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WO2023208834A1 - Assembly for an electric machine, and method for producing an assembly for an electric machine - Google Patents

Assembly for an electric machine, and method for producing an assembly for an electric machine Download PDF

Info

Publication number
WO2023208834A1
WO2023208834A1 PCT/EP2023/060634 EP2023060634W WO2023208834A1 WO 2023208834 A1 WO2023208834 A1 WO 2023208834A1 EP 2023060634 W EP2023060634 W EP 2023060634W WO 2023208834 A1 WO2023208834 A1 WO 2023208834A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator poles
holding plate
rows
stator
winding
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/060634
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Shkelzen Bekteshi
Benedikt Streck
Original Assignee
Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022127860.3A external-priority patent/DE102022127860A1/en
Application filed by Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg filed Critical Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg
Publication of WO2023208834A1 publication Critical patent/WO2023208834A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H02K1/182Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures to stators axially facing the rotor, i.e. with axial or conical air gap
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/145Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/125Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets having an annular armature coil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12Transversal flux machines

Definitions

  • the invention relates to an assembly for an electrical machine, an electrical machine with such an assembly and methods for producing an assembly for an electrical machine.
  • a transverse flux machine is a rotating electrical machine in which a relevant magnetic flux is essentially transverse or perpendicular to an axis of rotation of at least one rotor of the transverse flux machine.
  • the stator winding is designed as a circumferential winding that is arranged concentrically to the axis of rotation of the rotor.
  • the transverse flux machine is often designed as a permanently excited synchronous machine and can be designed to be supplied with a single-phase or multi-phase alternating voltage. The design of the transverse flux machine allows magnetic and electrical circuits to be constructed largely independently of each other.
  • stator of a transverse flux machine or other rotating electrical machine has a plurality of stator poles (also called stator yokes or referred to as iron cores).
  • stator poles also called stator yokes or referred to as iron cores.
  • the present invention is based on the object of providing an assembly for an electrical machine which includes stator poles which are provided in an effective manner. Furthermore, efficient methods for producing an assembly with stator poles should be provided.
  • an assembly for an electrical machine for example a transverse flux machine, which has a coil winding with a plurality of coil turns and stator poles of a stator, the stator poles being arranged in at least two mutually assigned and spaced rows. Two rows assigned to each other define a winding space between them for receiving the coil winding or a section of the coil winding.
  • Each stator pole has a first end and a second end.
  • the assembly further includes axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates, with the stator poles extending between the holding plates.
  • stator poles of at least one of the rows are encapsulated at their first ends with an injection molding material which forms the first holding plate.
  • one aspect of the present invention is based on the idea of connecting or integrating the one ends of the stator poles of at least one row with the first holding plate via an injection molding process, the first holding plate being produced by the injection molding process.
  • one end of all the stator poles are connected to the first holding plate at the same time, without the need for complex individual assembly of the individual stator poles on the first holding plate.
  • injection molding material By overmolding the ends of the stator poles with injection molding material, a secure and stable positive connection of the stator poles to the holding plate is also provided.
  • the formation of separate structures on the stator poles for provision For example, adhesive surfaces or other connecting elements are not required, which contributes to a cost reduction.
  • a further advantage associated with the solution according to the invention is that the stator poles are connected to the holding plate during production, so that a separate process step for producing the holding plate is not necessary.
  • the present invention thus enables the stator poles to be connected to an associated holding plate in a safe and simple manner in just a few process steps.
  • One embodiment of the invention provides that all stator poles of at least one assigned row are encapsulated at their second ends with an injection molding material which forms the second holding plate.
  • the solution according to the invention is therefore used in the same way with regard to those rows of stator poles that are connected to the second holding plate. It also applies to these rows that they are encapsulated with the second holding plate using injection molding technology. In this way, the stator poles connected to the second holding plate can be efficiently connected to the second holding plate in one work step and at the same time safely and reliably.
  • This embodiment of the invention provides that of two mutually assigned rows of stator poles, which form a winding space between them, one row is connected to the first holding plate via an injection molding process and the other row is connected to the second holding plate via an injection molding process.
  • winding space in the sense of the present invention is to be understood as meaning that it does not necessarily designate the entire winding space of a coil winding, but can also designate partial winding spaces that are composed of an overall winding space.
  • the winding wire which forms the individual coil turns and the coil winding as a whole, is provided with insulation in a manner known per se.
  • the thickness of the insulation ensures the required insulation distances.
  • the winding wire is, for example, a rectangular conductor or round conductor provided with winding insulation. Examples of materials that can be used for the winding wire are copper and aluminum. Furthermore, a nickel protective layer can be used, which prevents conductor corrosion, in particular oxidation.
  • a further embodiment of the invention provides that the coil winding is fixed in sections in the winding space by spaced-apart elements made of fixation material, the elements made of fixation material holding the coil turns and each being supported on the stator poles of at least one of the rows that delimit the winding space. It can be provided that the elements made of fixation material are designed in the shape of a disk as fixation disks. This configuration effectively allows the coil winding to be arranged and fixed in the winding space.
  • a further embodiment provides for the provision of winding spaces or partial winding spaces through two rows of bent stator poles arranged offset from one another.
  • stator poles are each curved, with the two rows of stator poles assigned to one another being radially spaced apart, the radial direction relating to the axis of rotation of an electrical machine in which the assembly can be arranged, and the stator poles the radially inner row are bent concavely when viewed from the radially outside and the stator poles of the radially outer row are bent convexly when viewed from the radially outside, so that their mutually facing sections together define the winding space, wherein they define the winding space transversely to a circumferential direction along which the Stator winding extends, limit.
  • stator poles of all rows are designed in an identical manner and the stator poles of two rows assigned to one another are arranged in reverse orientation in the two rows.
  • stator poles have a straight middle section and two sections angled therefrom, each of which forms one end of the stator poles.
  • the stator poles are bent in a C shape, for example.
  • stator poles are arranged in at least four circumferential rows, with two of the circumferential rows being assigned to each other and forming a partial winding space, the partial winding spaces extending radially spaced apart in the circumferential direction, and in the partial winding spaces Sections of the coil winding that extend longitudinally in the circumferential direction are arranged (which are bent or returned by 180 ° at the circumferential ends of the coil windings).
  • stator poles are each aligned radially and have radially aligned side surfaces spaced apart in the circumferential direction. In this way, effective convection cooling of the stator poles is possible across both side surfaces.
  • a further embodiment provides that both ends of the stator poles are each arranged in one of the holding plates.
  • the stator poles are firmly connected at one end to one of the holding plates using an injection molding process. At their other end they are simply inserted into corresponding recesses in the holding plates.
  • the ends of the stator poles can also be referred to as pole heads.
  • the present invention relates to an electric machine comprising: a rotor provided with permanent magnets, having an axis of rotation defining an axial direction, a radial direction and a circumferential direction, a stator having, as active components, stator poles and a coil winding comprises, wherein the stator is designed as a ring structure with a plurality of ribs which adjoin one another in the circumferential direction, the active components of the stator are formed by assemblies according to claim 1, and the assemblies are held and positioned by the ribs of the ring structure.
  • the rotor comprises axially spaced outer walls, each of which has or integrates permanent magnets, with the assemblies each protruding radially into a volume between the axially spaced outer walls of a rotor. It is provided that the rotor and the stator form an air gap that extends in the radial direction and runs around the circumference (with an air gap normal vector pointing in the axial direction).
  • the present invention relates to a method for producing an assembly of an electrical machine, the assembly having: a coil winding with a plurality of coil turns, Stator poles of a stator, which are arranged in at least two mutually assigned and spaced rows, with two mutually assigned rows defining a winding space between them for receiving the coil winding or a section of the coil winding, and wherein each stator pole has a first end and a second end , axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates, the stator poles extending between the holding plates.
  • the method includes the step of connecting all stator poles of at least one row at their first ends to the first holding plate as part of an injection molding process in which the first holding plate is produced.
  • the method according to the invention provides for one end of the stator poles of at least one row to be positively connected to the first holding plate via an injection molding process, the first holding plate being produced by the injection molding process.
  • the method according to the invention allows the stator poles to be connected to an associated holding plate safely and easily in just a few process steps.
  • stator poles of at least one assigned row are connected in a corresponding manner at their second ends to the second holding plate as part of an injection molding process in which the second holding plate is produced. Thereafter, of two mutually assigned rows of stator poles, which form a winding space between them, one row is connected to the first holding plate via an injection molding process and the other row is connected to the second holding plate via an injection molding process.
  • a further embodiment provides that the coil winding is arranged on the stator poles connected to the first holding plate or to the second holding plate before the winding space is formed to accommodate the coil winding. In this way, easy assembly of the coil winding is possible.
  • a further embodiment provides that the stator poles are arranged in four rows, with two of the rows being assigned to each other and forming a partial winding space, with the partial winding spaces extending radially spaced apart in the circumferential direction, and in each of the partial winding spaces Sections of the coil winding extending in the circumferential direction are arranged.
  • the process includes the steps: Connecting all stator poles of two of the rows at their first ends to the first holding plate as part of an injection molding process,
  • stator poles are connected to the first holding plate and two associated rows of stator poles are connected to the second holding plate.
  • the holding plates After attaching the coil winding, the holding plates are arranged in parallel, with two assigned rows forming a partial winding space between them in which the coil winding runs.
  • the present invention relates to a method for producing an assembly of an electrical machine, the assembly having: a coil winding with a plurality of coil turns,
  • Stator poles of a stator which are arranged in at least two mutually assigned and spaced rows, with two mutually assigned rows defining a winding space between them for receiving the coil winding or a section of the coil winding, and wherein each stator pole has a first end and a second end , axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates, the stator poles extending between the holding plates.
  • the procedure includes the steps:
  • This aspect of the invention is based on the idea of connecting the stator poles of one row or some of the rows to the first holding plate and connecting the stator poles of another row or some of the other rows to the second holding plate.
  • this connection can be made in any manner and sequence.
  • the coil winding is then arranged on the stator poles connected to the first holding plate or to the second holding plate. Only then are the holding plates arranged parallel to one another, with the respective stator poles extending in the direction of the other holding plate and forming at least one winding space for the coil winding, with two assigned rows each forming a winding space or partial winding space.
  • the coil winding can be arranged on the stator poles before the winding spaces are created. This allows for easy and effective assembly of the coil winding.
  • stator poles in a row are simultaneously connected to the associated holding plate in order to simplify the manufacturing process. This can be done, for example, by connecting the stator poles of the at least one row at their first end to the first holding plate as part of an injection molding process in which the first holding plate is produced and / or by connecting the stator poles of the at least one associated row at their second end be connected to the second holding plate as part of an injection molding process in which the second holding plate is produced.
  • a further embodiment of the method provides that both ends of the stator poles are each arranged in one of the holding plates, with the stator poles being firmly connected to one of the holding plates at one end and being inserted into corresponding recesses in the other of the holding plates at their other end.
  • Figure 1 is a partially sectioned view of an exemplary embodiment of an electric drive unit, which comprises a motor unit, a bearing unit and a coupling unit, the motor unit being designed as a transverse flux machine with an external rotor;
  • Figure 2 shows the motor unit and the clutch unit of the electric drive unit of Figure 1 in a partially sectioned perspective view
  • Figure 3 shows the electric drive unit of Figure 1 in a partially sectioned perspective view
  • Figure 4 is a perspective view of the top of the electric drive unit of Figure 1;
  • Figure 5 is a perspective view of the underside of the electric drive unit of Figure 1;
  • FIG. 6 schematically shows an exemplary embodiment of an electric drive unit, which comprises a transverse flux machine with an external rotor and a bearing unit corresponding to Figures 1 to 5, the transverse flux machine having two rotor-stator assemblies which are arranged one behind the other in the axial direction and are firmly connected to one another;
  • Figure 7 is a perspective, partially sectioned view of an embodiment of an assembly secured to ribs of the stator, the assembly including axially spaced first and second retaining plates, stator poles extending between the retaining plates, and a circumferentially extending coil winding;
  • Figure 8 shows the assembly of Figure 7 in a perspective view
  • Figure 9 is a sectional view of the assembly of Figures 7 and 8;
  • Figure 10 shows the arrangement of two rows of stator poles on the first holding plate
  • Figure 11 shows the arrangement according to Figure 10 together with a coil winding which is supported on the stator poles of the two rows, in a perspective view and in a view from above;
  • Figure 12 shows the arrangement of two further rows of stator poles on a second holding plate of the assembly of Figures 7-9 in a perspective view and in a view from below;
  • FIG. 13 shows the assembly after the arrangement according to FIG. 10 with two rows of stator poles and the arrangement according to FIG form a partial winding space for the coil winding;
  • Figure 14 schematically shows a tool of an injection molding device for receiving the stator poles and for producing the first holding plate
  • Figure 15 shows the closed tool corresponding to Figure 14
  • Figure 16 shows a flow chart of a method for producing an assembly corresponding to Figures 10-13.
  • Figure 17 is a flow chart of a further method for producing an assembly corresponding to Figures 10-13.
  • FIGS 1 to 5 show different views of an exemplary embodiment of an electric drive unit.
  • the electric drive unit comprises an electric motor unit 1, a bearing unit 2 with an output shaft 21 and a static bearing part 22 and a coupling unit 3.
  • the three units 1, 2, 3 represent modular units that can be manufactured separately and can be connected to one another via defined mechanical interfaces , as will be explained later.
  • the description of the first exemplary embodiment refers to all of Figures 1 to 5, unless specific reference is made to specific figures.
  • the electric motor unit 1 comprises a rotor 11 and a stator 12.
  • the motor unit 1 is designed as a transverse flux machine, in which the rotor 11 is designed as an external rotor 11.
  • Such motor units 1 are also referred to as transverse flux motors.
  • the rotor 11 has two axially spaced outer walls 111, 112, each of which has or integrates permanent magnets (not shown separately) aligned in the radial direction.
  • the two outer walls 111, 112 are connected to one another by a radially outer, front wall 113.
  • the stator 12 is formed by a ring structure with a plurality of ribs 120 which adjoin one another in the circumferential direction and which each form a cooling air channel 121 between them.
  • the individual ribs 121 hold the active components of the stator 12, which are arranged in the volume 122 defined by the outer walls 111, 112 and the front wall 113 of the rotor 11.
  • stator poles also referred to as stator yokes or iron cores
  • coil windings as will be explained later.
  • stator poles also referred to as stator yokes or iron cores
  • several circumferential windings are realized in the stator 12, which are arranged at the same distance from the central axis of symmetry of the drive unit in the circumferential direction.
  • an air gap 131 runs between the rotor 11 and the stator 12 (namely the air gap 131 between the permanent magnets of the rotor 11 and the active components of the stator 12) in such a way that the air gap 131 extends in the radial direction and thereby rotates in the circumferential direction of the electric motor 1.
  • two air gaps are provided, each on the inside adjacent to the outer walls 111, 112.
  • the rotor 11 and the stator 12 are connected to one another via an axially front bearing 141 and an axially rear bearing 142, so that the rotor 11 can rotate around the stator 12.
  • the motor unit 1 can have a plurality of rotor-stator assemblies of the type described, which are arranged one behind the other in the axial direction and are firmly connected to one another.
  • the bearing unit 2 includes the output shaft 21 and the static bearing part 22.
  • the output shaft 21 has a rotation and longitudinal axis (not shown separately) which is identical to the axis of symmetry of the overall arrangement, the rotation and longitudinal axis defining the axial direction of the drive unit.
  • the static bearing part 22 serves to support the output shaft 21.
  • the bearing unit 2 comprises an axially front bearing 24 and an axially rear bearing 25.
  • the bearings 24, 25 can be designed in such a way that a certain axial play of the output shaft 21 is permitted.
  • the static bearing part 22 has a plurality of ribs or stiffeners 27 which are arranged in the circumferential direction.
  • the static bearing part 22 further comprises a basic structure extending in the radial direction, for example a base plate 260, which has a mechanical interface 26 on its radially outer region for connecting the bearing unit 2 and thus the entire drive unit with a static structure, for example the airframe of an aircraft. can train.
  • a base plate 260 can be formed, for example, by several interconnected, radially extending arms.
  • the rotationally symmetrical output shaft 21 includes an axially front end 211, which is coupled to a shaft journal 32 of the coupling unit 3 and is driven by the electric motor unit 1, as will be explained.
  • the shaft journal 32 can be formed in one piece with the coupling unit 3.
  • the output shaft 21 further comprises an axially rear end 212, which forms an interface 23 for connection to a load to be driven.
  • a propeller can be connected as a load to the output shaft 21 via the interface 23.
  • the interface 23 includes, for example, openings 231 for realizing screw connections or bolt connections.
  • the output shaft 21 widens conically between the axially front end 211 and the axially rear end 212.
  • the axial length of the output shaft 21 is greater than the axial height of the motor unit 1 and clutch unit 3, so that the output shaft 21 protrudes axially relative to the latter.
  • the output shaft 21 can also have a shape other than a conical one. Alternatively, it can also be provided that the axial length of the output shaft 21 does not exceed the axial height of the motor unit 1.
  • the output shaft 21 is pre-assembled in the static bearing part 22, so that the output shaft 21 and bearing part 22 together form the modular bearing unit 2.
  • the coupling unit 3 serves to transmit the torque of the rotor 11 of the motor unit 1 to the output shaft 21.
  • the rotor 11 is radial to the output shaft 21 spaced. Accordingly, the clutch unit 3 has clutch means which extend in the radial direction between the rotor 11 and the output shaft 21.
  • these coupling means are provided by a clutch disk 31, although this is not necessarily the case.
  • the coupling means can alternatively be formed by a plurality of radially extending and circumferentially spaced struts or spokes, similar to a bicycle hub, or by a diaphragm coupling.
  • the clutch disk 31 is coupled radially on the outside to the rotor 11 and radially on the inside with the output shaft 21.
  • the coupling of the clutch disk 31 with the rotor 11 takes place via a predefined mechanical interface 42, which includes bolts 421 which connect the radially outer edge 312 (see FIG. 2) of the clutch disk 31 to the axially front wall 112 of the rotor 11 in a rotationally fixed manner.
