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Die Erfindung betrifft einen Stator für eine E-Maschine, der einen Statorträger und Wicklungen besitzt, wobei der Statorträger einen im Wesentlichen zylindrischen Grundkörper besitzt, wobei die Wicklungen von dem Statorträger eingefasst sind und radial innerhalb des Statorträgers vorgesehen sind, wobei der Statorträger mittels einer Befestigungsvorrichtung an einem Gehäuse der E-Maschine anbringbar ist.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Statoren, insbesondere für E-Motoren, die in Hybridmodulen in der Fahrzeugtechnik eingesetzt werden, bekannt. Unter anderem offenbart die
DE 10 2014 211 254 B4 aus dem Stand der Technik beispielsweise einen Stator einer elektrischen Antriebseinheit, der aus mehreren Segmenten zusammengefügt ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Stators.
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Die
DE 10 2015 205 579 A1 offenbart einen Statorträger eines E-Motors für ein Hybridmodul, wobei der Statorträger mindestens ein Bauteil zur Befestigung des Statorträgers an einem Gehäuse des Hybridmoduls aufweist, wobei das Bauteil als ein separates Bauteil ausgebildet ist, das mittels eines Schweißverfahrens am Statorträger fixiert ist.
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Ferner offenbart die
DE10 2016 218 345 A1 ein Hybridmodul mit einem Gehäuse, innerhalb dessen ein Stator mittels eines Statorträgers zum Gehäuse drehfest anbringbar ist, wobei der Statorträger relativ zum Gehäuse durch eine mit einem Spannelement eingebrachten Axialkraft festgelegt ist, wobei das als elastisches Element ausgebildete Spannelement am Gehäuse oder am Statorträger angeordnet ist und eine zur Radialachse und zur Axialachse schräg ausgerichtete Kontaktfläche zwischen dem Statorträger und dem Gehäuse so vorhanden ist, dass die von dem Spannelement eingebrachte Axialkraft zum Drehmomentübertragen vom Statorträger auf das Gehäuse unterstützt wird.
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Als Nachteil bereits bekannter Statorträger wird die Art der Anbringung bzw. Befestigung des Stators an das Gehäuse einer E-Maschine gesehen. Bekannte Statorträger weisen Befestigungsvorrichtungen auf, die den Stator insgesamt vergrößern und somit mehr Bauraum benötigen. Beispielsweise werden hierfür meist Laschen verwendet, welche an dem Statorträger auf der radialen Außenseite ausgebildet sind und somit den Statorträger in radialer und axialer Richtung vergrößern.
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Um diesen aus dem Stand der Technik bekannten Stator an das Gehäuse einer E-Maschine zu befestigen/montieren, wird eine Befestigungsvorrichtung, welche beispielsweise als eine Schraube oder mehrere Schrauben ausgebildet sein kann, radial außerhalb des zylindrischen Grundkörpers durch die Laschen gesteckt und in dem Gehäuse der E-Maschine verschraubt. Neben den bereits genannten Nachteilen ist zusätzlich die Produktion solcher Statoren aufwendig und kostenintensiv.
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Es ist also die Aufgabe der Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben oder zumindest zu mildern, und insbesondere einen Stator mit einem Statorträger zur Verfügung zu stellen, der sowohl kleinbauend ausgebildet ist, als auch einfach montierbar ist und zusätzlich weniger kostenintensiv produziert werden kann.
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Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Befestigungsvorrichtung innerhalb des Außenumfangs des Grundkörpers des Statorträgers angebracht ist. Das heißt, dass der Statorträger an der E-Maschine befestigt/montiert werden kann, ohne dass eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen werden muss, welche den zylindrischen Grundkörper in Umfangsrichtung vergrößert. Dadurch können die Abmaße des Stators durch die Reduzierung der radialen Größe des Statorträgers verkleinert werden.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wicklungen gemäß der Hairpin Technologie angeordnet sind und so vom Innenumfang des Grundkörpers radial nach innen verlagert sind, dass Bauraum für die Aufnahme der Befestigungsvorrichtung im Material des Grundkörpers zur Verfügung gestellt wird.
