind endseitig über mehrere Stützabschnitte 31 in radialer Richtung an dem Außenumfang des Statorträgers 4 abgestützt, wobei die Stützabschnitte 31 durch endseitig eingebrachte mehrere Durchbrüche 32, z.B. rechteckige Einschnitte, gebildet sind. Über die Durchbrüche 32 kann das Kühlmittel in bzw. aus den Kühlmittelraum 9 in Bezug auf Strömungsverteilung und Druckverluste strömungsoptimal ein- bzw. ausströmen.

In Figur 5 ist einer der beiden Stützringabschnitte 19a, 19b in einer perspektivischen Detailansicht in einer alternativen Ausgestaltung dargestellt. In dieser Ausführung ist der Grundkörper 26 als ein Blechring ausgebildet, wobei der Elastomerkörper 27 ver- liersicher in den Grundkörper 26 eingesetzt oder eingespritzt ist. Der Elastomerkörper 27 weist an seinem Innenumfang die Formschlusskontur 24 und an seinem Außenumfang eine um laufende Dichtlippe 33 auf.

Wie in Figur 4 dargestellt sind die beiden in Figur 5 beschriebenen Stützringabschnitte 19a, 19b über den Grundkörper 26 fest, insbesondere drehfest, an dem Gehäuse 3 festgelegt und über den Elastomerkörper 27 in Bezug auf die Hauptdrehachse H axial, radial und um laufend an einem Formschlusselement 34 abgestützt. Das Formschlusselement 34 trägt hierzu an seinem Außenumfang die Gegenkontur 25, wobei der Elastomerkörper 27 dichtend, drehmomentübertragend und schwingungsentkoppelnd an dem Formschlusselement 34 bzw. der Gegenkontur 25 abgestützt ist. Zudem liegen die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b über die Dichtlippe 33 umlaufend an einem Innenumfang des Gehäuses 3 dichtend an, wodurch eine besonders dichte Abtrennung des Fluidraums 10 gegenüber einer Umgebung vorgeschlagen wird. Beispielsweise können die Grundkörper 26 an dem Gehäuse 3 und die Formschlusselemente 34 an dem Kühlmantel 8 durch Verstemmen oder eine Übermaßpassung montiert werden.

Figur 6 zeigt den Kühlmantel 8 mit den beiden Stützringabschnitten 19a, 19b, wie diese bereits in Figur 2 beschrieben wurden, die Oberfläche des Kühlmantels 8 ist durch eine Leitstruktur 35, wie z.B. zusätzlich ausgebildete Vorsprünge, Kanäle, Rillen, Streben, vergrößert, um somit mehr Wärme von dem Fluid auf das kältere Kühlmittel abzugeben. Die Leitstruktur 35 erstreckt sich dabei im Wesentlichen ringförmig um die Hauptdrehachse H, wobei die Leistruktur 35 zusätzlich einen Strömungsweg für den Kühlmittelstrom 28 und/oder den Fluidstrom 29 definieren kann.

Figur 7 zeigt den Stator 2 in einer axialen Ansicht in einer Detaildarstellung. Die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b sind gemäß Figur 2 ausgebildet und an dem Kühlmantel 8 festgelegt. Zur Montage werden die beiden Stützringabschnitte 19a, 19b an dem Statorträger 4 bzw. dem Kühlmantel 8 vormontiert und anschließend in das Gehäuse 3 unter Bildung des Formschlusses eingesetzt. Die Gegenkontur 25 ist an dem Gehäuse 3 durch zahnartige Ausprägungen, z.B. durch Umformen erzeugt, bildet. Beispielsweise kann das Gehäuse 3 als ein Blechgehäuse ausgebildet sein. Figur 8 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Gehäuses 3, wobei die Gegenkontur 25 durch eine einstückig an dem Gehäuse 3 angeformte Innenverzahnung, z.B. durch Urformen oder Spanen erzeugt, gebildet ist. Beispielsweise kann das Gehäuse 3 als ein Gussgehäuse ausgebildet sein.

Bezuqszeichen elektrische Maschine

Stator

Gehäuse

Statorträger

Statorkern

Statorzähne

Statorwicklungen

Kühlmantel

Kühlmittelraum

Fluidraum a, b Randbereiche

Kühlmitteleinlass

Kühlmittelauslass a, b Durchgangsöffnungen

Einlassöffnung

Auslassöffnung

Einlasshülse

Auslasshülse a, b Stützringabschnite

Ringraum

Fluideinlass

Fluidauslass a, b weitere Durchgangsöffnungen

Formschlusskontur

Gegenkontur

Grundkörper

Elastomerkörper

Kühlmittelstrom

Fluidstrom a-c Dichtungsabschnitte

Stützabschnitte 32 Durchbrüche

33 Dichtlippe

34 Formschlusselement

35 Leitstruktur

H Hauptdrehachse