  • the clutch disk 31 is coupled to the output shaft 21 via the already mentioned shaft journal 32.
  • the radially inner edge 311 (see FIG. 2) of the clutch disk 31, which has a central recess, is connected to the shaft journal via a mechanical interface 43, which includes bolts 431 32 connected in a rotationally fixed manner.
  • the shaft journal 32 includes an axially projecting region 321, which projects into the axially front end 211 of the output shaft 21 and transmits a torque to the output shaft 21 due to a positive connection between the shaft journal 32 and the axially front end 211 of the output shaft 21.
  • a mechanical connection 44 with bolts 441 can be provided for a rotationally fixed connection between the shaft journal 32 and the axially front end 211 of the output shaft 21.
  • the shaft journal 32 can alternatively be integrated into the clutch disk 31.
  • the clutch disk 31 is connected directly to the output shaft 21, without the interposition of a shaft journal 32.
  • a mechanical interface 41 is provided, which connects the motor unit 1 to the base plate 260 of the bearing unit 1 by means of bolts 411 or the like (see Figure 2).
  • the stator has a holding plate 15, which forms, on the one hand, a flange 151 for connection to the stator 12 and, on the other hand, a flange 152 for connection to the base plate 260, as can be seen in particular from FIG.
  • Holding plate 15 can be designed to be flexible in order to improve the dynamic behavior of the drive unit.
  • a torque transmission from the rotor 11 to the output shaft 21 can be realized, which on the one hand has a high torsional rigidity and on the other hand with regard to lateral forces, axial forces and / or bending forces that come from a load connected to the output shaft 21 are introduced into the electric drive unit, has a low rigidity, so that introduced forces such as imbalances can be absorbed by the coupling unit 3, so that the rotor 11 is decoupled from such forces and the precision and symmetry of the air gap 131 between the rotor 11 and the stator 12 is not or only slightly influenced by such forces.
  • Figures 4 and 5 show a perspective view of the complete drive unit consisting of motor unit 1, bearing unit 2 and coupling unit 3. Reinforcing ribs 27 of the bearing unit 2, which are spaced apart in the circumferential direction perpendicularly on the base plate 260, can be clearly seen in Figure 4 .
  • the clutch disk 31 can be seen, which is connected to the rotor 11 at its radially outer edge 312 or to the shaft journal 32 at its radially inner edge 311.
  • FIGS 6 to 9 show exemplary embodiments of the invention, which are fundamentally based on the exemplary embodiment of Figures 1 to 5 and in which the active components of the stator 12 and their arrangement are shown in more detail.
  • FIG. 6 shows an electric drive unit with a motor unit 1 designed as a transverse flux machine with a rotor 11 and stator 12 and with a bearing unit 2, which includes an axially arranged, rotatable output shaft 21 and a static bearing part 22 which supports the output shaft 21.
  • the coupling unit 3 explained in Figures 1 to 5 is not shown in Figure 6, but is included in a corresponding manner.
  • the reference numerals contained in FIG. 6 generally designate the same parts as explained with reference to FIGS. 1 to 5, provided that no differences arise from the following description. This applies in particular to the design of the stator 12 as a ring structure with a plurality of ribs 120 which adjoin one another in the circumferential direction and which each form a cooling air channel 121 between them.
  • Figure 6 also shows the axis of rotation 110 of the rotor 11, which is equal to the axis of rotation of the output shaft 21 and represents the axis of symmetry of the construction.
  • the axis of rotation 110 defines an axial direction x, a radial direction r and a circumferential direction.
  • the motor unit 1 of Figure 6 comprises two rotor-stator assemblies 1110, 1120, which are arranged one behind the other in the axial direction and are firmly connected to one another.
  • the rotor 11 comprises three axially spaced outer walls 111, 112, 114, each of which has or integrates permanent magnets 5, as well as two frontal, radially outer walls 113, 115.
  • the outer walls 111, 112, 114 and the frontal walls 113, 115 form this two axially spaced volumes 122 of the two rotor-stator assemblies 1110, 1120, each containing the active components of the stator 12 of the respective assembly, according to the description of the volume 122 in Figure 1.
  • the active components of the stator 12 are held and positioned by the ribs 120.
  • the ribs 120 have holding projections 123, to which a functional assembly explained with reference to FIGS. 7 to 14 is attached, which projects into the volume 122 (separately for each rotor-stator assembly 1110, 1120).
  • the permanent magnets 5 of the rotor are only shown on the right side of Figure 6 for better clarity. They are arranged on the inside of the outer walls 111, 112, 114. The air gap 131 shown in FIG. 1 runs between them and the assigned stator poles of the functional assembly mentioned.
  • the transverse flux machine has a first end 1010 facing a load to be driven and a second end 1020 facing away from the load to be driven.
  • it forms openings 101 at its first end 1010, which enable an air flow 60 to enter the motor unit in an initially primarily axial orientation.
  • This can be supported by a fan 91, which is, however, optional.
  • the air flow comes from a propeller that is driven by the output shaft 21.
  • the second end 1020 facing away from the load to be driven is sealed airtight to prevent incoming air from immediately leaving the motor unit in the axial direction.
  • a cover plate 102 is provided, which is shown schematically.
  • the cover plate 102 is connected to the stator 12 in FIG. 6, but could alternatively be connected to the rotor 11 (or, depending on the design, even be formed by a clutch disk 31 according to FIGS. 1 to 5).
  • the radial air flow 61 can also be optionally supported by fans 92.
  • front walls 113, 115 of the rotor 11 are provided with radial openings 116, which enable the cooling air flow 61 to be directed into the environment.
  • openings in the motor unit are formed at the second end 1020 facing away from the load to be driven, while the first end 1010 facing the load to be driven is sealed in an airtight manner in this case.
  • the openings 101 are closed by structures.
  • a cooling flow is provided which extends radially inwards through the stator 12.
  • an air flow on the outer circumference of the rotor which comes from a propeller, for example, is deflected via baffles and directed through the openings 116 in the walls 113, 115 of the rotor 11 into the stator 12 and from radially outside to radially inside the active components of the stator arranged in the volume 122 and the cooling air channels 121 flows.
  • FIG. 7 shows in greater detail, using exemplary embodiments, the active components of the stator, which are each arranged in the volume 122 of Figure 6.
  • the stator according to FIG. 7 comprises an assembly 9, which can represent a modular, prefabricated component.
  • the assembly 9 extends in the radial direction r and in the circumferential direction cp. It comprises two axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable holding plates 93, 94. These have radially inner
  • Stator poles 71 extend between the holding plates 93, 94, the entirety of which provides an iron core structure 7 of the stator.
  • the stator poles 71 define a circumferentially extending winding space 80, in which a circumferentially extending coil winding 8 is arranged. It is provided that an air flow flowing through the cooling air channels 121 (see Figure 6) flows radially through the assemblies 9 in the area between the two holding plates 93, 94 and flows past the stator poles 71 and the coil winding 8.
  • the stator poles 71 are each aligned radially. They each have two radially aligned, circumferentially spaced side surfaces 710, 720, both of which are cooled by a cooling air flow.
  • the coil winding 8 consists of individual coil turns 801 (see Figure 8), which merge into one another and are formed by a continuous winding wire.
  • the coil winding 8 includes two axially spaced winding packages 81, 82 in a partial winding space 80-1 and two axially spaced winding packages 83, 84 in a partial winding space 80-2, the winding packages 81-84 each having sections extending longitudinally in the circumferential direction the coil winding 8 represent.
  • the winding packages 81-84 form a coil winding 8, with Figure 8 additionally showing a deflected section 85 of the coil winding 8, which connects the winding packages 81-84. A corresponding deflected section can be found at the other end of the coil winding 8.
  • Two of the winding packages 81, 82 and 83, 84 are spaced apart in the axial direction both from each other and from the holding plates 93, 94, so that cooling air can flow around them on their top and bottom. This is illustrated in FIG. 9.
  • the assembly 9 then forms three radially extending and axially spaced cooling air flow channels 67, 68, 69 for cooling the winding packages 81, 82 and 83, 84, with a cooling air flow channel 67 running adjacent to the upper holding plate 93, a cooling air flow channel 68 runs in the area between the winding packages 81, 83 and 82, 84 and a cooling air flow channel 69 runs adjacent to the lower holding plate 94.
  • the division of the winding into axially spaced winding packages 81-84 increases the coolable surface of the winding.
  • more than two axially spaced winding packages can also be provided.
  • axially spaced winding packages 81, 82 and 83, 84 can be dispensed with, so that only one winding package is arranged in each partial winding space 80-1, 80-2. 7 and 9, two winding packages 81, 82 and 83, 84 can each be fixed in the winding space 80-1, 80-2 by a fixation material 86, although the fixation material only extends slightly in the circumferential direction (and is therefore disk-shaped or is plate-shaped) in order not to impair cooling by the cooling air flow.
  • a mechanical protective layer can additionally be applied to the stator poles 71 on the side facing the winding space 80-1, 80-2, for example an aramid paper analogous to the use of Groove papers in the groove of radial flow machines.
  • stator poles 71 are arranged in four circumferential rows 71-1, 71-2, 71-3, 71-4, with two of the circumferential rows 71-1, 71-2 and 71-3, 71-4 being assigned to each other and form a partial winding space 80-1, 80-2. It is further provided that the stator poles 71 of two mutually assigned circumferential rows 71-1, 71-2 and 71-3, 71-4 are each arranged offset from one another in the circumferential direction.
  • the stator poles 71 are also bent. For example, they are bent in a C shape.
  • the stator poles 71 of each radially inner circumferential row 71-1, 71-3 are bent concavely when viewed from the radial outside and the stator poles 71 of each of the radially outer circumferential rows 71-2, 71-4 are bent convexly when viewed from the radially outside, so that their Mutually facing sections together define the partial winding spaces 80-1, 80-2.
  • the stator poles 71 of each two rows delimit the partial winding spaces transversely to the circumferential direction.
  • the stator poles 71 are arranged in the opposite orientation in the mutually assigned circumferential rows 71-1, 71-2 and 71-3, 71-4.
  • the ends 72, 73 of the stator poles 71 form pole heads (upper pole heads and lower pole heads).
  • the ends 72, 73 adjoin the permanent magnets 5 of FIG. 8 and are separated from them only by an air gap (corresponding to the air gap 131 of FIG. 1).
  • the ends 72, 73 or pole heads are each arranged in one of the holding plates 93, 94 and flush with their outer sides 931, 941 complete. Accordingly, in Figures 7 to 9, the upper ends 72 of the stator poles 71 can be seen in the plane of the outside 931 of the upper holding plate 93.
  • each rotor-stator assembly 1110, 1120 of Figure 6 several assemblies 9 are provided, which connect to one another in the circumferential direction.
  • three assemblies 9 are provided for each rotor-stator assembly 1110, 1120, with the coil winding of one assembly each being supplied with one phase of a three-phase alternating voltage.
  • the stator poles 71 can be formed, for example, by laminated metal sheets.
  • stator poles 71 are connected to the holding plates 93, 94 to form winding spaces.
  • two rows of stator poles 71 are first firmly connected to one holding plate 94 via an injection molding process and integrated into it.
  • the holding plate 94 is the axially rear holding plate in relation to the electrical machine of Figures 1-6. It is also referred to below as the first holding plate or lower holding plate.
  • the stator poles of rows 71-1 and 71-3 are connected to the first holding plate 94. This is done using an injection molding process in which the first holding plate 94 is formed in one step and at the same time one end of the stator poles 71 is connected to the holding plate 94.
  • the corresponding injection molding process is shown schematically in Figures 14 and 15. According to the upper half of Figure 14, the stator poles 71 are arranged in two rows 71-1, 71-3.
  • the stator poles 71 have an approximately C-shaped configuration, having a straight middle section 715 and two sections 716, 717 angled therefrom. The unwound sections 716, 717 form the two ends 72, 73 of the stator poles.
  • the stator poles 71 are inserted into a die 910 of an injection molding device.
  • the die 110 forms the negative of the outer shape for the first holding plate 94. It has recesses 911 in areas that accommodate one end 73 of the stator poles 71 and elevations 912 in areas that form recesses 95 in the holding plate 94 after production .
  • Figure 15 shows the stator poles 71 as they are arranged in the recesses 911 of the die 910.
  • the ends 73 of the angled, oblique sections 717 protrude into the corresponding recesses 911 of the die 910.
  • a different course of the ends 73 of the stator poles 71 can also be provided. However, they do not just run perpendicular to the holding plate 94, since in such a case no positive connection would occur when overmolding with injection molding material.
  • a cover 915 is placed on the die 910 for the injection molding process. So that the injected plastic cannot penetrate between the sections 717, 716 of the stator poles 71 in the areas The plastic can then be injected.
  • the ends 73 of the stator poles 71 are positively molded with the injection molding material, which at the same time forms the first holding plate 94 (which is shown in FIG. 15).
  • the finished first holding plate 94 with the integrated ends 73 of the stator poles 71 is shown in a perspective view from below.
  • the two rows 71-1, 71-3 of stator poles 71 are firmly connected to the holding plate 94.
  • the ends 73 are flush with the outside 941 of the first holding plate 94. They are overmolded with the injection molding material of the first holding plate 94.
  • stator poles 71 of the rows 71-2, 71-4 are firmly connected at their other ends to the other holding plate 93, as is explained with reference to FIG. 12.
  • the coil winding 8 is arranged on the stator poles 71 connected to the first holding plate 94. As can be seen from the top view of the holding plate 94 in FIG. 2 are arranged.
  • the longitudinally extending sections 802, 803 are bent at the circumferential ends and form deflected sections 85 there.
  • the coil winding 8 is formed by a continuous, with a Insulating layer provided winding wire is formed, which forms a plurality of coil turns of the coil winding 8.
  • stator poles 71 are also firmly connected to the other holding plate 93 via an injection molding process and integrated into it.
  • the holding plate 93 is the axially front holding plate in relation to the electrical machine of Figures 1-6. It is also referred to below as the second holding plate or upper holding plate.
  • the stator poles of rows 71-2 and 71-4 are connected to the second holding plate 93. This is done using an injection molding process in which the first holding plate 93 is formed in one step and at the same time one end of the stator poles 71 is connected to the holding plate 93.
  • the corresponding injection molding process is carried out completely analogously to the production of the first holding plate 94 explained with reference to FIGS. 14 and 15, with simultaneous integration of the ends of the stator poles.
  • the second holding plate 93 forms two rows 95-1, 95-3 of recesses 95, which serve to hold the other ends 72 of the stator poles 71 of the two rows 71-1, 71-. 3, which are connected to the first holding plate 94 according to FIG. 10, these ends 72 being inserted into the second holding plate 93.
  • Figure 13 shows the finished assembly, with the two holding plates 94, 93 being arranged parallel to one another and the stator poles 71 of the respective holding plate extending in the direction of the other holding plate.
  • the two partial winding spaces 80-1, 80-2 are formed by the total of four rows of stator poles, with two rows 71-1, 71-2 or 71-3, 71-4 of stator poles 71 being assigned to each other and between them form the respective partial winding space 80-1 or 80-2.
  • the stator poles 71 of the rows 71-1 and 71-3 are concavely curved as explained when viewed from the radial outside.
  • the stator poles 71 of the rows 72-2 and 71-4 are convexly curved when viewed from the radial outside.
  • stator poles 71 of each row are thus firmly connected to one holding plate at one end 73, 72 and protrude at their other end 72, 73 into a recess 95 in the other holding plate.
  • the coil winding 8 can be fixed in sections by fixation disks 86 in the partial winding spaces 80-1, 80-2, with the fixation disks 86 holding the individual coil turns 801 and each being supported on the stator poles 71 of one of the rows , which limit the winding space.
  • Figure 16 shows a flow chart of a first method for producing an assembly corresponding to Figures 7-15.
  • a first step 161 all stator poles of at least one row are connected at their first ends 73 to the first holding plate 94 as part of an injection molding process in which the first holding plate 94 is produced. This is done, for example, according to Figures 14 and 15.
  • all stator poles of at least one assigned row are connected at their second ends 72 to the second holding plate 93, also as part of an injection molding process in which the second holding plate 93 is produced. This is also done, for example, in accordance with Figures 14 and 15.
  • the coil winding is arranged according to step 163 on the stator poles 71 connected to the first holding plate 94 or to the second holding plate 93. This is done, for example, via the fixation disks 86 mentioned, which are supported on the corresponding stator poles.
  • the two holding plates 94, 93 are arranged parallel to one another in such a way that the stator poles 71 of the respective holding plate extend in the direction of the other holding plate and thereby form at least one winding space between them, which contains the coil winding 8 or a section 802, 803 takes up the coil winding.
  • step 165 it is provided that the two ends 73, 72 of the stator poles 71 are each arranged in one of the holding plates, the stator poles 71 being firmly connected at one end to one of the holding plates and at their other end in corresponding recesses 95 in the other of the retaining plates are inserted. It can be provided in embodiments that the ends of the stator poles 61 inserted into a respective recess 95 are additionally fixed in the respective recess 95, for example with an adhesive.
  • step 17 shows a flowchart of a further method for producing an assembly according to FIGS. 7-15.
  • all stator poles 71 are initially at least one row at their first ends 73 with the first Holding plate 94 connected.
  • This connection can, but does not have to, be made using injection molding technology as shown in Figures 14 and 15. In principle, other connection techniques are also possible and it is also possible for the individual stator poles 71 to be connected individually and sequentially to the first holding plate 94.
  • step 172 all stator poles of at least one assigned row are connected at their second ends 72 to the second holding plate 93.
  • this connection can be made using injection molding technology, but does not have to be.
  • other connection techniques are also possible here, including an individual and sequential connection of the individual stator poles 71 to the second holding plate 93.
  • steps 173-175 correspond to steps 163-165, so that reference is made to the corresponding statements on steps 163-165.
  • the focus is on the coil winding being arranged on the stator poles connected to one of the holding plates before the winding spaces or partial winding spaces are formed by two rows of stator poles assigned to each other, which are on the axially spaced holding plates are arranged.