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Durch die Verwendung der Hairpin Technologie ist es möglich, den bisher benötigten Platz für die Wicklungen zu reduzieren. Das Konzept der Hairpin Technologie ist eine Methode, bei der die einzelnen Segmente wie Haarnadeln aussehen und einzeln in die Nute gesteckt werden. Diese Technologie bringt den Vorteil mit sich, dass von einem höheren Kupferfüllfaktor und somit von einer höheren Energieeffizienz profitiert werden kann und die Wicklungen kompakter ausgebildet sind. Dadurch kann sowohl das Gewicht als auch der Materialverbrauch reduziert werden. Die Aufnahme der Befestigungsvorrichtung im Material des Grundkörpers ermöglicht wiederum eine Verkleinerung des Statorträgers um die Größe der Befestigungsvorrichtung, welche bislang radial außerhalb an dem Statorträger angebracht war.
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Auch ist es bevorzugt, wenn die Befestigungsvorrichtung radial innerhalb des Statorträgers und radial außerhalb der Wicklungen angeordnet ist. Durch eine solche Anordnung kann der durch die nach der Hairpin Technologie verbauten Wicklungen gewonnene Bauraum bei gleichbleibender Leistung sinnvoll genutzt werden und somit kann Bauraum in radialer Richtung eingespart werden.
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Zweckmäßigerweise besitzt die Befestigungsvorrichtung eine oder mehrere Schrauben. Dadurch kann der Stator einfach ausgebildet/ausgestaltet sein und eine Montage mit geringem Aufwand wird ermöglicht.
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Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Befestigungsvorrichtung in eine Verdickung des Statorträgers eingreift. Durch eine solche Ausbildung kann die Produktion des Statorträgers vereinfacht und somit die aufzuwendenden Kosten gesenkt werden. Eine Verdickung des Statorträgers, welche sich von dem zylindrischen Grundkörper radial nach innen erstreckt, bietet den Vorteil einer optimalen Ausnutzung des sowieso zur Verfügung stehenden Bauraums, welcher wie vorstehend beschrieben aufgrund der Verwendung der Hairpin Technologie entsteht, und bietet zudem durch die Verdickung des Statorträgers eine höhere Stabilität und eine Vereinfachung der Form des Statorträgers.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die Schraube in dem Statorträger (selbst) vorgesehen ist. Das heißt, dass die Befestigungsvorrichtung ein Gewinde aufweist, welches innerhalb der ausgebildeten Verdickung in dem Material des Statorträgers ausgebildet ist. Dieses Gewinde dient schließlich dazu, die zur Fixierung des Stators dienende Schraube aufzunehmen. Durch die Aufnahme der Schraube in dem Statorträger kann auf ein entsprechendes Gewinde in dem Gehäuse der E-Maschine verzichtet werden und somit der Platz, welcher wie bislang für die in dem Gehäuse der E-Maschine aufgenommene Schraube vorgesehen war, eingespart werden.
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Auch ist es von Vorteil, wenn ein Schraubenkopf der Schraube an dem Gehäuse innerhalb der E-Maschine vorgesehen ist. Das heißt, dass außerhalb der E-Maschine an dem Statorträger keine Erweiterung in axialer Richtung durch den Schraubenkopf vorgesehen ist. Somit kann die Größe des Stators verkleinert werden und dadurch kann auch auf den wie bislang verwendeten Bauraum für die Schraube in der E-Maschine verzichtet werden.
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Es ist weiter bevorzugt, wenn der Grundkörper außenlaschenfrei ausgestaltet ist. In anderen Worten, kann auf eine Lasche oder mehrere Laschen verzichtet werden, welche radial außerhalb des Statorträgers vorgesehen ist/sind. Auf diese Weise wird sowohl der Materialaufwand verringert, als auch die aufwändige Produktion vereinfacht. Dies bringt zusätzlich den Vorteil mit sich, dass der Statorträger und somit auch der gesamte Stator sowohl in axialer Richtung als auch in radialer Richtung verkleinert werden kann, um Bauraum zu sparen. In axialer Richtung wird der Stator um die Dicke der Lasche verschmälert. In radialer Richtung wird der Stator um die Größe der Lasche reduziert. Des Weiteren weist der Stator eine einfachere Form auf, wodurch der Fertigungsaufwand gering gehalten werden kann.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung eine E-Maschine, wie einen Elektromotor mit einem Stator nach einem der vorhergehenden Aspekte.
