DE-102024132280-A1 - Stator für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine und Maschinen-Getriebe-Anordnung

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator (100; 100*) für eine elektrische Maschine (200), umfassend einen ringförmigen Statorkörper (1; 1 *) und mehrere an dem Statorkörper (1; 1 *) angeordnete Statorwicklungen (2), wobei der Statorkörper (1; 1 *) mindestens ein Kreisringsegment (1.1) umfasst, das entlang einer Kreisbahn (K) verläuft, und mindestens ein Einbuchtungssegment (1.2) umfasst, das einen von der Kreisbahn (K) nach radial innen abweichenden Verlauf aufweist, und wobei die Statorwicklungen (2) an dem mindestens einen Kreisringsegment (1.1) angeordnet sind. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Elektrische Maschine (200) umfassend: einen erfindungsgemäßen Stator (100; 100*), und einen Rotor (201), der um eine Rotordrehachse (R) drehbar innerhalb des Statorkörpers (1; 1 *) angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Maschinen-Getriebe-Anordnung (300) umfassend: eine erfindungsgemäße elektrische Maschine (200), ein erstes Zahnrad (301), das mit dem Rotor (201) mitdrehend angeordnet ist, ein zweites Zahnrad (302), das mit dem ersten Zahnrad (301) in Eingriff stehend angeordnet ist, und ein Element (303), das drehfest mit dem zweiten Zahnrad (302) verbunden ist, wobei das Element (303) zumindest teilweise in einem Bereich (B) zwischen einem Einbuchtungssegment (1.2) und der Kreisbahn (K) angeordnet ist.

Inventors

• Bodo Bücker
• TOBIAS ENGEL
• Matthias Humpe
• Tobias Lass
• Guido Schniederjohann
• Christoph Schulte
• Thomas Valeiras Fernandez
• Katrin Zimmermann

Assignees

• HELLA GmbH & Co. KGaA

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241106

Claims (13)