  • the focus is on the method of connecting the stator poles of a row to the respective holding plate in one step using injection molding technology.

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Abstract

The invention relates to an assembly for an electric machine. The assembly comprises a coil winding (8) with a plurality of coil turns (801) and stator poles (7) of a stator, said stator poles being arranged in at least two paired rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) which are mutually spaced, wherein each pair of rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) define a winding area (80, 80-1, 80-2) between the rows for receiving the coil winding (8) or a section (802, 803) of the coil winding (8), and each stator pole (7) has a first end (73) and a second end (72). The assembly additionally comprises axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plate (94, 93), said stator poles (71) extending between the holding plate (94, 93). According to the invention, all of the stator poles (71) of at least one of the rows (71- 1, 71- 3) are encapsulated with an injection-molding material at the first ends (73) thereof, said injection-molding material forming the first holding plate (94). The invention additionally relates to methods for producing an assembly for an electric machine.

Description

Baugruppe für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe für eine elektrische Maschine Assembly for an electrical machine and method for producing an assembly for an electrical machine
Beschreibung Description
Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine mit einer solchen Baugruppe sowie Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe für eine elektrische Maschine. The invention relates to an assembly for an electrical machine, an electrical machine with such an assembly and methods for producing an assembly for an electrical machine.
Eine Transversalflussmaschine ist eine rotierende elektrische Maschine, bei der sich ein relevanter magnetischer Fluss im Wesentlichen transversal beziehungsweise senkrecht zu einer Drehachse wenigstens eines Rotors der Transversalflussmaschine einstellt. Die Statorwicklung ist dabei als Umfangswicklung ausgeführt, die konzentrisch zur Drehachse des Rotors angeordnet ist. Die Transversalflussmaschine ist häufig als permanenterregte Synchronmaschine ausgeführt und kann für die Beaufschlagung mit einer einphasigen oder mehrphasigen Wechselspannung ausgebildet sein. Die Konstruktion der Transversalflussmaschine erlaubt es, magnetische und elektrische Kreise weitgehend unabhängig voneinander konstruieren zu können. A transverse flux machine is a rotating electrical machine in which a relevant magnetic flux is essentially transverse or perpendicular to an axis of rotation of at least one rotor of the transverse flux machine. The stator winding is designed as a circumferential winding that is arranged concentrically to the axis of rotation of the rotor. The transverse flux machine is often designed as a permanently excited synchronous machine and can be designed to be supplied with a single-phase or multi-phase alternating voltage. The design of the transverse flux machine allows magnetic and electrical circuits to be constructed largely independently of each other.
Es ist bekannt, dass der Stator einer Transversalflussmaschine oder anderen rotierenden elektrische Maschine eine Mehrzahl von Statorpolen (auch als Statorjoche oder Eisenkerne bezeichnet) umfasst. Dabei stellt sich das Problem, wie diese in effizienter Weise bereitgestellt und angeordnet werden können. It is known that the stator of a transverse flux machine or other rotating electrical machine has a plurality of stator poles (also called stator yokes or referred to as iron cores). The problem arises as to how these can be provided and arranged in an efficient manner.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Baugruppe für eine elektrische Maschine bereitzustellen, die Statorpole umfasst, die in effektiver Weise bereitgestellt sind. Des Weiteren sollen effiziente Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe mit Statorpolen bereitgestellt werden. The present invention is based on the object of providing an assembly for an electrical machine which includes stator poles which are provided in an effective manner. Furthermore, efficient methods for producing an assembly with stator poles should be provided.
Diese Aufgabe wird durch eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , eine elektrische Maschine mit dem Merkmal des Anspruchs 9, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by an assembly with the features of claim 1, an electrical machine with the features of claim 9, a method with the features of claim 11 and a method with the features of claim 16. Embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Danach betrachtet die vorliegende Erfindung in einem ersten Erfindungsaspekt eine Baugruppe für eine elektrische Maschine, beispielsweise eine Transversalflussmaschine, die eine Spulenwicklung mit einer Mehrzahl von Spulenwindungen und Statorpole eines Stators aufweist, wobei die Statorpole in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandeten Reihen angeordnet sind. Dabei definieren jeweils zwei einander zugeordnete Reihen zwischen sich einen Wicklungsraum zur Aufnahme der Spulenwicklung oder eines Abschnitts der Spulenwicklung. Jeder Statorpol weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Die Baugruppe umfasst des Weiteren axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten, wobei die Statorpole sich zwischen den Halteplatten erstrecken. The present invention then considers, in a first aspect of the invention, an assembly for an electrical machine, for example a transverse flux machine, which has a coil winding with a plurality of coil turns and stator poles of a stator, the stator poles being arranged in at least two mutually assigned and spaced rows. Two rows assigned to each other define a winding space between them for receiving the coil winding or a section of the coil winding. Each stator pole has a first end and a second end. The assembly further includes axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates, with the stator poles extending between the holding plates.
Dabei ist vorgesehen, dass sämtliche Statorpole mindestens einer der Reihen an ihren ersten Enden mit einem Spritzgussmaterial umspritzt sind, das die erste Halteplatte bildet. It is provided that all stator poles of at least one of the rows are encapsulated at their first ends with an injection molding material which forms the first holding plate.
Danach beruht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung auf dem Gedanken, die einen Enden der Statorpole mindestens einer Reihe über ein Spritzgussverfahren mit der ersten Halteplatte zu verbinden bzw. in diese zu integrieren, wobei die erste Halteplatte durch das Spritzgussverfahren hergestellt wird. Auf diese Weise werden die einen Enden sämtlicher Statorpole gleichzeitig mit der ersten Halteplatte verbunden, ohne dass es einer aufwändigen Einzelmontage der einzelnen Statorpole an der ersten Halteplatte bedarf. Durch das Umspritzen der Enden der Statorpole mit Spritzgussmaterial wird des Weiteren eine sichere und stabile Formschlussverbindung der Statorpole mit der Halteplatte bereitgestellt. Die Ausbildung gesonderter Strukturen an den Statorpolen zur Bereitstellung beispielsweise von Klebeflächen oder anderen Verbindungselementen ist nicht erforderlich, was zu einer Kostenreduktion beiträgt. Accordingly, one aspect of the present invention is based on the idea of connecting or integrating the one ends of the stator poles of at least one row with the first holding plate via an injection molding process, the first holding plate being produced by the injection molding process. In this way, one end of all the stator poles are connected to the first holding plate at the same time, without the need for complex individual assembly of the individual stator poles on the first holding plate. By overmolding the ends of the stator poles with injection molding material, a secure and stable positive connection of the stator poles to the holding plate is also provided. The formation of separate structures on the stator poles for provision For example, adhesive surfaces or other connecting elements are not required, which contributes to a cost reduction.
Ein weiterer, mit der erfindungsgemäßen Lösung verbundener Vorteil besteht darin, dass die Statorpole bei der Herstellung der Halteplatte mit dieser verbunden werden, so dass ein gesonderter Verfahrensschritt zur Herstellung der Halteplatte nicht erforderlich ist. A further advantage associated with the solution according to the invention is that the stator poles are connected to the holding plate during production, so that a separate process step for producing the holding plate is not necessary.
Damit ermöglicht die vorliegende Erfindung, die Statorpole mit wenigen Verfahrensschritten und dabei sicher und in einfacher Weise mit einer zugehörigen Halteplatte zu verbinden. The present invention thus enables the stator poles to be connected to an associated holding plate in a safe and simple manner in just a few process steps.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sämtliche Statorpole mindestens einer zugeordneten Reihe an ihren zweiten Enden mit einem Spritzgussmaterial umspritzt sind, das die zweite Halteplatte bildet. Die erfindungsgemäße Lösung wird somit in gleicher Weise im Hinblick auf diejenigen Reihen von Statorpolen eingesetzt, die mit der zweiten Halteplatte verbunden sind. Auch für diese Reihen gilt, dass sie mittels Spritzgusstechnik mit der zweiten Halteplatte umspritzt sind. Auf diese Weise können die mit der zweiten Halteplatte verbundenen Statorpole effizient in einem Arbeitsschritt und gleichzeitig sicher und zuverlässig mit der zweiten Halteplatte verbunden werden. Diese Ausgestaltung der Erfindung sieht dabei vor, dass von jeweils zwei einander zugeordnete Reihen von Statorpolen, die zwischen sich einen Wicklungsraum ausbilden, die eine Reihe über ein Spritzgussverfahren mit der ersten Halteplatte und die andere Reihe über ein Spritzgussverfahren mit der zweiten Halteplatte verbunden ist. One embodiment of the invention provides that all stator poles of at least one assigned row are encapsulated at their second ends with an injection molding material which forms the second holding plate. The solution according to the invention is therefore used in the same way with regard to those rows of stator poles that are connected to the second holding plate. It also applies to these rows that they are encapsulated with the second holding plate using injection molding technology. In this way, the stator poles connected to the second holding plate can be efficiently connected to the second holding plate in one work step and at the same time safely and reliably. This embodiment of the invention provides that of two mutually assigned rows of stator poles, which form a winding space between them, one row is connected to the first holding plate via an injection molding process and the other row is connected to the second holding plate via an injection molding process.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Begriff „Wicklungsraum“ im Sinne der vorliegenden Erfindung dahingehend zu verstehen ist, dass er nicht notwendigerweise den gesamten Wicklungsraum einer Spulenwicklung bezeichnet, sondern auch Teil-Wicklungsräume, die sich zu einem Gesamt-Wicklungsraum zusammensetzen, bezeichnen kann. It should be noted that the term “winding space” in the sense of the present invention is to be understood as meaning that it does not necessarily designate the entire winding space of a coil winding, but can also designate partial winding spaces that are composed of an overall winding space.
Es wird weiter darauf hingewiesen, dass der Wickeldraht, der die einzelnen Spulenwindungen und die Spulenwicklung insgesamt bildet, in an sich bekannter Weise mit einer Isolierung versehen ist. Durch die Dicke der Isolierung werden dabei die erforderlichen Isolationsabstände sichergestellt. Bei dem Wickeldraht handelt es sich beispielsweise um einen mit einer Windungsisolierung versehenen Rechteckleiter oder Rundleiter. Als Materialien für den Wickeldraht kommen beispielsweise Kupfer und Aluminium in Betracht. Weiterhin kann eine Nickelschutzschicht Anwendung finden, die eine Leiterkorrosion, insbesondere Oxidation, verhindert. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spulenwicklung abschnittsweise durch zueinander beabstandete Elemente aus Fixationsmaterial im Wicklungsraum fixiert ist, wobei die Elemente aus Fixationsmaterial die Spulenwindungen halten und sich jeweils an den Statorpolen mindestens einer der Reihen abstützen, die den Wicklungsraum begrenzen. Da kann vorgesehen sein, dass die Elemente aus Fixationsmaterial scheibenförmig als Fixationsscheiben ausgebildet sind. Diese Ausgestaltung erlaubt in effektiver Weise eine Anordnung und Fixierung der Spulenwicklung im Wicklungsraum. It is further pointed out that the winding wire, which forms the individual coil turns and the coil winding as a whole, is provided with insulation in a manner known per se. The thickness of the insulation ensures the required insulation distances. The winding wire is, for example, a rectangular conductor or round conductor provided with winding insulation. Examples of materials that can be used for the winding wire are copper and aluminum. Furthermore, a nickel protective layer can be used, which prevents conductor corrosion, in particular oxidation. A further embodiment of the invention provides that the coil winding is fixed in sections in the winding space by spaced-apart elements made of fixation material, the elements made of fixation material holding the coil turns and each being supported on the stator poles of at least one of the rows that delimit the winding space. It can be provided that the elements made of fixation material are designed in the shape of a disk as fixation disks. This configuration effectively allows the coil winding to be arranged and fixed in the winding space.
Eine weitere Ausgestaltung sieht die Bereitstellung von Wicklungsräumen bzw. Teil- Wicklungsräumen jeweils durch zwei Reihen von versetzt zueinander angeordneten und gebogenen Statorpolen vor. A further embodiment provides for the provision of winding spaces or partial winding spaces through two rows of bent stator poles arranged offset from one another.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Statorpole jeweils gebogen ausgebildet sind, wobei die zwei einander zugeordneten Reihen von Statorpolen radial beabstandet sind, wobei die radiale Richtung sich auf die Drehachse einer elektrischen Maschine bezieht, in der die Baugruppe anordbar ist, und die Statorpole der radial inneren Reihe von radial außen betrachtet konkav gebogen sind und die Statorpole der radial äußeren Reihe von radial außen betrachtet konvex gebogen sind, so dass ihre einander zugewandten Abschnitte gemeinsam den Wicklungsraum definieren, wobei sie den Wicklungsraum quer zu einer Umfangsrichtung, entlang der sich die Statorwicklung erstreckt, begrenzen. In a further embodiment it is provided that the stator poles are each curved, with the two rows of stator poles assigned to one another being radially spaced apart, the radial direction relating to the axis of rotation of an electrical machine in which the assembly can be arranged, and the stator poles the radially inner row are bent concavely when viewed from the radially outside and the stator poles of the radially outer row are bent convexly when viewed from the radially outside, so that their mutually facing sections together define the winding space, wherein they define the winding space transversely to a circumferential direction along which the Stator winding extends, limit.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Statorpole sämtlicher Reihen in identischer Weise ausgebildet und die Statorpole zweier einander zugeordneter Reihen in den beiden Reihen in umgekehrter Ausrichtung angeordnet sind. It can be provided that the stator poles of all rows are designed in an identical manner and the stator poles of two rows assigned to one another are arranged in reverse orientation in the two rows.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Statorpole einen geraden Mittelabschnitt und zwei davon abgewinkelte Abschnitte aufweisen, die jeweils ein Ende der Statorpole bilden. Die Statorpole sind beispielsweise C-förmig gebogen. One embodiment provides that the stator poles have a straight middle section and two sections angled therefrom, each of which forms one end of the stator poles. The stator poles are bent in a C shape, for example.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Statorpole in mindestens vier Umfangsreihen angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Umfangsreihen einander zugeordnet sind und einen Teil-Wicklungsraum bilden, wobei die Teil-Wicklungsräume radial beabstandet im Umfangsrichtung verlaufen, und wobei in den Teil-Wicklungsräumen jeweils sich in Umfangsrichtung längs erstreckende Abschnitte der Spulenwicklung angeordnet sind (die an den umfangsseitigen Enden der Spulenwicklungen um 180° gebogen bzw. zurückgeführt werden). A further embodiment provides that the stator poles are arranged in at least four circumferential rows, with two of the circumferential rows being assigned to each other and forming a partial winding space, the partial winding spaces extending radially spaced apart in the circumferential direction, and in the partial winding spaces Sections of the coil winding that extend longitudinally in the circumferential direction are arranged (which are bent or returned by 180 ° at the circumferential ends of the coil windings).
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Statorpole jeweils radial ausgerichtet sind und dabei radial ausgerichtete, in Umfangsrichtung beabstandete Seitenflächen aufweisen. Auf diese Weise ist eine effektive Konvektionskühlung der Statorpole über beide Seitenflächen möglich. A further embodiment provides that the stator poles are each aligned radially and have radially aligned side surfaces spaced apart in the circumferential direction. In this way, effective convection cooling of the stator poles is possible across both side surfaces.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass beide Enden der Statorpole jeweils in einer der Halteplatten angeordnet sind. Dabei sind die Statorpole wie erläutert an ihrem einen Ende über eine Spritzgussverfahren fest mit einer der Halteplatten verbunden. An ihrem anderen Ende sind sie lediglich in entsprechende Aussparungen in den Halteplatten eingesteckt. Die Enden der Statorpole können auch als Polköpfe bezeichnet werden. A further embodiment provides that both ends of the stator poles are each arranged in one of the holding plates. As explained, the stator poles are firmly connected at one end to one of the holding plates using an injection molding process. At their other end they are simply inserted into corresponding recesses in the holding plates. The ends of the stator poles can also be referred to as pole heads.
Gemäß einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine, die aufweist: einen mit Permanentmagneten versehenen Rotor, der eine Drehachse aufweist, die eine axiale Richtung, eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung definiert, einen Stator, der als aktive Bestandteile Statorpole und eine Spulenwicklung umfasst, wobei der Stator als Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, die aktiven Bestandteile des Stators durch Baugruppen gemäß Anspruch 1 gebildet sind, und die Baugruppen durch die Rippen der Ringstruktur gehalten und positioniert sind. According to a further aspect of the invention, the present invention relates to an electric machine comprising: a rotor provided with permanent magnets, having an axis of rotation defining an axial direction, a radial direction and a circumferential direction, a stator having, as active components, stator poles and a coil winding comprises, wherein the stator is designed as a ring structure with a plurality of ribs which adjoin one another in the circumferential direction, the active components of the stator are formed by assemblies according to claim 1, and the assemblies are held and positioned by the ribs of the ring structure.
Dabei sieht eine Ausgestaltung vor, dass der Rotor axial beabstandete Außenwände umfasst, die jeweils Permanentmagnete aufweisen oder integrieren, wobei die Baugruppen jeweils in ein Volumen zwischen den axial beabstandeten Außenwänden eines Rotors radial hineinragen. Dabei ist vorgesehen, dass der Rotor und der Stator einen sich in radialer Richtung erstreckenden und in Umfangsrichtung umlaufenden Luftspalt ausbilden (wobei ein Luftspalt-Normalvektor in die axiale Richtung zeigt). One embodiment provides that the rotor comprises axially spaced outer walls, each of which has or integrates permanent magnets, with the assemblies each protruding radially into a volume between the axially spaced outer walls of a rotor. It is provided that the rotor and the stator form an air gap that extends in the radial direction and runs around the circumference (with an air gap normal vector pointing in the axial direction).