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Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass eine E-Maschine Hairpin-Wicklungen an einem Stator umfasst. Die Hairpin-Wicklungen ermöglichen einen reduzierten radialen Bauraum der Wicklungen, welcher es ermöglicht, den Stator derart zu befestigen, dass auf bisher benötigte Befestigungslaschen verzichtet werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:
- 1 einen schematischen Ausschnitt eines Längsschnitts eines Stators, der in einer E-Maschine montiert ist.
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Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
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1 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Längsschnitts eines Stators 1, der in einer E-Maschine 2 montiert ist. Der Stator 1 besitzt einen Statorträger 3 und Wicklungen 4. Der Statorträger 3 hat einen zylindrischen Grundkörper, der die Wicklungen 4 einfasst. Die Wicklungen 4 sind radial innerhalb des Statorträgers 3 angeordnet. Der Statorträger 3 wird mittels einer Befestigungsvorrichtung 5 an einem Gehäuse 6 der E-Maschine 2 befestigt/montiert und kann als Kühlkanal 15 mit dem Gehäuse 6 zur Wärmeabfuhr verwendet werden. Die Befestigungsvorrichtung 5 ist innerhalb des Außenumfangs des Grundkörpers des Statorträgers 3 angebracht.
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Die Wicklungen 4 sind gemäß der Hairpin Technologie angeordnet. Dabei sind die Wicklungen 4 vom Innenumfang des Grundkörpers in Radialrichtung 7 nach innen verlagert. Dadurch entsteht ein freier Bauraum 8 zwischen den Wicklungen 4 und dem Statorträger 3.
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Die Befestigungsvorrichtung 5 ist hier beispielhaft als eine Schraube 9 dargestellt. Die Schraube 9 wird in einer Verdickung 10 des Grundkörpers des Statorträgers 3 aufgenommen. Die Verdickung 10 besteht aus dem gleichen Material wie der Grundkörper und ist integral bzw. einstückig mit diesem ausgebildet. Die Verdickung 10 des Grundkörpers des Statorträgers 3 befindet sich in dem entstandenen freien Bauraum 8 zwischen den Wicklungen 4 und dem Statorträger 3. In der Verdickung 10 des Grundkörpers des Statorträgers 3 ist ein Sackloch 14 mit einem Gewinde (nicht dargestellt) vorgesehen, welches die Schraube 9 aufnimmt.
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Der Schraubenkopf 11 der Schraube 9 ist in Axialrichtung 12 innenliegend an dem Gehäuse 6, das heißt, auf der dem Statorträger 3 abgewandten Seite des Gehäuses 6 in der E-Maschine 2 untergebracht. Die Schraube 9 ist durch ein Durchgangsloch 13 in dem Gehäuse 6 der E-Maschine 2 gesteckt und endet in dem Sackloch 14 mit dem Gewinde in der Verdickung 10 des Grundkörpers des Statorträgers 3.
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Der Stator 1 ist in axialer Richtung um den entstandenen freien Bauraum 8 verkürzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stator
- 2
- E-Maschine
- 3
- Statorträger
- 4
- Wicklungen
- 5
- Befestigungsvorrichtung
- 6
- Gehäuse
- 7
- Radialrichtung
- 8
- Freier Bauraum
- 9
- Schraube
- 10
- Verdickung
- 11
- Schraubenkopf
- 12
- Axialrichtung
- 13
- Durchgangsloch
- 14
- Sackloch
- 15
- Kühlkanal
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014211254 B4 [0002]
- DE 102015205579 A1 [0003]
- DE 102016218345 A1 [0004]