1. Stator (100; 100*) für eine elektrische Maschine (200), umfassend einen ringförmigen Statorkörper (1; 1 *) und mehrere an dem Statorkörper (1; 1 *) angeordnete Statorwicklungen (2), dadurch gekennzeichnet , dass der Statorkörper (1; 1 *) mindestens ein Kreisringsegment (1.1) umfasst, das entlang einer Kreisbahn (K) verläuft, und mindestens ein Einbuchtungssegment (1.2) umfasst, das einen von der Kreisbahn (K) nach radial innen abweichenden Verlauf aufweist, wobei die Statorwicklungen (2) an dem mindestens einen Kreisringsegment (1.1) angeordnet sind.
2. Stator (100; 100*) nach Anspruch 1 , wobei der Statorkörper (1; 1 *) rotationssymmetrisch bezogen auf einen Mittelpunkt (M) der Kreisbahn (K) ist.
3. Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Statorkörper (1; 1 *) zwei gegenüberliegende Kreisringsegmente (1.1) und zwei gegenüberliegende Einbuchtungssegmente (1.2) umfasst.
4. Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Statorkörper (1; 1 *) als Blechpaket ausgebildet ist.
5. Stator (100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem mindestens einen Einbuchtungssegment (1.2) mindestens ein nach radial innen hervorstehendes Magnetfeldführungselement (1.4) ausgebildet ist.
6. Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statorwicklungen (2) tragende Statorzähne (1.3) integral mit dem Statorkörper (1; 1 *) ausgebildet sind.
7. Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Statorwicklungen (2) in mehreren Statorwicklungsgruppen (3) angeordnet sind, wobei in Umfangsrichtung benachbarte Statorwicklungen (2) einer Statorwicklungsgruppe (3) einen Winkelabstand (W1; W3) zueinander aufweisen, der geringer als ein Winkelabstand (W2) zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Statorwicklungen (2) unterschiedlicher Statorwicklungsgruppen (3) ist.
8. Stator (100) nach Anspruch 7 , wobei in Umfangsrichtung benachbarte Statorwicklungen (2) einer Statorwicklungsgruppe (3) einen Winkelabstand (W1) im Bereich von 32,5° bis 40° zueinander aufweisen.
9. Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend einen durch Umspritzen des Statorkörpers (1; 1*) gebildeten Kunststoffkörper (4).
10. Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend mehrere Kontaktelemente (5) zur elektrischen Kontaktierung der Statorwicklungen (2), wobei die Kontaktelemente (5) im Winkelbereich (WB) eines Einbuchtungssegments (1.2) angeordnet sind.
11. Stator (100; 100*) nach den Ansprüchen 9 und 10 , wobei die Kontaktelemente (5) an dem Kunststoffkörper (4) befestigt sind.
12. Elektrische Maschine (200) umfassend: einen Stator (100; 100*) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und einen Rotor (201), der um eine Rotordrehachse (R) drehbar innerhalb des Statorkörpers (1; 1 *) angeordnet ist.
13. Maschinen-Getriebe-Anordnung (300) umfassend: eine elektrische Maschine (200) nach Anspruch 12 , ein erstes Zahnrad (301), das mit dem Rotor (201) mitdrehend angeordnet ist, ein zweites Zahnrad (302), das mit dem ersten Zahnrad (301) in Eingriff stehend angeordnet ist, und ein Element (303), das drehfest mit dem zweiten Zahnrad (302) verbunden ist, wobei das Element (303) zumindest teilweise in einem Bereich (B) zwischen einem Einbuchtungssegment (1.2) und der Kreisbahn (K) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen ringförmigen Statorkörper und mehrere an dem Statorkörper angeordnete Statorwicklungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine elektrische Maschine umfassend: einen derartigen Stator, und einen Rotor, der um eine Rotordrehachse drehbar innerhalb des Statorkörpers angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Maschinen-Getriebe-Anordnung umfassend: eine derartige elektrische Maschine, ein erstes Zahnrad, das mit dem Rotor mitdrehend angeordnet ist, ein zweites Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehend angeordnet ist, und ein Element, beispielsweise eine Zahnradwelle oder ein drittes Zahnrad, das drehfest mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist. Eine derartige Maschinen-Getriebe-Anordnung ist aus der DE 10 2023 101 992 A1 bekannt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Maschinen-Getriebe-Anordnung eingangs genannter Art eine relativ freie und platzsparende Auslegung einer durch das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad gebildeten Getriebestufe zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12, sowie durch eine Maschinen-Getriebe-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine umfasst einen ringförmigen Statorkörper, also einen um einen Mittelpunkt umlaufenden Statorkörper. Der Statorkörper kann hierbei grundsätzlich eine beliebige Form aufweisen, solange diese einen Umlauf bildet. Vorzugsweise bildet der Statorkörper einen in sich geschlossenen, unterbrechungsfreien Umlauf. Es ist jedoch grundsätzlich auch vorstellbar, dass in dem Umlauf eine Unterbrechung vorhanden ist. Erfindungsgemäß umfasst der Statorkörper in jedem Fall mindestens ein Kreisringsegment, das entlang einer Kreisbahn verläuft, und mindestens ein Einbuchtungssegment, das einen von der Kreisbahn nach radial innen abweichenden Verlauf aufweist. Der Statorkörper umfasst also mindestens einen im Wesentlichen kreisringförmigen Abschnitt, das mindestens eine Kreisringsegment, und mindestens einen von der Kreisform abweichend ausgebildeten, speziell nach radial innen zurückgezogenen, Abschnitt, das mindestens eine Einbuchtungssegment. Sofern der Statorkörper mehrere Kreisringsegmente umfasst, verlaufen diese vorzugsweise alle entlang der gleichen Kreisbahn. Das mindestens eine Einbuchtungssegment kann grundsätzlich einen beliebigen von der Kreisbahn des mindestens einen Kreisringsegments nach radial innen abweichenden Verlauf aufweisen, beispielsweise einen geradlinigen Verlauf oder einen nach radial innen gerichteten V-förmigen beziehungsweise U-förmigen Verlauf. Der Statorkörper besteht aus einem magnetisierbaren, vorzugsweise aus einem ferromagnetischen, Material. Der Statorkörper kann grundsätzlich sowohl als monolithischer Volumenköper ausgebildet sein als auch als Blechpaket ausgebildet sein. Der erfindungsgemäße Stator für eine elektrische Maschine umfasst ferner mehrere, vorzugsweise sechs, auf grundsätzlich bekannte Art und Weise ausgebildete Statorwicklungen zur Erzeugung eines einen Rotor der elektrischen Maschine antreibenden Magnetfelds. Die Statorwicklungen sind erfindungsgemäß konzentrisch zu einem Mittelpunkt der Kreisbahn, entlang derer das mindestens eine Kreisringsegment verläuft, an dem mindestens einen Kreisringsegment des Statorkörpers angeordnet. Die Statorwicklungen sind also erfindungsgemäß benachbart zu dem mindestens einen Kreisringsegment des Statorkörpers angeordnet. Zumindest die Mittelachsen aller Statorwicklungen befinden sich also erfindungsgemäß im Winkelbereich des mindestens einen Kreisringsegments, wobei sich der Winkelbereich auf den Mittelpunkt der Kreisbahn bezieht. Vorzugsweise befinden sich die Statorwicklungen vollständig im Winkelbereich des mindestens einen Kreisringsegments. Sofern der Statorkörper mehrere Kreisringsegmente umfasst, sind die Statorwicklungen vorzugsweise gleichmäßig auf die mehreren Kreisringsegmente verteilt angeordnet, sind also vorzugsweise benachbart zu jedem der Kreisringsegmente eine gleiche Anzahl von Statorwicklungen angeordnet. Vorzugsweise weisen alle Statorwicklungen eine gleiche Windungsanzahl auf. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass die Statorwicklungen unterschiedliche Windungsanzahlen aufweisen. Dadurch, dass der Statorkörper mindestens ein Einbuchtungssegment umfasst, kann das drehfest mit dem zweiten Zahnrad verbundene Element einer mit dem erfindungsgemäßen Stator realisierten Maschinen-Getriebe-Anordnung eingangs genannter Art relativ nah am Mittelpunkt der Kreisbahn, entlang derer das mindestens eine Kreisringsegment verläuft, und somit relativ nah an einer Drehachse eines Rotors der Maschinen-Getriebe-Anordnung angeordnet werden. Dies ermöglicht die Verwendung von Zahnrädern mit einem relativ kleinen