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe einer elektrischen Maschine, wobei die Baugruppe aufweist: eine Spulenwicklung mit einer Mehrzahl von Spulenwindungen, Statorpole eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandete Reihen angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen zwischen sich einen Wicklungsraum zur Aufnahme der Spulenwicklung oder eines Abschnitts der Spulenwicklung definieren, und wobei jeder Statorpol ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten, wobei die Statorpole sich zwischen den Halteplatten erstrecken. In a further aspect of the invention, the present invention relates to a method for producing an assembly of an electrical machine, the assembly having: a coil winding with a plurality of coil turns, Stator poles of a stator, which are arranged in at least two mutually assigned and spaced rows, with two mutually assigned rows defining a winding space between them for receiving the coil winding or a section of the coil winding, and wherein each stator pole has a first end and a second end , axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates, the stator poles extending between the holding plates.
Das Verfahren umfasst dabei den Schritt des Verbindens sämtlicher Statorpole mindestens einer Reihe an ihren ersten Enden mit der ersten Halteplatte im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die erste Halteplatte hergestellt wird. The method includes the step of connecting all stator poles of at least one row at their first ends to the first holding plate as part of an injection molding process in which the first holding plate is produced.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, die einen Enden der Statorpole mindestens einer Reihe über ein Spritzgussverfahren formschlüssig mit der ersten Halteplatte zu verbinden, wobei die erste Halteplatte durch das Spritzgussverfahren hergestellt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, die Statorpole mit wenigen Verfahrensschritten und dabei sicher und in einfacher Weise mit einer zugehörigen Halteplatte zu verbinden. The method according to the invention provides for one end of the stator poles of at least one row to be positively connected to the first holding plate via an injection molding process, the first holding plate being produced by the injection molding process. The method according to the invention allows the stator poles to be connected to an associated holding plate safely and easily in just a few process steps.
Eine Ausgestaltung hierzu sieht vor, dass in entsprechender Weise sämtliche Statorpole mindestens einer zugeordneten Reihe an ihren zweiten Enden mit der zweiten Halteplatte im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die zweite Halteplatte hergestellt wird, verbunden werden. Danach ist von jeweils zwei einander zugeordneten Reihen von Statorpolen, die zwischen sich einen Wicklungsraum ausbilden, die eine Reihe über ein Spritzgussverfahren mit der ersten Halteplatte und die andere Reihe über ein Spritzgussverfahren mit der zweiten Halteplatte verbunden. One embodiment of this provides that all stator poles of at least one assigned row are connected in a corresponding manner at their second ends to the second holding plate as part of an injection molding process in which the second holding plate is produced. Thereafter, of two mutually assigned rows of stator poles, which form a winding space between them, one row is connected to the first holding plate via an injection molding process and the other row is connected to the second holding plate via an injection molding process.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Spulenwicklung an den mit der ersten Halteplatte oder den mit der zweiten Halteplatte verbundenen Statorpolen angeordnet wird, bevor der Wicklungsraum zur Aufnahme der Spulenwicklung gebildet wird. Auf diese Weise ist eine einfache Montage der Spulenwicklung möglich. A further embodiment provides that the coil winding is arranged on the stator poles connected to the first holding plate or to the second holding plate before the winding space is formed to accommodate the coil winding. In this way, easy assembly of the coil winding is possible.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Statorpole in vier Reihen angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Reihen einander zugeordnet sind und einen Teil-Wicklungsraum bilden, wobei die Teil-Wicklungsräume radial beabstandet im Umfangsrichtung verlaufen, und wobei in den Teil-Wicklungsräumen jeweils sich in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte der Spulenwicklung angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung umfasst das Verfahren die Schritte: Verbinden sämtlicher Statorpole von zwei der Reihen an ihren ersten Enden im Rahmen eines Spritzgussprozesses mit der ersten Halteplatte, A further embodiment provides that the stator poles are arranged in four rows, with two of the rows being assigned to each other and forming a partial winding space, with the partial winding spaces extending radially spaced apart in the circumferential direction, and in each of the partial winding spaces Sections of the coil winding extending in the circumferential direction are arranged. In this embodiment, the process includes the steps: Connecting all stator poles of two of the rows at their first ends to the first holding plate as part of an injection molding process,
Verbinden sämtlicher Statorpole der beiden anderen Reihen an ihren zweiten Enden im Rahmen eines Spritzgussprozesses mit der zweiten Halteplatte, Connecting all stator poles of the other two rows at their second ends to the second holding plate as part of an injection molding process,
Anordnen zweier Abschnitte der Spulenwicklung an den mit der ersten Halteplatte oder den mit der zweiten Halteplatte verbundenen zwei Reihen von Statorpolen,Arranging two sections of the coil winding on the two rows of stator poles connected to the first holding plate or to the second holding plate,
Anordnung der beiden Halteplatten parallel zueinander derart, dass die Statorpole der jeweiligen Halteplatte sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte erstrecken und dabei zwischen sich zwei Teil-Wicklungsräume ausbilden, die jeweils einen der zwei Abschnitte der Spulenwicklung aufnehmen. Arrangement of the two holding plates parallel to one another in such a way that the stator poles of the respective holding plate extend in the direction of the other holding plate and thereby form two partial winding spaces between them, each of which accommodates one of the two sections of the coil winding.
Demnach werden zwei Reihen von Statorpolen mit der ersten Halteplatte und zwei zugeordnete Reihen von Statorpolen mit der zweiten Halteplatte verbunden. Nach Anbringen der Spulenwicklung werden die Halteplatten parallel angeordnet, wobei jeweils zwei zugeordnete Reihen einen Teil-Wicklungsraum zwischen sich ausbilden, in dem die Spulenwicklung verläuft. Accordingly, two rows of stator poles are connected to the first holding plate and two associated rows of stator poles are connected to the second holding plate. After attaching the coil winding, the holding plates are arranged in parallel, with two assigned rows forming a partial winding space between them in which the coil winding runs.
In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe einer elektrischen Maschine, wobei die Baugruppe aufweist: eine Spulenwicklung mit einer Mehrzahl von Spulenwindungen, In a further aspect of the invention, the present invention relates to a method for producing an assembly of an electrical machine, the assembly having: a coil winding with a plurality of coil turns,
Statorpole eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandete Reihen angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen zwischen sich einen Wicklungsraum zur Aufnahme der Spulenwicklung oder eines Abschnitts der Spulenwicklung definieren, und wobei jeder Statorpol ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten, wobei die Statorpole sich zwischen den Halteplatten erstrecken. Stator poles of a stator, which are arranged in at least two mutually assigned and spaced rows, with two mutually assigned rows defining a winding space between them for receiving the coil winding or a section of the coil winding, and wherein each stator pole has a first end and a second end , axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates, the stator poles extending between the holding plates.
Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: The procedure includes the steps:
Verbinden sämtlicher Statorpole mindestens einer Reihe an ihren ersten Enden mit der ersten Halteplatte, Connecting all stator poles of at least one row at their first ends to the first holding plate,
Verbinden sämtlicher Statorpole mindestens einer zugeordneten Reihe an ihren zweiten Enden mit der zweiten Halteplatte, Connecting all stator poles of at least one assigned row at their second ends to the second holding plate,
Anordnen der Spulenwicklung an den mit der ersten Halteplatte oder den mit der zweiten Halteplatte verbundenen Statorpolen, Arranging the coil winding on the stator poles connected to the first holding plate or to the second holding plate,
Anordnung der beiden Halteplatten parallel zueinander derart, dass die Statorpole der jeweiligen Halteplatte sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte erstrecken und dabei jeweils zwei einander zugeordneten Reihen zwischen sich einen Wicklungsraum für die Spulenwicklung ausbilden. Arrangement of the two holding plates parallel to one another in such a way that the stator poles of the respective holding plate extend in the direction of the other holding plate and thereby Two rows assigned to each other form a winding space between them for the coil winding.
Dieser Erfindungsaspekt beruht auf dem Gedanken, die Statorpole einer Reihe oder einiger der Reihen mit der ersten Halteplatte zu verbinden und die Statorpole einer anderen Reihe oder einiger der anderen Reihen mit der zweiten Halteplatte zu verbinden. Grundsätzlich kann diese Verbindung in beliebiger Weise und Abfolge erfolgen. Anschließend wird die Spulenwicklung an den mit der ersten Halteplatte oder den mit der zweiten Halteplatte verbundenen Statorpolen angeordnet. Erst dann werden die Halteplatten parallel zueinander angeordnet, wobei sich die jeweiligen Statorpole in Richtung der jeweils anderen Halteplatte erstrecken und mindestens einen Wicklungsraum für die Spulenwicklung ausbilden, wobei jeweils zwei zugeordnete Reihen einen Wicklungsraum bzw. Teil-Wicklungsraum bilden. This aspect of the invention is based on the idea of connecting the stator poles of one row or some of the rows to the first holding plate and connecting the stator poles of another row or some of the other rows to the second holding plate. In principle, this connection can be made in any manner and sequence. The coil winding is then arranged on the stator poles connected to the first holding plate or to the second holding plate. Only then are the holding plates arranged parallel to one another, with the respective stator poles extending in the direction of the other holding plate and forming at least one winding space for the coil winding, with two assigned rows each forming a winding space or partial winding space.
Durch den Umstand, dass die Statorpole einer Reihe oder einiger der Reihen mit der ersten Halteplatte verbunden werden und die Statorpole einer anderen Reihe oder einiger der anderen Reihen mit der zweiten Halteplatte verbunden werden kann die Spulenwicklung an den Statorpolen angeordnet werden, bevor die Wicklungsräume entstehen. Dies ermöglicht eine einfache und effektive Montage der Spulenwicklung. Due to the fact that the stator poles of one row or some of the rows are connected to the first holding plate and the stator poles of another row or some of the other rows are connected to the second holding plate, the coil winding can be arranged on the stator poles before the winding spaces are created. This allows for easy and effective assembly of the coil winding.
Eine Ausgestaltung hierzu sieht vor, dass sämtliche Statorpole einer Reihe jeweils gleichzeitig mit der zugehörigen Halteplatte verbunden werden, um das Herstellungsverfahren zu vereinfachen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem die Statorpole der mindestens einen Reihe an ihrem ersten Ende mit der ersten Halteplatte im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die erste Halteplatte hergestellt wird, verbunden werden und/oder dass die Statorpole der mindestens einen zugeordneten Reihe an ihrem zweiten Ende mit der zweiten Halteplatte im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die zweite Halteplatte hergestellt wird, verbunden werden. One embodiment of this provides that all stator poles in a row are simultaneously connected to the associated holding plate in order to simplify the manufacturing process. This can be done, for example, by connecting the stator poles of the at least one row at their first end to the first holding plate as part of an injection molding process in which the first holding plate is produced and / or by connecting the stator poles of the at least one associated row at their second end be connected to the second holding plate as part of an injection molding process in which the second holding plate is produced.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass beide Enden der Statorpole jeweils in einer der Halteplatten angeordnet werden, wobei die Statorpole an ihrem einen Ende fest mit einer der Halteplatten verbunden und an ihrem anderen Ende in entsprechende Aussparungen in der anderen der Halteplatten eingesteckt werden. A further embodiment of the method provides that both ends of the stator poles are each arranged in one of the holding plates, with the stator poles being firmly connected to one of the holding plates at one end and being inserted into corresponding recesses in the other of the holding plates at their other end.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 in einer teilweise geschnittenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit, die eine Motoreinheit, eine Lagereinheit und eine Kupplungseinheit umfasst, wobei die Motoreinheit als Transversalflussmaschine mit außenlaufendem Rotor ausgebildet ist; The invention is explained in more detail below with reference to the figures of the drawing using several exemplary embodiments. Show it: Figure 1 is a partially sectioned view of an exemplary embodiment of an electric drive unit, which comprises a motor unit, a bearing unit and a coupling unit, the motor unit being designed as a transverse flux machine with an external rotor;
Figur 2 die Motoreinheit und die Kupplungseinheit der elektrischen Antriebseinheit der Figur 1 in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen Ansicht; Figure 2 shows the motor unit and the clutch unit of the electric drive unit of Figure 1 in a partially sectioned perspective view;
Figur 3 die elektrische Antriebseinheit der Figur 1 in einer teilweise geschnittenen, perspektivischen Ansicht; Figure 3 shows the electric drive unit of Figure 1 in a partially sectioned perspective view;
Figur 4 eine perspektivische Ansicht der Oberseite der elektrischen Antriebseinheit der Figur 1 ; Figure 4 is a perspective view of the top of the electric drive unit of Figure 1;
Figur 5 eine perspektivische Ansicht der Unterseite der elektrischen Antriebseinheit der Figur 1 ; Figure 5 is a perspective view of the underside of the electric drive unit of Figure 1;
Figur 6 schematisch ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit, die eine Transversalflussmaschine mit außenlaufendem Rotor und eine Lagereinheit entsprechend den Figuren 1 bis 5 umfasst, wobei die Transversalflussmaschine zwei Rotor-Stator-Baugruppen aufweist, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind; Figure 6 schematically shows an exemplary embodiment of an electric drive unit, which comprises a transverse flux machine with an external rotor and a bearing unit corresponding to Figures 1 to 5, the transverse flux machine having two rotor-stator assemblies which are arranged one behind the other in the axial direction and are firmly connected to one another;
Figur 7 eine perspektivische, teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Baugruppe, die an Rippen des Stators befestigt ist, wobei die Baugruppe axial beabstandete erste und zweite Halteplatten, zwischen den Halteplatten sich erstreckende Statorpole und eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Spulenwicklung umfasst; Figure 7 is a perspective, partially sectioned view of an embodiment of an assembly secured to ribs of the stator, the assembly including axially spaced first and second retaining plates, stator poles extending between the retaining plates, and a circumferentially extending coil winding;
Figur 8 die Baugruppe der Figur 7 in perspektivischer Darstellung; Figure 8 shows the assembly of Figure 7 in a perspective view;
Figur 9 eine Schnittansicht der Baugruppe der Figuren 7 und 8; Figure 9 is a sectional view of the assembly of Figures 7 and 8;
Figur 10 die Anordnung von zwei Reihen von Statorpolen an der ersten Halteplatte derFigure 10 shows the arrangement of two rows of stator poles on the first holding plate
Baugruppe der Figuren 7-9 in perspektivischer Ansicht und in einer Ansicht von oben; Figur 11 die Anordnung gemäß der Figur 10 zusammen mit einer Spulenwicklung, die sich an den Statorpolen der zwei Reihen abstützt, in perspektivischer Ansicht und in Ansicht von oben; Assembly of Figures 7-9 in a perspective view and in a view from above; Figure 11 shows the arrangement according to Figure 10 together with a coil winding which is supported on the stator poles of the two rows, in a perspective view and in a view from above;
Figur 12 die Anordnung von zwei weiteren Reihen von Statorpolen an einer zweiten Halteplatte der Baugruppe der Figuren 7-9 in perspektivischer Ansicht und in einer Ansicht von unten; Figure 12 shows the arrangement of two further rows of stator poles on a second holding plate of the assembly of Figures 7-9 in a perspective view and in a view from below;
Figur 13 die Baugruppe, nachdem die Anordnung gemäß der Figur 10 mit zwei Reihen von Statorpolen und die Anordnung gemäß der Figur 12 mit zwei Reihen von Statorpolen zusammengefügt worden ist, wobei die Statorpole sich zwischen den Halteplatten erstrecken und jeweils zwei einander zugeordnete Reihen von Statorpolen zwischen sich einen Teil-Wicklungsraum für die Spulenwicklung ausbilden; 13 shows the assembly after the arrangement according to FIG. 10 with two rows of stator poles and the arrangement according to FIG form a partial winding space for the coil winding;
Figur 14 schematisch ein Werkzeug einer Spritzgießvorrichtung zur Aufnahme der Statorpole und zur Herstellung der ersten Halteplatte; Figure 14 schematically shows a tool of an injection molding device for receiving the stator poles and for producing the first holding plate;
Figur 15 das geschlossene Werkzeug entsprechend der Figur 14; Figure 15 shows the closed tool corresponding to Figure 14;
Figur 16 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe entsprechend den Figuren 10-13; und Figure 16 shows a flow chart of a method for producing an assembly corresponding to Figures 10-13; and
Figur 17 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe entsprechend den Figuren 10-13. Figure 17 is a flow chart of a further method for producing an assembly corresponding to Figures 10-13.
Die Figuren 1 bis 5 zeigen in verschiedenen Ansichten ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Antriebseinheit. Die elektrische Antriebseinheit umfasst eine elektrische Motoreinheit 1 , eine Lagereinheit 2 mit einer Abtriebswelle 21 und einem statischen Lagerteil 22 und eine Kupplungseinheit 3. Die drei Einheiten 1 , 2, 3 stellen modulare Einheiten dar, die gesondert herstellbar und über definierte mechanische Schnittstellen miteinander verbindbar sind, wie noch ausgeführt wird. Die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels bezieht sich auf sämtliche der Figuren 1 bis 5, sofern nicht auf bestimmte der Figuren konkret Bezug genommen wird. Die elektrische Motoreinheit 1 umfasst einen Rotor 11 und einen Stator 12. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Motoreinheit 1 als Transversalflussmaschine ausgebildet, bei der der Rotor 11 als außenlaufender Rotor 11 ausgebildet ist. Solche Motoreinheiten 1 werden auch als Transversalflussmotoren bezeichnet. Figures 1 to 5 show different views of an exemplary embodiment of an electric drive unit. The electric drive unit comprises an electric motor unit 1, a bearing unit 2 with an output shaft 21 and a static bearing part 22 and a coupling unit 3. The three units 1, 2, 3 represent modular units that can be manufactured separately and can be connected to one another via defined mechanical interfaces , as will be explained later. The description of the first exemplary embodiment refers to all of Figures 1 to 5, unless specific reference is made to specific figures. The electric motor unit 1 comprises a rotor 11 and a stator 12. In the exemplary embodiment shown, the motor unit 1 is designed as a transverse flux machine, in which the rotor 11 is designed as an external rotor 11. Such motor units 1 are also referred to as transverse flux motors.
Der Rotor 11 besitzt zwei axial beabstandete Außenwände 111 , 112, die jeweils in radialer Richtung ausgerichtete Permanentmagnete (nicht gesondert dargestellt) aufweisen oder integrieren. Die beiden Außenwände 111 , 112 sind durch eine radial äußere, stirnseitige Wand 113 miteinander verbunden. Der Stator 12 ist durch eine Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen 120 ausgebildet, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und die jeweils einen Kühlluftkanal 121 zwischen sich ausbilden. Die einzelnen Rippen 121 halten dabei die aktiven Bestandteile des Stators 12, die in dem durch die Außenwände 111 , 112 und die stirnseitige Wand 113 des Rotors 11 definierten Volumen 122 angeordnet sind. Bei den aktiven Komponenten des Stators handelt es sich insbesondere um Statorpole (auch als Statorjoche oder Eisenkerne bezeichnet) und Spulenwicklungen, wie noch ausgeführt wird. Dabei sind im Stator 12 mehrere Umfangswicklungen realisiert, die zur zentralen Symmetrieachse der Antriebseinheit in Umfangsrichtung im gleichen Abstand angeordnet sind. The rotor 11 has two axially spaced outer walls 111, 112, each of which has or integrates permanent magnets (not shown separately) aligned in the radial direction. The two outer walls 111, 112 are connected to one another by a radially outer, front wall 113. The stator 12 is formed by a ring structure with a plurality of ribs 120 which adjoin one another in the circumferential direction and which each form a cooling air channel 121 between them. The individual ribs 121 hold the active components of the stator 12, which are arranged in the volume 122 defined by the outer walls 111, 112 and the front wall 113 of the rotor 11. The active components of the stator are, in particular, stator poles (also referred to as stator yokes or iron cores) and coil windings, as will be explained later. In this case, several circumferential windings are realized in the stator 12, which are arranged at the same distance from the central axis of symmetry of the drive unit in the circumferential direction.
Bei einer solchen Ausgestaltung als Transversalflussmotor verläuft ein Luftspalt 131 zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 (nämlich der Luftspalt 131 zwischen den Permanentmagneten des Rotors 11 und den aktiven Bestandteilen des Stators 12) derart, dass der Luftspalt 131 sich in radialer Richtung erstreckt und dabei in Umfangsrichtung des Elektromotors 1 umläuft. Bei der beschriebenen Konstruktion sind dabei zwei Luftspalte vorgesehen, jeweils innenseitig angrenzend an die Außenwände 111 , 112. In such a configuration as a transverse flux motor, an air gap 131 runs between the rotor 11 and the stator 12 (namely the air gap 131 between the permanent magnets of the rotor 11 and the active components of the stator 12) in such a way that the air gap 131 extends in the radial direction and thereby rotates in the circumferential direction of the electric motor 1. In the construction described, two air gaps are provided, each on the inside adjacent to the outer walls 111, 112.
Der Rotor 11 und der Stator 12 sind über ein axial vorderes Lager 141 und ein axial hinteres Lager 142 miteinander verbunden, so dass der Rotor 11 um den Stator 12 rotieren kann. The rotor 11 and the stator 12 are connected to one another via an axially front bearing 141 and an axially rear bearing 142, so that the rotor 11 can rotate around the stator 12.
In alternativen Ausgestaltungen kann die Motoreinheit 1 mehrere Rotor-Stator-Baugruppen der beschriebenen Art aufweisen, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind. In alternative embodiments, the motor unit 1 can have a plurality of rotor-stator assemblies of the type described, which are arranged one behind the other in the axial direction and are firmly connected to one another.
Die Lagereinheit 2 umfasst die Abtriebswelle 21 und das statische Lagerteil 22. Die Abtriebswelle 21 besitzt eine Dreh- und Längsachse (nicht gesondert dargestellt), die identisch mit der Symmetrieachse der Gesamtanordnung ist, wobei die Dreh- und Längsachse die axiale Richtung der Antriebseinheit definiert. Das statische Lagerteil 22 dient der Lagerung der Abtriebswelle 21. Hierzu umfasst die Lagereinheit 2 ein axial vorderes Lager 24 und ein axial hinteres Lager 25. Die Lager 24, 25 können derart ausgebildet sein, dass ein gewisses axiales Spiel der Abtriebswelle 21 zugelassen ist. The bearing unit 2 includes the output shaft 21 and the static bearing part 22. The output shaft 21 has a rotation and longitudinal axis (not shown separately) which is identical to the axis of symmetry of the overall arrangement, the rotation and longitudinal axis defining the axial direction of the drive unit. The static bearing part 22 serves to support the output shaft 21. For this purpose, the bearing unit 2 comprises an axially front bearing 24 and an axially rear bearing 25. The bearings 24, 25 can be designed in such a way that a certain axial play of the output shaft 21 is permitted.
Der statische Lagerteil 22 besitzt eine Vielzahl von Rippen oder Versteifungen 27, die in Umfangsrichtung angeordnet sind. Weiter umfasst das statische Lagerteil 22 eine sich in radialer Richtung erstreckende Grundstruktur, beispielsweise eine Grundplatte 260, die an ihrem radial äußeren Bereich eine mechanische Schnittstelle 26 zur Verbindung der Lagereinheit 2 und damit der gesamten Antriebseinheit mit einer statischen Struktur, beispielsweise dem Flugwerk eines Flugzeugs, ausbilden kann. Die Grundstruktur kann statt durch eine Grundplatte 260 beispielsweise durch mehrere miteinander verbundene, sich radial erstreckende Arme gebildet sein. The static bearing part 22 has a plurality of ribs or stiffeners 27 which are arranged in the circumferential direction. The static bearing part 22 further comprises a basic structure extending in the radial direction, for example a base plate 260, which has a mechanical interface 26 on its radially outer region for connecting the bearing unit 2 and thus the entire drive unit with a static structure, for example the airframe of an aircraft. can train. Instead of a base plate 260, the basic structure can be formed, for example, by several interconnected, radially extending arms.
Die rotationssymmetrische Abtriebswelle 21 umfasst ein axial vorderes Ende 211 , das mit einem Wellenzapfen 32 der Kopplungseinheit 3 gekoppelt ist und mittels der elektrischen Motoreinheit 1 angetrieben wird, wie noch ausgeführt wird. Der Wellenzapfen 32 kann dabei einteilig mit der Kupplungseinheit 3 ausgebildet sein. Weiter umfasst die Abtriebswelle 21 ein axial hinteres Ende 212, das eine Schnittstelle 23 zur Verbindung mit einer anzutreiben Last ausbildet. Beispielsweise kann über die Schnittstelle 23 ein Propeller als Last mit der Abtriebswelle 21 verbunden werden. Die Schnittstelle 23 umfasst dabei beispielsweise Öffnungen 231 zur Realisierung von Schraubverbindungen bzw. Bolzenverbindungen. Die Abtriebswelle 21 verbreitert sich konisch zwischen den axial vorderen Ende 211 und dem axial hinteren Ende 212. Die axiale Länge der Abtriebswelle 21 ist dabei größer als die axiale Bauhöhe von Motoreinheit 1 und Kupplungseinheit 3, so dass die Abtriebswelle 21 axial gegenüber letzteren vorsteht. The rotationally symmetrical output shaft 21 includes an axially front end 211, which is coupled to a shaft journal 32 of the coupling unit 3 and is driven by the electric motor unit 1, as will be explained. The shaft journal 32 can be formed in one piece with the coupling unit 3. The output shaft 21 further comprises an axially rear end 212, which forms an interface 23 for connection to a load to be driven. For example, a propeller can be connected as a load to the output shaft 21 via the interface 23. The interface 23 includes, for example, openings 231 for realizing screw connections or bolt connections. The output shaft 21 widens conically between the axially front end 211 and the axially rear end 212. The axial length of the output shaft 21 is greater than the axial height of the motor unit 1 and clutch unit 3, so that the output shaft 21 protrudes axially relative to the latter.
Dies ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Je nach Lagerwahl und Anwendung kann die Abtriebswelle 21 auch eine andere als eine konische Form aufweisen. Auch kann alternativ vorgesehen sein, dass die axiale Länge der Abtriebswelle 21 nicht über die axiale Bauhöhe der Motoreinheit 1 hinausgeht. However, this is only to be understood as an example. Depending on the choice of bearing and application, the output shaft 21 can also have a shape other than a conical one. Alternatively, it can also be provided that the axial length of the output shaft 21 does not exceed the axial height of the motor unit 1.
Die Abtriebswelle 21 ist in dem statischen Lagerteil 22 vormontiert, so dass Abtriebswelle 21 und Lagerteil 22 zusammen die modulare Lagereinheit 2 bilden. The output shaft 21 is pre-assembled in the static bearing part 22, so that the output shaft 21 and bearing part 22 together form the modular bearing unit 2.
Die Kopplungseinheit 3 dient dazu, das Drehmoment des Rotors 11 der Motoreinheit 1 auf die Abtriebswelle 21 zu übertragen. Dabei ist der Rotor 11 radial zu der Abtriebswelle 21 beabstandet. Dementsprechend weist die Kupplungseinheit 3 Kupplungsmittel auf, die sich in radialer Richtung zwischen dem Rotor 11 und der Abtriebswelle 21 erstrecken. The coupling unit 3 serves to transmit the torque of the rotor 11 of the motor unit 1 to the output shaft 21. The rotor 11 is radial to the output shaft 21 spaced. Accordingly, the clutch unit 3 has clutch means which extend in the radial direction between the rotor 11 and the output shaft 21.
Diese Kupplungsmittel sind im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Kupplungsscheibe 31 bereitgestellt, wobei dies nicht notwendigerweise der Fall ist. Beispielsweise können die Kupplungsmittel alternativ durch eine Vielzahl von sich radial erstreckenden und in Umfangsrichtung beabstandete Streben bzw. Speichen gebildet sein, ähnlich einer Fahrradnabe, oder durch eine Diaphragmkupplung gebildet sein. In the exemplary embodiment shown, these coupling means are provided by a clutch disk 31, although this is not necessarily the case. For example, the coupling means can alternatively be formed by a plurality of radially extending and circumferentially spaced struts or spokes, similar to a bicycle hub, or by a diaphragm coupling.
Die Kupplungsscheibe 31 ist radial außen mit dem Rotor 11 und radial innen mit der Abtriebswelle 21 gekoppelt. Die Kopplung der Kupplungsscheibe 31 mit dem Rotor 11 erfolgt über eine vordefinierte mechanische Schnittstelle 42, die Bolzen 421 umfasst, die den radial äußeren Rand 312 (siehe Figur 2) der Kupplungsscheibe 31 mit der axial vorderen Wand 112 des Rotors 11 drehfest verbinden. The clutch disk 31 is coupled radially on the outside to the rotor 11 and radially on the inside with the output shaft 21. The coupling of the clutch disk 31 with the rotor 11 takes place via a predefined mechanical interface 42, which includes bolts 421 which connect the radially outer edge 312 (see FIG. 2) of the clutch disk 31 to the axially front wall 112 of the rotor 11 in a rotationally fixed manner.
Die Kopplung der Kupplungsscheibe 31 mit der Abtriebswelle 21 erfolgt über den bereits erwähnten Wellenzapfen 32. Dabei ist der radial innere Rand 311 (siehe Figur 2) der eine mittige Aussparung aufweisenden Kupplungsscheibe 31 über eine mechanische Schnittstelle 43, die Bolzen 431 umfasst, mit dem Wellenzapfen 32 drehfest verbunden. Der Wellenzapfen 32 umfasst einen axial vorstehenden Bereich 321 , der in das axial vordere Ende 211 der Abtriebswelle 21 hineinragt und aufgrund eines Formschlusses zwischen dem Wellenzapfen 32 und dem axial vorderen Ende 211 der Abtriebswelle 21 ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 21 überträgt. Zusätzlich kann eine mechanische Verbindung 44 mit Bolzen 441 zur drehfesten Verbindung zwischen dem Wellenzapfen 32 und dem axial vorderen Ende 211 der Abtriebswelle 21 vorgesehen sein. Der Wellenzapfen 32 kann alternativ in die Kupplungsscheibe 31 integriert sein. The clutch disk 31 is coupled to the output shaft 21 via the already mentioned shaft journal 32. The radially inner edge 311 (see FIG. 2) of the clutch disk 31, which has a central recess, is connected to the shaft journal via a mechanical interface 43, which includes bolts 431 32 connected in a rotationally fixed manner. The shaft journal 32 includes an axially projecting region 321, which projects into the axially front end 211 of the output shaft 21 and transmits a torque to the output shaft 21 due to a positive connection between the shaft journal 32 and the axially front end 211 of the output shaft 21. In addition, a mechanical connection 44 with bolts 441 can be provided for a rotationally fixed connection between the shaft journal 32 and the axially front end 211 of the output shaft 21. The shaft journal 32 can alternatively be integrated into the clutch disk 31.
Alternativ ist die Kupplungsscheibe 31 direkt mit der Abtriebswelle 21 verbunden, ohne die Zwischenschaltung eines Wellenzapfens 32. Alternatively, the clutch disk 31 is connected directly to the output shaft 21, without the interposition of a shaft journal 32.
Zur Verbindung von Motoreinheit 1 und Lagereinheit 2 ist eine mechanische Schnittstelle 41 vorgesehen, die die Motoreinheit 1 mit der Grundplatte 260 der Lagereinheit 1 mittels Bolzen 411 oder dergleichen verbindet (siehe Figur 2). Hierzu weist der Stator ein Halteblech 15 auf, das zum einen einen Flansch 151 zur Verbindung mit dem Stator 12 und zum anderen einen Flansch 152 zur Verbindung mit der Grundplatte 260 ausbildet, wie insbesondere anhand der Figur 2 erkennbar ist. In Ausgestaltungen kann das Halteblech 15 flexibel ausgelegt sein, um das dynamische Verhalten der Antriebseinheit zu verbessern. To connect the motor unit 1 and the bearing unit 2, a mechanical interface 41 is provided, which connects the motor unit 1 to the base plate 260 of the bearing unit 1 by means of bolts 411 or the like (see Figure 2). For this purpose, the stator has a holding plate 15, which forms, on the one hand, a flange 151 for connection to the stator 12 and, on the other hand, a flange 152 for connection to the base plate 260, as can be seen in particular from FIG. In some embodiments this can be the case Holding plate 15 can be designed to be flexible in order to improve the dynamic behavior of the drive unit.
Durch die Verwendung einer Kupplungseinheit 3 mit einer Kupplungsscheibe 31 kann eine Drehmomentübertragung vom Rotor 11 auf die Abtriebswelle 21 realisiert werden, die zum einen eine hohe Torsionssteifigkeit aufweist und die zum anderen im Hinblick auf laterale Kräfte, axiale Kräfte und/oder Biegekräfte, die von einer an die Abtriebswelle 21 angeschlossenen Last in die elektrische Antriebseinheit eingebracht werden, eine geringe Steifigkeit besitzt, so dass eingebrachte Kräfte wie Unwuchten durch die Kopplungseinheit 3 aufgenommen werden können, damit eine Entkopplung des Rotors 11 von solchen Kräften erfolgt und die Präzision und Symmetrie des Luftspaltes 131 zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 nicht oder in nur geringer Weise durch solche Kräfte beeinflusst wird. By using a clutch unit 3 with a clutch disk 31, a torque transmission from the rotor 11 to the output shaft 21 can be realized, which on the one hand has a high torsional rigidity and on the other hand with regard to lateral forces, axial forces and / or bending forces that come from a load connected to the output shaft 21 are introduced into the electric drive unit, has a low rigidity, so that introduced forces such as imbalances can be absorbed by the coupling unit 3, so that the rotor 11 is decoupled from such forces and the precision and symmetry of the air gap 131 between the rotor 11 and the stator 12 is not or only slightly influenced by such forces.
Die Figuren 4 und 5 zeigen in perspektivischer Ansicht die vollständige Antriebseinheit bestehend aus Motoreinheit 1 , Lagereinheit 2 und Kopplungseinheit 3. Dabei sind Verstärkungsrippen 27 der Lagereinheit 2, die in Umfangsrichtung beabstandet senkrecht auf der Grundplatte 260 stehen, in der der Figur 4 gut zu erkennen. In der Ansicht schräg von unten der Figur 5 ist die Kupplungsscheibe 31 zu erkennen, die an ihrem radial äußeren Rand 312 mit dem Rotor 11 oder ihrem radial inneren Rand 311 mit dem Wellenzapfen 32 verbunden ist. Figures 4 and 5 show a perspective view of the complete drive unit consisting of motor unit 1, bearing unit 2 and coupling unit 3. Reinforcing ribs 27 of the bearing unit 2, which are spaced apart in the circumferential direction perpendicularly on the base plate 260, can be clearly seen in Figure 4 . In the view obliquely from below in Figure 5, the clutch disk 31 can be seen, which is connected to the rotor 11 at its radially outer edge 312 or to the shaft journal 32 at its radially inner edge 311.
Die Figuren 6 bis 9 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, die vom Grundsatz her auf dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 basieren und in denen die aktiven Komponenten des Stators 12 und deren Anordnung näher dargestellt sind. Figures 6 to 9 show exemplary embodiments of the invention, which are fundamentally based on the exemplary embodiment of Figures 1 to 5 and in which the active components of the stator 12 and their arrangement are shown in more detail.
Die Figur 6 zeigt eine elektrische Antriebseinheit mit einer als Transversalflussmaschine ausgebildeten Motoreinheit 1 mit Rotor 11 und Stator 12 und mit einer Lagereinheit 2, die eine axial angeordnete, drehbare Abtriebswelle 21 und ein statisches Lagerteil 22, das die Abtriebswelle 21 lagert, umfasst. Die in den Figuren 1 bis 5 erläuterte Kupplungseinheit 3 ist in der Figur 6 nicht dargestellt, jedoch in entsprechender Weise enthalten. Die in der Figur 6 enthaltenen Bezugszeichen bezeichnen allgemein die gleichen Teile wie in Bezug auf die Figuren 1 bis 5 erläutert, sofern sich aus der nachfolgenden Beschreibung keine Unterschiede ergeben. Dies betrifft insbesondere die Ausbildung des Stator 12 als Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen 120, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen und die jeweils einen Kühlluftkanal 121 zwischen sich ausbilden. Die Figur 6 stellt auch die Drehachse 110 des Rotors 11 dar, die gleich der Drehachse der Abtriebswelle 21 ist und die Symmetrieachse der Konstruktion darstellt. Die Drehachse 110 definiert eine axiale Richtung x, eine radiale Richtung r und eine Umfangsrichtung. 6 shows an electric drive unit with a motor unit 1 designed as a transverse flux machine with a rotor 11 and stator 12 and with a bearing unit 2, which includes an axially arranged, rotatable output shaft 21 and a static bearing part 22 which supports the output shaft 21. The coupling unit 3 explained in Figures 1 to 5 is not shown in Figure 6, but is included in a corresponding manner. The reference numerals contained in FIG. 6 generally designate the same parts as explained with reference to FIGS. 1 to 5, provided that no differences arise from the following description. This applies in particular to the design of the stator 12 as a ring structure with a plurality of ribs 120 which adjoin one another in the circumferential direction and which each form a cooling air channel 121 between them. Figure 6 also shows the axis of rotation 110 of the rotor 11, which is equal to the axis of rotation of the output shaft 21 and represents the axis of symmetry of the construction. The axis of rotation 110 defines an axial direction x, a radial direction r and a circumferential direction.
Ein Unterschied zu den Figuren 1 bis 5 ergibt sich daraus, dass die Motoreinheit 1 der Figur 6 zwei Rotor-Stator- Baugruppen 1110, 1120 umfasst, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind. Dementsprechend umfasst der Rotor 11 drei axial beabstandete Außenwände 111 , 112, 114, die jeweils Permanentmagnete 5 aufweisen oder integrieren, sowie zwei stirnseitige, radial äußere Wände 113, 115. Die Außenwände 111 , 112, 114 und die stirnseitigen Wände 113, 115 bilden dabei zwei axial beabstandete Volumen 122 der beiden Rotor-Stator-Baugruppen 1110, 1120, die jeweils die aktiven Bestandteile des Stators 12 der jeweiligen Baugruppe enthalten, entsprechend der Beschreibung des Volumens 122 der Figur 1. A difference from Figures 1 to 5 results from the fact that the motor unit 1 of Figure 6 comprises two rotor-stator assemblies 1110, 1120, which are arranged one behind the other in the axial direction and are firmly connected to one another. Accordingly, the rotor 11 comprises three axially spaced outer walls 111, 112, 114, each of which has or integrates permanent magnets 5, as well as two frontal, radially outer walls 113, 115. The outer walls 111, 112, 114 and the frontal walls 113, 115 form this two axially spaced volumes 122 of the two rotor-stator assemblies 1110, 1120, each containing the active components of the stator 12 of the respective assembly, according to the description of the volume 122 in Figure 1.
Dabei wird darauf hingewiesen, dass die aktiven Bestandteile des Stators 12 durch die Rippen 120 gehalten und positioniert werden. Hierzu weisen die Rippen 120 Haltevorsprünge 123 auf, an denen eine in Bezug auf die Figuren 7 bis 14 erläuterte Funktionsbaugruppe befestigt ist, die in das Volumen 122 hineinragt (für jeder Rotor- Stator-Baugruppe 1110, 1120 gesondert). It should be noted that the active components of the stator 12 are held and positioned by the ribs 120. For this purpose, the ribs 120 have holding projections 123, to which a functional assembly explained with reference to FIGS. 7 to 14 is attached, which projects into the volume 122 (separately for each rotor-stator assembly 1110, 1120).
Die Permanentmagnete 5 des Rotors sind zur besseren Übersichtlichkeit nur auf der rechten Seite der Figur 6 dargestellt. Sie sind an den Innenseiten der Außenwände 111 , 112, 114 angeordnet. Zwischen ihnen und zugeordneten Statorpolen der genannten Funktionsbaugruppe verläuft der in der Figur 1 dargestellte Luftspalt 131. The permanent magnets 5 of the rotor are only shown on the right side of Figure 6 for better clarity. They are arranged on the inside of the outer walls 111, 112, 114. The air gap 131 shown in FIG. 1 runs between them and the assigned stator poles of the functional assembly mentioned.
Ein weiterer Unterschied der Figur 6 zu den Figuren 1 bis 5 ergibt sich daraus, dass die Figur 6 in größerem Detail Strukturen darstellt, die die Bereitstellung eines Kühlluftstroms durch die Kühlluftkanäle 121 und die im Volumen 122 angeordneten aktiven Bauteile des Stators 12 ermöglichen. Dabei gilt allgemein, dass die Transversalflussmaschine ein einer anzutreibenden Last zugewandtes erstes Ende 1010 und ein der anzutreibenden Last abgewandtes zweites Ende 1020 aufweist. Sie bildet in der Figur 6 an ihrem ersten Ende 1010 Öffnungen 101 aus, die einem Luftstrom 60 ermöglichen, in zunächst primär axialer Ausrichtung in die Motoreinheit einzutreten. Dies kann durch einen Lüfter 91 unterstützt werden, der allerdings optional ist. Beispielsweise stammt der Luftstrom von einem Propeller, der durch die Abtriebswelle 21 angetrieben wird. Das der anzutreibenden Last abgewandte zweite Ende 1020 ist luftdicht verschlossen, um zu verhindern, dass einströmende Luft die Motoreinheit in axialer Richtung gleich wieder verlässt. Hierzu ist eine Abdeckplatte 102 vorgesehen, die schematisch dargestellt ist. Die Abdeckplatte 102 ist in der Figur 6 mit dem Stator 12 verbunden, könnte aber alternativ mit dem Rotor 11 verbunden sein (oder je nach Ausführung sogar durch eine Kupplungsscheibe 31 gemäß den Figuren 1 bis 5 gebildet sein). Another difference between FIG. 6 and FIGS. The general rule is that the transverse flux machine has a first end 1010 facing a load to be driven and a second end 1020 facing away from the load to be driven. In Figure 6, it forms openings 101 at its first end 1010, which enable an air flow 60 to enter the motor unit in an initially primarily axial orientation. This can be supported by a fan 91, which is, however, optional. For example, the air flow comes from a propeller that is driven by the output shaft 21. The second end 1020 facing away from the load to be driven is sealed airtight to prevent incoming air from immediately leaving the motor unit in the axial direction. For this purpose, a cover plate 102 is provided, which is shown schematically. The cover plate 102 is connected to the stator 12 in FIG. 6, but could alternatively be connected to the rotor 11 (or, depending on the design, even be formed by a clutch disk 31 according to FIGS. 1 to 5).
Damit wird erreicht, dass der einströmende Luftstrom 60 durch die Kühlluftkanäle 121 und die im Volumen 122 angeordneten aktiven Bauteile des Stators als Luftstrom 61 radial nach außen strömt. Auch die radiale Luftströmung 61 kann durch Lüfter 92 optional unterstützt werden. This ensures that the incoming air flow 60 flows radially outwards as an air flow 61 through the cooling air channels 121 and the active components of the stator arranged in the volume 122. The radial air flow 61 can also be optionally supported by fans 92.
Es wird darauf hingewiesen, dass die stirnseitige Wände 113, 115 des Rotors 11 mit radialen Öffnungen 116 versehen sind, die es ermöglichen, dass der Kühlluftstrom 61 in die Umgebung geleitet werden kann. It should be noted that the front walls 113, 115 of the rotor 11 are provided with radial openings 116, which enable the cooling air flow 61 to be directed into the environment.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass Öffnungen in der Motoreinheit am der anzutreibenden Last abgewandten zweiten Ende 1020 ausgebildet sind, während das der anzutreibenden Last zugewandte erste Ende 1010 in diesem Fall luftdicht verschlossen ist. Hierzu sind die Öffnungen 101 durch Strukturen verschlossen. Eine weitere Alternative sieht vor, dass ein Kühlstrom bereitgestellt wird, der sich radial nach innen durch den Stator 12 erstreckt. Hierzu ist vorgesehen, dass ein Luftstrom am Außenumfang des Rotors, der beispielsweise von einem Propeller stammt, über Leitbleche umgelenkt und durch die Öffnungen 116 in der Wänden 113, 115 des Rotors 11 in den Stator 12 geleitet wird und von radial außen nach radial innen durch die im Volumen 122 angeordneten aktiven Bestandteile des Stators und die Kühlluftkanäle 121 strömt. Alternatively, it can be provided that openings in the motor unit are formed at the second end 1020 facing away from the load to be driven, while the first end 1010 facing the load to be driven is sealed in an airtight manner in this case. For this purpose, the openings 101 are closed by structures. A further alternative provides that a cooling flow is provided which extends radially inwards through the stator 12. For this purpose, it is provided that an air flow on the outer circumference of the rotor, which comes from a propeller, for example, is deflected via baffles and directed through the openings 116 in the walls 113, 115 of the rotor 11 into the stator 12 and from radially outside to radially inside the active components of the stator arranged in the volume 122 and the cooling air channels 121 flows.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen in größerem Detail anhand von Ausführungsbeispielen die aktiven Bauteile des Stators, die jeweils in den Volumen 122 der Figur 6 angeordnet sind. Hierzu umfasst der Stator gemäß der Figur 7 eine Baugruppe 9, die ein modulares, vorgefertigtes Bauteil darstellen kann. Die Baugruppe 9 erstreckt sich in radialer Richtung r und in Umfangsrichtung cp. Sie umfasst zwei axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare Halteplatten 93, 94. Diese weisen radial innereFigures 7 to 9 show in greater detail, using exemplary embodiments, the active components of the stator, which are each arranged in the volume 122 of Figure 6. For this purpose, the stator according to FIG. 7 comprises an assembly 9, which can represent a modular, prefabricated component. The assembly 9 extends in the radial direction r and in the circumferential direction cp. It comprises two axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable holding plates 93, 94. These have radially inner
Befestigungsbereiche 930, 940 auf, an denen die Halteplatten 93, 94 mit einer Mehrzahl der Rippen 120 des Stators 12 verbunden sind. Dies erfolgt beispielsweise über die Haltevorsprünge 123 der Rippen 120, siehe Figur 6. Zwischen den Halteplatten 93, 94 erstrecken sich Statorpole 71 , deren Gesamtheit eine Eisenkernstruktur 7 des Stators bereitstellt. Die Statorpole 71 definieren einen sich im Umfangsrichtung erstreckenden Wicklungsraum 80, in dem eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Spulenwicklung 8 angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass ein durch die Kühlluftkanäle 121 (siehe Figur 6) strömender Luftstrom die Baugruppen 9 im Bereich zwischen den beiden Halteplatten 93, 94 radial durchströmt und dabei an den Statorpolen 71 und der Spulenwicklung 8 vorbei strömt. Fastening areas 930, 940 on which the holding plates 93, 94 are connected to a plurality of the ribs 120 of the stator 12. This is done, for example, via the holding projections 123 of the ribs 120, see Figure 6. Stator poles 71 extend between the holding plates 93, 94, the entirety of which provides an iron core structure 7 of the stator. The stator poles 71 define a circumferentially extending winding space 80, in which a circumferentially extending coil winding 8 is arranged. It is provided that an air flow flowing through the cooling air channels 121 (see Figure 6) flows radially through the assemblies 9 in the area between the two holding plates 93, 94 and flows past the stator poles 71 and the coil winding 8.
Die die Statorpole 71 sind jeweils radial ausgerichtet. Sie weisen jeweils zwei radial ausgerichtete, in Umfangsrichtung beabstandete Seitenflächen 710, 720 auf, die beide durch einen Kühlluftstrom gekühlt werden. The stator poles 71 are each aligned radially. They each have two radially aligned, circumferentially spaced side surfaces 710, 720, both of which are cooled by a cooling air flow.
Die Spulenwicklung 8 besteht aus einzelnen Spulenwindungen 801 (siehe Figur 8), die ineinander übergehen und durch einen kontinuierlichen Wickeldraht gebildet sind. Die Spulenwicklung 8 umfasst dabei zwei axial beabstandete Wicklungspakete 81 , 82 in einem Teil-Wicklungsraum 80-1 und zwei axial beabstandete Wicklungspakete 83, 84 in einem Teil-Wicklungsraum 80-2, wobei die Wicklungspakete 81-84 jeweils sich längs in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte der Spulenwicklung 8 darstellen. Wie in der Figur 8 erkennbar, bilden die Wicklungspakete 81-84 eine Spulenwicklung 8, wobei die Figur 8 zusätzlich einen umgelenkten Abschnitt 85 der Spulenwicklung 8 darstellt, der die Wicklungspakete 81-84 verbindet. Ein entsprechender umgelenkter Abschnitt findet sich am anderen Ende der Spulenwicklung 8. The coil winding 8 consists of individual coil turns 801 (see Figure 8), which merge into one another and are formed by a continuous winding wire. The coil winding 8 includes two axially spaced winding packages 81, 82 in a partial winding space 80-1 and two axially spaced winding packages 83, 84 in a partial winding space 80-2, the winding packages 81-84 each having sections extending longitudinally in the circumferential direction the coil winding 8 represent. As can be seen in Figure 8, the winding packages 81-84 form a coil winding 8, with Figure 8 additionally showing a deflected section 85 of the coil winding 8, which connects the winding packages 81-84. A corresponding deflected section can be found at the other end of the coil winding 8.
Jeweils zwei der Wicklungspakete 81 , 82 und 83, 84 sind in axialer Richtung sowohl zueinander als auch zu den Halteplatten 93, 94 beabstandet, so dass sie an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite von Kühlluft umströmt werden können. Dies ist in der Figur 9 verdeutlicht. Danach bildet die Baugruppe 9 drei sich radial erstreckende und axial beabstandete Kühlluft-Strömungskanäle 67, 68, 69 zur Kühlung der Wicklungspakete 81 , 82 und 83, 84, wobei ein Kühlluft-Strömungskanal 67 angrenzend an die obere Halteplatte 93 verläuft, ein Kühlluft-Strömungskanal 68 im Bereich zwischen den Wicklungspaketen 81 , 83 und 82, 84 verläuft und ein Kühlluft-Strömungskanal 69 angrenzend an die untere Halteplatte 94 verläuft. Die Aufteilung der Wicklung in axial beabstandete Wicklungspakete 81-84 erhöht dabei die kühlbare Oberfläche der Wicklung. Dabei können in anderen Ausführungsvarianten auch mehr als zwei axial beabstandete Wicklungspakete vorgesehen sein. Auch kann alternativ auf axial beabstandete Wicklungspakete 81 , 82 und 83, 84 verzichtet werden, so dass in jedem Teil-Wicklungsraum 80-1 , 80-2 nur ein Wicklungspaket angeordnet ist. Je zwei Wicklungspakete 81 , 82 und 83, 84 können gemäß den Figuren 7 und 9 jeweils durch ein Fixationsmaterial 86 im Wicklungsraum 80-1 , 80-2 fixiert sein, wobei das Fixationsmaterial sich allerdings nur geringfügig in Umfangsrichtung erstreckt (und somit scheibenförmig bzw. plattenförmig ausgebildet ist), um eine Kühlung durch den Kühlluftstrom nicht zu beeinträchtigen. Two of the winding packages 81, 82 and 83, 84 are spaced apart in the axial direction both from each other and from the holding plates 93, 94, so that cooling air can flow around them on their top and bottom. This is illustrated in FIG. 9. The assembly 9 then forms three radially extending and axially spaced cooling air flow channels 67, 68, 69 for cooling the winding packages 81, 82 and 83, 84, with a cooling air flow channel 67 running adjacent to the upper holding plate 93, a cooling air flow channel 68 runs in the area between the winding packages 81, 83 and 82, 84 and a cooling air flow channel 69 runs adjacent to the lower holding plate 94. The division of the winding into axially spaced winding packages 81-84 increases the coolable surface of the winding. In other embodiment variants, more than two axially spaced winding packages can also be provided. Alternatively, axially spaced winding packages 81, 82 and 83, 84 can be dispensed with, so that only one winding package is arranged in each partial winding space 80-1, 80-2. 7 and 9, two winding packages 81, 82 and 83, 84 can each be fixed in the winding space 80-1, 80-2 by a fixation material 86, although the fixation material only extends slightly in the circumferential direction (and is therefore disk-shaped or is plate-shaped) in order not to impair cooling by the cooling air flow.
Es wird darauf hingewiesen, dass zur Vermeidung eines physischen Kontakts der Spulenwicklung 8 mit den Statorpolen 71 zusätzlich eine mechanische Schutzschicht auf die Statorpole 71 auf deren dem Wicklungsraum 80-1 , 80-2 zugewandten Seite aufgebracht sein kann, beispielsweise ein Aramidpapier analog zur Verwendung von Nutpapieren in der Nut von Radialflussmaschinen. It should be noted that in order to avoid physical contact of the coil winding 8 with the stator poles 71, a mechanical protective layer can additionally be applied to the stator poles 71 on the side facing the winding space 80-1, 80-2, for example an aramid paper analogous to the use of Groove papers in the groove of radial flow machines.
Erneut Bezug nehmend auf die Figur 7 ist zur Realisierung der Teil-Wicklungsräume 80-1 , 80-2 eine besondere Anordnung der Statorpole 71 vorgesehen. So sind die Statorpole 71 in vier Umfangsreihen 71-1 , 71-2, 71-3, 71-4 angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Umfangsreihen 71-1 , 71-2 und 71-3, 71-4 einander zugeordnet sind und einen Teil- Wicklungsraum 80-1 , 80-2 bilden. Weiter ist vorgesehen, dass die Statorpole 71 von jeweils zwei einander zugeordneten Umfangsreihen 71-1 , 71-2 und 71-3, 71-4 jeweils im Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind. Referring again to FIG. 7, a special arrangement of the stator poles 71 is provided to realize the partial winding spaces 80-1, 80-2. The stator poles 71 are arranged in four circumferential rows 71-1, 71-2, 71-3, 71-4, with two of the circumferential rows 71-1, 71-2 and 71-3, 71-4 being assigned to each other and form a partial winding space 80-1, 80-2. It is further provided that the stator poles 71 of two mutually assigned circumferential rows 71-1, 71-2 and 71-3, 71-4 are each arranged offset from one another in the circumferential direction.
Weiter sind die Statorpole 71 gebogen. Sie sind beispielsweise C-förmig gebogen. Dabei sind die Statorpole 71 der jeweils radial inneren Umfangsreihe 71-1 , 71-3 von radial außen betrachtet konkav gebogen und sind die Statorpole 71 jeweils der radial äußeren Umfangsreihe 71-2, 71-4 von radial außen betrachtet konvex gebogen, so dass ihre einander zugewandten Abschnitte gemeinsam die Teil-Wicklungsräume 80-1 , 80-2 definieren. Dabei begrenzen die Statorpole 71 der jeweils zwei Reihen die Teil- Wicklungsräume quer zur Umfangsrichtung. Die Statorpole 71 sind hierzu in den einander zugeordneten Umfangsreihen 71-1 , 71-2 und 71-3, 71-4 in umgekehrter Ausrichtung angeordnet. The stator poles 71 are also bent. For example, they are bent in a C shape. The stator poles 71 of each radially inner circumferential row 71-1, 71-3 are bent concavely when viewed from the radial outside and the stator poles 71 of each of the radially outer circumferential rows 71-2, 71-4 are bent convexly when viewed from the radially outside, so that their Mutually facing sections together define the partial winding spaces 80-1, 80-2. The stator poles 71 of each two rows delimit the partial winding spaces transversely to the circumferential direction. For this purpose, the stator poles 71 are arranged in the opposite orientation in the mutually assigned circumferential rows 71-1, 71-2 and 71-3, 71-4.
Weiter ist vorgesehen, dass die Enden 72, 73 der Statorpole 71 Polköpfe bilden (obere Polköpfe und untere Polköpfe). Die Enden 72, 73 grenzen an die Permanentmagnete 5 der Figur 8 an und sind von diesen nur durch einen Luftspalt getrennt (entsprechend dem Luftspalt 131 der Figur 1). Hierzu ist vorgesehen, dass die Enden 72, 73 bzw. Polköpfe jeweils in einer der Halteplatten 93, 94 angeordnet sind und bündig mit deren Außenseiten 931 , 941 abschließen. Dementsprechend sind in den Figuren 7 bis 9 die oberen Enden 72 der Statorpole 71 in der Ebene der Außenseite 931 der oberen Halteplatte 93 zu erkennen. It is further provided that the ends 72, 73 of the stator poles 71 form pole heads (upper pole heads and lower pole heads). The ends 72, 73 adjoin the permanent magnets 5 of FIG. 8 and are separated from them only by an air gap (corresponding to the air gap 131 of FIG. 1). For this purpose, it is provided that the ends 72, 73 or pole heads are each arranged in one of the holding plates 93, 94 and flush with their outer sides 931, 941 complete. Accordingly, in Figures 7 to 9, the upper ends 72 of the stator poles 71 can be seen in the plane of the outside 931 of the upper holding plate 93.
In jeder Rotor-Stator-Baugruppe 1110, 1120 der Figur 6 sind mehrere Baugruppen 9 vorgesehen, die in Umfangsrichtung einander anschließen. Beispielsweise sind je Rotor- Stator-Baugruppe 1110, 1120 drei Baugruppen 9 vorgesehen, wobei die Spulenwicklung einer Baugruppe jeweils mit einer Phase einer dreiphasigen Wechselspannung beaufschlagt sind. In each rotor-stator assembly 1110, 1120 of Figure 6, several assemblies 9 are provided, which connect to one another in the circumferential direction. For example, three assemblies 9 are provided for each rotor-stator assembly 1110, 1120, with the coil winding of one assembly each being supplied with one phase of a three-phase alternating voltage.
Die Statorpole 71 können beispielsweise durch laminierten Metallbleche gebildet sein. The stator poles 71 can be formed, for example, by laminated metal sheets.
Im Folgenden wird anhand der Figuren 10 bis 17 das Herstellungsverfahren erläutert, mit dem die Statorpole 71 zur Bildung von Wicklungsräumen mit den Halteplatten 93, 94 verbunden werden. The manufacturing process with which the stator poles 71 are connected to the holding plates 93, 94 to form winding spaces is explained below with reference to FIGS. 10 to 17.
Gemäß der Figur 10 werden zwei Reihen von Statorpolen 71 zunächst über ein Spritzgussverfahren mit der einen Halteplatte 94 fest verbunden und in diese integriert. Die Halteplatte 94 ist bezogen auf die elektrische Maschine der Figuren 1-6 die axial hintere Halteplatte. Sie wird im Folgenden auch als erste Halteplatte oder untere Halteplatte bezeichnet. According to Figure 10, two rows of stator poles 71 are first firmly connected to one holding plate 94 via an injection molding process and integrated into it. The holding plate 94 is the axially rear holding plate in relation to the electrical machine of Figures 1-6. It is also referred to below as the first holding plate or lower holding plate.
Dabei werden die Statorpole der Reihen 71-1 und 71-3 mit der ersten Halteplatte 94 verbunden. Dies erfolgt über ein Spritzgussverfahren, bei dem in einem Schritt die erste Halteplatte 94 gebildet und gleichzeitig die einen Enden der Statorpole 71 mit der Halteplatte 94 verbunden werden. Das entsprechende Spritzgussverfahren ist in den Figuren 14 und 15 schematisch dargestellt. Gemäß der oberen Hälfte der Figur 14 werden die Statorpole 71 in zwei Reihen 71-1 , 71-3 angeordnet. Die Statorpole 71 weisen eine näherungsweise C-förmige Ausgestaltung auf, wobei sie einen geraden Mittelabschnitt 715 und zwei davon abgewinkelte Abschnitte 716, 717 aufweisen. Die abgewickelten Abschnitte 716, 717 bilden dabei die zwei Enden 72, 73 der Statorpole. The stator poles of rows 71-1 and 71-3 are connected to the first holding plate 94. This is done using an injection molding process in which the first holding plate 94 is formed in one step and at the same time one end of the stator poles 71 is connected to the holding plate 94. The corresponding injection molding process is shown schematically in Figures 14 and 15. According to the upper half of Figure 14, the stator poles 71 are arranged in two rows 71-1, 71-3. The stator poles 71 have an approximately C-shaped configuration, having a straight middle section 715 and two sections 716, 717 angled therefrom. The unwound sections 716, 717 form the two ends 72, 73 of the stator poles.
Die Statorpole 71 werden in eine Matrize 910 einer Spritzgießvorrichtung eingelegt. Die Matrize 110 bildet das Negativ der Außenform für die erste Halteplatte 94. Sie weist dabei Aussparungen 911 in Bereichen auf, die die einen Enden 73 der Statorpole 71 aufnehmen und Erhebungen 912 in Bereichen auf, die nach der Herstellung Aussparungen 95 in der Halteplatte 94 bilden. Dieses ist weitergehend in der Figur 15 erkennbar. Die Figur 15 zeigt die Statorpole 71 , wie sie in den Aussparungen 911 der Matrize 910 angeordnet sind. Dabei ragen die Enden 73 der abgewinkelten, schräg verlaufenden Abschnitte 717 in die entsprechende Aussparungen 911 der Matrize 910. Grundsätzlich kann dabei auch ein anderer Verlauf der Enden 73 der Statorpole 71 vorgesehen sein. Sie verlaufen allerdings nicht lediglich senkrecht zur Halteplatte 94, da in einem solchen Fall beim Umspritzen mit Spritzgussmaterial kein Formschluss entstehen würde. The stator poles 71 are inserted into a die 910 of an injection molding device. The die 110 forms the negative of the outer shape for the first holding plate 94. It has recesses 911 in areas that accommodate one end 73 of the stator poles 71 and elevations 912 in areas that form recesses 95 in the holding plate 94 after production . This can be seen further in Figure 15. Figure 15 shows the stator poles 71 as they are arranged in the recesses 911 of the die 910. The ends 73 of the angled, oblique sections 717 protrude into the corresponding recesses 911 of the die 910. In principle, a different course of the ends 73 of the stator poles 71 can also be provided. However, they do not just run perpendicular to the holding plate 94, since in such a case no positive connection would occur when overmolding with injection molding material.
Für den Spritzgießvorgang wird ein Deckel 915 auf die Matrize 910 gesetzt. Damit der eingespritzte Kunststoff in den Bereichen X nicht zwischen die Abschnitte 717, 716 der Statorpole 71 eindringen kann, werden zwischen die Abschnitte 717, 716 Scheiben 917 eingesetzt, die die Lücke im Bereich X schließen. Anschließend kann der Kunststoff eingespritzt werden. Dabei werden die Enden 73 der Statorpole 71 formschlüssig mit dem Spritzgussmaterial umspritzt, das gleichzeitig die erste Halteplatte 94 bildet (die in der Figur 15 dargestellt ist). A cover 915 is placed on the die 910 for the injection molding process. So that the injected plastic cannot penetrate between the sections 717, 716 of the stator poles 71 in the areas The plastic can then be injected. The ends 73 of the stator poles 71 are positively molded with the injection molding material, which at the same time forms the first holding plate 94 (which is shown in FIG. 15).
In der Figur 14 unten ist in perspektivischer Ansicht von unten die fertig hergestellte erste Halteplatte 94 mit den integrierten Enden 73 der Statorpole 71 dargestellt. So sind die beiden Reihen 71-1 , 71-3 von Statorpolen 71 fest mit der Halteplatte 94 verbunden. Die Enden 73 schließen dabei bündig mit der Außenseite 941 der ersten Halteplatte 94 ab. Sie sind mit dem Spritzgussmaterial der ersten Halteplatte 94 umspritzt. In Figure 14 below, the finished first holding plate 94 with the integrated ends 73 of the stator poles 71 is shown in a perspective view from below. The two rows 71-1, 71-3 of stator poles 71 are firmly connected to the holding plate 94. The ends 73 are flush with the outside 941 of the first holding plate 94. They are overmolded with the injection molding material of the first holding plate 94.
Weiter sind zwei Reihen 95-2, 95-4 von Aussparungen 95 erkennbar, die dazu dienen, die einen Enden der beiden anderen Reihen 71-2, 71-4 von Statorpolen 71 aufzunehmen, wobei diese einen Enden in die erste Halteplatte 94 eingesteckt werden. Die Statorpole 71 der Reihen 71-2, 71-4 sind nämlich an ihren anderen Ende fest mit der anderen Halteplatte 93 verbunden, wie anhand der Figur 12 erläutert wird. Furthermore, two rows 95-2, 95-4 of recesses 95 can be seen, which serve to accommodate one end of the other two rows 71-2, 71-4 of stator poles 71, with these one ends being inserted into the first holding plate 94 . The stator poles 71 of the rows 71-2, 71-4 are firmly connected at their other ends to the other holding plate 93, as is explained with reference to FIG. 12.
Bevor auf die Figur 12 eingegangen wird, wird darauf hingewiesen, dass gemäß der Figur 11 die Spulenwicklung 8 an den mit der ersten Halteplatte 94 verbundenen Statorpolen 71 angeordnet wird. Wie der Draufsicht auf die Halteplatte 94 in der Figur 11 rechts entnommen werden kann, weist die Spulenwicklung 8 zwei jeweils sich in Umfangsrichtung bzw. Längsrichtung erstreckende Abschnitte 802, 803 auf, die jeweils in einem der späteren Teil-Wicklungsräume 80-1 , 80-2 angeordnet sind. Die sich längs erstreckenden Abschnitte 802, 803 sind an den umfangsseitigen Enden umgebogen und bilden dort umgelenkte Abschnitte 85. Die Spulenwicklung 8 ist durch einen kontinuierlichen, mit einer Isolationsschicht versehen Wicklungsdraht gebildet, der eine Vielzahl von Spulenwindungen der Spulenwicklung 8 bildet. Before going into Figure 12, it should be noted that, according to Figure 11, the coil winding 8 is arranged on the stator poles 71 connected to the first holding plate 94. As can be seen from the top view of the holding plate 94 in FIG. 2 are arranged. The longitudinally extending sections 802, 803 are bent at the circumferential ends and form deflected sections 85 there. The coil winding 8 is formed by a continuous, with a Insulating layer provided winding wire is formed, which forms a plurality of coil turns of the coil winding 8.
Gemäß der Figur 12 werden zwei weitere Reihen von Statorpolen 71 ebenfalls über ein Spritzgussverfahren mit der anderen Halteplatte 93 fest verbunden und in diese integriert. Die Halteplatte 93 ist bezogen auf die elektrische Maschine der Figuren 1-6 die axial vordere Halteplatte. Sie wird im Folgenden auch als zweite Halteplatte oder obere Halteplatte bezeichnet. According to Figure 12, two further rows of stator poles 71 are also firmly connected to the other holding plate 93 via an injection molding process and integrated into it. The holding plate 93 is the axially front holding plate in relation to the electrical machine of Figures 1-6. It is also referred to below as the second holding plate or upper holding plate.
Dabei werden die Statorpole der Reihen 71-2 und 71-4 mit der zweiten Halteplatte 93 verbunden. Dies erfolgt über ein Spritzgussverfahren, bei dem in einem Schritt die erste Halteplatte 93 gebildet und gleichzeitig die einen Enden der Statorpole 71 mit der Halteplatte 93 verbunden werden. Das entsprechende Spritzgussverfahren erfolgt vollständig analog zu der in Bezug auf die Figuren 14 und 15 erläuterten Herstellung der ersten Halteplatte 94 bei gleichzeitiger Integration der Enden der Statorpole. The stator poles of rows 71-2 and 71-4 are connected to the second holding plate 93. This is done using an injection molding process in which the first holding plate 93 is formed in one step and at the same time one end of the stator poles 71 is connected to the holding plate 93. The corresponding injection molding process is carried out completely analogously to the production of the first holding plate 94 explained with reference to FIGS. 14 and 15, with simultaneous integration of the ends of the stator poles.
Wie der rechten Darstellung der Figur 12 entnommen werden kann, bildet die zweite Halteplatte 93 dabei zwei Reihen 95-1 , 95-3 von Aussparungen 95, die dazu dienen, die anderen Enden 72 der Statorpole 71 der beiden Reihen 71-1 , 71-3 aufzunehmen, die gemäß der Figur 10 mit der ersten Halteplatte 94 verbunden sind, wobei diese Enden 72 in die zweite Halteplatte 93 eingesteckt werden. 12, the second holding plate 93 forms two rows 95-1, 95-3 of recesses 95, which serve to hold the other ends 72 of the stator poles 71 of the two rows 71-1, 71-. 3, which are connected to the first holding plate 94 according to FIG. 10, these ends 72 being inserted into the second holding plate 93.
Die Figur 13 zeigt die fertig hergestellte Baugruppe, wobei die beiden Halteplatten 94, 93 parallel zueinander angeordnet sind und dabei die Statorpole 71 der jeweiligen Halteplatte sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte erstrecken. Es werden durch die insgesamt vier Reihen von Statorpolen die beiden Teil-Wicklungsräume 80-1 , 80-2 gebildet, wobei jeweils zwei Reihen 71-1 , 71-2 bzw. 71-3, 71-4 von Statorpolen 71 einander zugeordnet sind und zwischen sich den jeweiligen Teil-Wicklungsraum 80-1 bzw. 80-2 bilden. Dabei sind die Statorpole 71 der Reihen 71-1 und 71-3 wie erläutert in einer Ansicht von radial außen betrachtet konkav gebogen. Die Statorpole 71 der Reihen 72-2 und 71-4 sind in der Ansicht von radial außen konvex gebogen. Figure 13 shows the finished assembly, with the two holding plates 94, 93 being arranged parallel to one another and the stator poles 71 of the respective holding plate extending in the direction of the other holding plate. The two partial winding spaces 80-1, 80-2 are formed by the total of four rows of stator poles, with two rows 71-1, 71-2 or 71-3, 71-4 of stator poles 71 being assigned to each other and between them form the respective partial winding space 80-1 or 80-2. The stator poles 71 of the rows 71-1 and 71-3 are concavely curved as explained when viewed from the radial outside. The stator poles 71 of the rows 72-2 and 71-4 are convexly curved when viewed from the radial outside.
Die Statorpole 71 jeder Reihe sind somit an ihrem einen Ende 73, 72 fest mit der einen Halteplatte verbunden und ragen an ihrem anderen Ende 72, 73 in eine Aussparung 95 der anderen Halteplatte. Da wird darauf hingewiesen, dass die Spulenwicklung 8 abschnittsweise durch Fixationsscheiben 86 in den Teil-Wicklungsräumen 80-1 , 80-2 fixiert sein kann, wobei die Fixationsscheiben 86 die einzelnen Spulenwindungen 801 halten und sich dabei jeweils an den Statorpolen 71 einer der Reihen abstützen, die den Wicklungsraum begrenzen. The stator poles 71 of each row are thus firmly connected to one holding plate at one end 73, 72 and protrude at their other end 72, 73 into a recess 95 in the other holding plate. It should be noted that the coil winding 8 can be fixed in sections by fixation disks 86 in the partial winding spaces 80-1, 80-2, with the fixation disks 86 holding the individual coil turns 801 and each being supported on the stator poles 71 of one of the rows , which limit the winding space.
Die Figur 16 zeigt ein Ablaufdiagramm eines ersten Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe entsprechend den Figuren 7-15. Zunächst werden in einem ersten Schritt 161 sämtliche Statorpole mindestens einer Reihe an ihren ersten Enden 73 mit der ersten Halteplatte 94 im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die erste Halteplatte 94 hergestellt wird, verbunden. Dies erfolgt beispielsweise entsprechend den Figuren 14 und 15. Weiter werden gemäß Schritt 162 sämtliche Statorpole mindestens einer zugeordneten Reihe an ihren zweiten Enden 72 mit der zweiten Halteplatte 93 ebenfalls im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die zweite Halteplatte 93 hergestellt wird, verbunden. Auch dies erfolgt beispielsweise entsprechend den Figuren 14 und 15. Figure 16 shows a flow chart of a first method for producing an assembly corresponding to Figures 7-15. First, in a first step 161, all stator poles of at least one row are connected at their first ends 73 to the first holding plate 94 as part of an injection molding process in which the first holding plate 94 is produced. This is done, for example, according to Figures 14 and 15. Furthermore, according to step 162, all stator poles of at least one assigned row are connected at their second ends 72 to the second holding plate 93, also as part of an injection molding process in which the second holding plate 93 is produced. This is also done, for example, in accordance with Figures 14 and 15.
Die Spulenwicklung wird gemäß Schritt 163 an den mit der ersten Halteplatte 94 oder an den mit der zweiten Halteplatte 93 verbundenen Statorpolen 71 angeordnet. Dies erfolgt beispielsweise über die erwähnten Fixationsscheiben 86, die sich an den entsprechenden Statorpolen abstützen. The coil winding is arranged according to step 163 on the stator poles 71 connected to the first holding plate 94 or to the second holding plate 93. This is done, for example, via the fixation disks 86 mentioned, which are supported on the corresponding stator poles.
Anschließend werden gemäß Schritt 164 die beiden Halteplatten 94, 93 parallel zueinander angeordnet derart, dass die Statorpole 71 der jeweiligen Halteplatte sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte erstrecken und dabei zwischen sich mindestens einen Wicklungsraum ausbilden, der die Spulenwicklung 8 bzw. einen Abschnitt 802, 803 der Spulenwicklung aufnimmt. Subsequently, according to step 164, the two holding plates 94, 93 are arranged parallel to one another in such a way that the stator poles 71 of the respective holding plate extend in the direction of the other holding plate and thereby form at least one winding space between them, which contains the coil winding 8 or a section 802, 803 takes up the coil winding.
Weiter ist gemäß Schritt 165 vorgesehen, dass die beiden Enden 73, 72 der Statorpole 71 jeweils in einer der Halteplatten angeordnet sind, wobei die Statorpole 71 an ihrem einen Ende fest mit einer der Halteplatten verbunden und an ihrem anderen Ende in entsprechende Aussparungen 95 in der anderen der Halteplatten eingesteckt sind. Dabei kann in Ausgestaltungen vorgesehen sein, dass die in jeweils eine Aussparung 95 eingesteckten Enden der Statorpole 61 zusätzlich beispielsweise mit einem Klebstoff in der jeweiligen Aussparung 95 fixiert sind. Furthermore, according to step 165, it is provided that the two ends 73, 72 of the stator poles 71 are each arranged in one of the holding plates, the stator poles 71 being firmly connected at one end to one of the holding plates and at their other end in corresponding recesses 95 in the other of the retaining plates are inserted. It can be provided in embodiments that the ends of the stator poles 61 inserted into a respective recess 95 are additionally fixed in the respective recess 95, for example with an adhesive.
Die Figur 17 stellt ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zur Herstellung einer Baugruppe entsprechend den Figuren 7-15 dar. Gemäß Schritt 171 werden zunächst sämtliche Statorpole 71 mindestens eine Reihe an ihren ersten Enden 73 mit der ersten Halteplatte 94 verbunden. Diese Verbindung kann, muss aber nicht mittels Spritzgusstechnik entsprechend den Figuren 14 und 15 erfolgen. Grundsätzlich sind auch andere Verbindungstechniken möglich und ist es dabei auch möglich, dass die einzelnen Statorpole 71 individuell und sequenziell mit der ersten Halteplatte 94 verbunden werden. 17 shows a flowchart of a further method for producing an assembly according to FIGS. 7-15. According to step 171, all stator poles 71 are initially at least one row at their first ends 73 with the first Holding plate 94 connected. This connection can, but does not have to, be made using injection molding technology as shown in Figures 14 and 15. In principle, other connection techniques are also possible and it is also possible for the individual stator poles 71 to be connected individually and sequentially to the first holding plate 94.
Weiter erfolgt in Schritt 172 ein Verbinden sämtlicher Statorpole mindestens einer zugeordneten Reihe an ihren zweiten Enden 72 mit der zweiten Halteplatte 93. Auch hier gilt, dass diese Verbindung mittels Spritzgusstechnik erfolgen kann, aber nicht muss. Grundsätzlich sind auch hier andere Verbindungstechniken möglich einschließlich einer individuellen und sequenziellen Verbindung der einzelnen Statorpole 71 mit der zweiten Halteplatte 93. Furthermore, in step 172, all stator poles of at least one assigned row are connected at their second ends 72 to the second holding plate 93. Here too, this connection can be made using injection molding technology, but does not have to be. In principle, other connection techniques are also possible here, including an individual and sequential connection of the individual stator poles 71 to the second holding plate 93.
Die weiteren Schritte 173-175 entsprechen den Schritten 163-165, so dass auf die entsprechenden Ausführungen zu den Schritten 163-165 Bezug genommen wird. The further steps 173-175 correspond to steps 163-165, so that reference is made to the corresponding statements on steps 163-165.
Bei dem Verfahren gemäß der Figur 17 steht im Vordergrund, dass die Spulenwicklung an den mit einer der Halteplatten verbundenen Statorpolen angeordnet wird, bevor die Wicklungsräume bzw. Teil-Wicklungsräume durch jeweils zwei einander zugeordnete Reihen von Statorpolen gebildet werden, die an den axial beabstandeten Halteplatten angeordnet sind. Bei dem Verfahren gemäß der Figur 16 steht das Verfahren der Verbindung der Statorpole einer Reihe mit der jeweiligen Halteplatte in einem Arbeitsschritt durch Spritzgusstechnik im Vordergrund. 17, the focus is on the coil winding being arranged on the stator poles connected to one of the holding plates before the winding spaces or partial winding spaces are formed by two rows of stator poles assigned to each other, which are on the axially spaced holding plates are arranged. In the method according to FIG. 16, the focus is on the method of connecting the stator poles of a row to the respective holding plate in one step using injection molding technology.
Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen. It is to be understood that the invention is not limited to the embodiments described above and various modifications and improvements may be made without departing from the concepts described herein. It should also be noted that any of the features described can be used separately or in combination with any other features, provided they are not mutually exclusive. The disclosure extends to and includes all combinations and subcombinations of one or more features described herein. If ranges are defined, they include all values within these ranges as well as all sub-ranges that fall within a range.

Claims

Patentansprüche Patent claims
1 . Baugruppe für eine elektrische Maschine, die aufweist: eine Spulenwicklung (8) mit einer Mehrzahl von Spulenwindungen (801),1 . Assembly for an electrical machine, comprising: a coil winding (8) with a plurality of coil turns (801),
Statorpole (7) eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandeten Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) zwischen sich einen Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) zur Aufnahme der Spulenwicklung (8) oder eines Abschnitts (802, 803) der Spulenwicklung (8) definieren, und wobei jeder Statorpol (7) ein erstes Ende (73) und ein zweites Ende (72) aufweist, axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten (94, 93), wobei die Statorpole (71) sich zwischen den Halteplatten (94, 93) erstrecken, Stator poles (7) of a stator, which are arranged in at least two rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) assigned to one another and spaced apart from one another, with two rows (71-1, 71-4) assigned to each other. 2; 71-3, 71-4) define between them a winding space (80, 80-1, 80-2) for receiving the coil winding (8) or a section (802, 803) of the coil winding (8), and each Stator pole (7) has a first end (73) and a second end (72), axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates (94, 93), the stator poles (71) being between the holding plates (94, 93) extend,
- wobei sämtlicher Statorpole (71) mindestens einer der Reihen (71-1 , 71-3) an ihren ersten Enden (73) mit einem Spritzgussmaterial umspritzt sind, das die erste Halteplatte (94) bildet. - All stator poles (71) of at least one of the rows (71-1, 71-3) are encapsulated at their first ends (73) with an injection molding material which forms the first holding plate (94).
2. Baugruppe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Statorpole (71) mindestens einer der Reihe zugeordneten Reihe (71-2, 71-4) an ihren zweiten Enden (72) mit einem Spritzgussmaterial umspritzt sind, das die zweite Halteplatte (93) bildet. 2. Assembly according to claim 1, characterized in that all stator poles (71) of at least one row (71-2, 71-4) assigned to the row are encapsulated at their second ends (72) with an injection molding material which covers the second holding plate (93 ) forms.
3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) von zwei einander zugeordneten Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) versetzt zueinander angeordnet sind. 3. Assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the stator poles (71) of two mutually assigned rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) are arranged offset from one another.
4. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) jeweils gebogen ausgebildet sind, wobei die zwei einander zugeordneten Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) von Statorpolen (71) radial beabstandet sind, wobei die radiale Richtung sich auf die Drehachse einer elektrischen Maschine bezieht, in der die Baugruppe anordbar ist, die Statorpole (71) der radial inneren Reihe (71-1 , 71-3) von radial außen betrachtet konkav gebogen sind und die Statorpole (71) der radial äußeren Reihe (71-2, 71-4) von radial außen betrachtet konvex gebogen sind, so dass ihre einander zugewandten Abschnitte gemeinsam den Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) definieren, wobei sie den Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) quer zu einer Umfangsrichtung, entlang der sich die Statorwicklung erstreckt, begrenzen. 4. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the stator poles (71) are each curved, the two rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) of stator poles (71 ) are radially spaced, the radial direction relating to the axis of rotation of an electrical machine in which the assembly can be arranged, the stator poles (71) of the radially inner row (71-1, 71-3) are concavely curved when viewed from the radially outside and the stator poles (71) of the radially outer row (71-2, 71-4) are convexly curved when viewed from the radially outside, so that their mutually facing sections together define the winding space (80, 80-1, 80-2), where they limit the winding space (80, 80-1, 80-2) transversely to a circumferential direction along which the stator winding extends.
5. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) einen geraden Mittelabschnitt (715) und zwei davon abgewinkelte Abschnitte (716, 717) aufweisen, die jeweils ein Ende (72, 73) der Statorpole (71) bilden. 5. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the stator poles (71) have a straight middle section (715) and two sections (716, 717) angled therefrom, each of which has one end (72, 73) of the stator poles (71). form.
6. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) sämtlicher Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) in identischer Weise ausgebildet und die Statorpole (71) der einander zugeordneten Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) in umgekehrter Ausrichtung angeordnet sind. 6. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the stator poles (71) of all rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) are designed in an identical manner and the stator poles (71) of those assigned to one another Rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) are arranged in reverse orientation.
7. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) in mindestens vier Reihen (71-1 , 71-2, 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) einander zugeordnet sind und einen Teil-Wicklungsraum (80-1 , 80-2) bilden, wobei die Teil-Wicklungsräume (80- 1 , 80-2) radial beabstandet im Umfangsrichtung verlaufen, und wobei in den Teil- Wicklungsräumen (80-1 , 80-2) jeweils sich in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) angeordnet sind. 7. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the stator poles (71) are arranged in at least four rows (71-1, 71-2, 71-3, 71-4), with two of the rows (71- 1, 71-2; 71-3, 71-4) are assigned to each other and form a partial winding space (80-1, 80-2), the partial winding spaces (80-1, 80-2) being radially spaced apart Circumferential direction, and wherein sections (802, 803) of the coil winding (8) extending in the circumferential direction are arranged in the partial winding spaces (80-1, 80-2).
8. Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden (73, 72) der Statorpole (71) jeweils in einer der Halteplatten (94, 93) angeordnet sind, wobei die Statorpole (71) an ihrem einen Ende (73) fest mit einer der Halteplatten (83) verbunden und an ihrem anderen Ende (72) in entsprechende Aussparungen (95) in der anderen der Halteplatten (93) eingesteckt sind. 8. Assembly according to one of the preceding claims, characterized in that both ends (73, 72) of the stator poles (71) are each arranged in one of the holding plates (94, 93), the stator poles (71) being at one end (73 ) are firmly connected to one of the holding plates (83) and are inserted at their other end (72) into corresponding recesses (95) in the other of the holding plates (93).
9. Elektrische Maschine, die aufweist: einen mit Permanentmagneten (5) versehenen Rotor (11), der eine Drehachse (110) aufweist, die eine axiale Richtung, eine radiale Richtung und eine Umfangsrichtung definiert, einen Stator (12), der als aktive Bestandteile Statorpole (71) und eine Spulenwicklung (8) umfasst, wobei der Stator (12) als Ringstruktur mit einer Vielzahl von Rippen (120) ausgebildet ist, die in Umfangsrichtung aneinander angrenzen, die aktiven Bestandteile (71 , 8) des Stators (12) durch Baugruppen gemäß Anspruch 1 gebildet sind, und die Baugruppen durch die Rippen (120) der Ringstruktur gehalten und positioniert sind. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (11) axial beabstandete Außenwände (111 , 112, 114) umfasst, die jeweils Permanentmagnete (5) aufweisen oder integrieren, wobei die Baugruppen jeweils in ein Volumen (122) zwischen den axial beabstandeten Außenwänden (111 , 112, 114) des Rotors (11) radial hineinragen. Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe für eine elektrische Maschine, wobei die Baugruppe umfasst: eine Spulenwicklung (8) mit einer Mehrzahl von Spulenwindungen (801),9. Electric machine, which has: a rotor (11) provided with permanent magnets (5), which has an axis of rotation (110) which defines an axial direction, a radial direction and a circumferential direction, a stator (12), which is active Components stator poles (71) and a coil winding (8), the stator (12) being designed as a ring structure with a plurality of ribs (120) which adjoin one another in the circumferential direction, the active components (71, 8) of the stator (12 ) are formed by assemblies according to claim 1, and the assemblies are held and positioned by the ribs (120) of the ring structure. Electrical machine according to claim 9, characterized in that the rotor (11) comprises axially spaced outer walls (111, 112, 114), each of which has or integrates permanent magnets (5), the assemblies each being in a volume (122) between the axially spaced outer walls (111, 112, 114) of the rotor (11) protrude radially. Method for producing an assembly for an electrical machine, the assembly comprising: a coil winding (8) with a plurality of coil turns (801),
Statorpole (7) eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandeten Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) zwischen sich einen Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) zur Aufnahme der Spulenwicklung (8) oder eines Abschnitts (802, 803) der Spulenwicklung (8) definieren, und wobei jeder Statorpol (7) ein erstes Ende (73) und ein zweites Ende (72) aufweist, axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten (94, 93), wobei die Statorpole (71) sich zwischen den Halteplatten (94, 93) erstrecken, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Stator poles (7) of a stator, which are arranged in at least two rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) assigned to one another and spaced apart from one another, with two rows (71-1, 71-4) assigned to each other. 2; 71-3, 71-4) define between them a winding space (80, 80-1, 80-2) for receiving the coil winding (8) or a section (802, 803) of the coil winding (8), and each Stator pole (7) has a first end (73) and a second end (72), axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates (94, 93), the stator poles (71) being between the holding plates (94, 93), the method comprising the steps:
- Verbinden (161) sämtlicher Statorpole mindestens einer Reihe (71-1 , 71-3) an ihren ersten Enden (73) mit der ersten Halteplatte (94) im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die erste Halteplatte (94) hergestellt wird. Verfahren nach Anspruch 11 , gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Verbindens (162) sämtlicher Statorpole (71) mindestens einer zugeordneten Reihe (71-2, 71-4) an ihren zweiten Enden (72) mit der zweiten Halteplatte (93) im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die zweite Halteplatte (93) hergestellt wird. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenwicklung (8) an den mit der ersten Halteplatte (94) oder den mit der zweiten Halteplatte (93) verbundenen Statorpolen (71) angeordnet wird, bevor der Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) zur Aufnahme der Spulenwicklung (8) gebildet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) in vier Reihen (71-1 , 71-2, 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) einander zugeordnet sind und einen Teil- Wicklungsraum (80-1 , 80-2) bilden, wobei die Teil-Wicklungsräume (80-1 , 80-2) radial beabstandet im Umfangsrichtung verlaufen, wobei in den Teil-Wicklungsräumen (80- 1 , 80-2) jeweils sich in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) angeordnet sind, und wobei das Verfahren umfasst: - Connecting (161) all stator poles of at least one row (71-1, 71-3) at their first ends (73) to the first holding plate (94) as part of an injection molding process in which the first holding plate (94) is produced. Method according to claim 11, characterized by the further step of connecting (162) all stator poles (71) of at least one associated row (71-2, 71-4) at their second ends (72) with the second holding plate (93) in the context of a Injection molding process in which the second holding plate (93) is produced. Method according to claim 11 or 12, characterized in that the coil winding (8) is arranged on the stator poles (71) connected to the first holding plate (94) or to the second holding plate (93) before the winding space (80, 80- 1, 80-2) is formed to accommodate the coil winding (8). Method according to one of claims 11 to 13, characterized in that the stator poles (71) are arranged in four rows (71-1, 71-2, 71-3, 71-4), with two of the rows (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) are assigned to each other and form a partial winding space (80-1, 80-2), the partial winding spaces (80-1, 80-2) being spaced radially in the circumferential direction run, with the partial winding spaces (80- 1, 80-2) sections (802, 803) of the coil winding (8) each extending in the circumferential direction are arranged, and the method comprises:
- Verbinden sämtlicher Statorpole (71) von zwei der Reihen (71-1 , 71-3) an ihren ersten Enden (73) im Rahmen eines Spritzgussprozesses mit der ersten Halteplatte (94), - Connecting all stator poles (71) of two of the rows (71-1, 71-3) at their first ends (73) to the first holding plate (94) as part of an injection molding process,
- Verbinden sämtlicher Statorpole (71) der beiden anderen Reihen (71-2, 71-4) an ihren zweiten Enden (72) im Rahmen eines Spritzgussprozesses mit der zweiten Halteplatte (93), - Connecting all stator poles (71) of the other two rows (71-2, 71-4) at their second ends (72) to the second holding plate (93) as part of an injection molding process,
- Anordnen zweier Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) an den mit der ersten Halteplatte (94) oder den mit der zweiten Halteplatte (93) verbundenen zwei Reihen von Statorpolen (71), - Arranging two sections (802, 803) of the coil winding (8) on the two rows of stator poles (71) connected to the first holding plate (94) or to the second holding plate (93),
- Anordnung der beiden Halteplatten (94, 93) parallel zueinander derart, dass die Statorpole (71) der jeweiligen Halteplatte (94, 93) sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte (93, 94) erstrecken und dabei zwischen sich zwei Teil- Wicklungsräume (80-1 , 80-2) ausbilden, die jeweils einen der zwei Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) aufnehmen. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden (73, 72) der Statorpole (71) jeweils in einer der Halteplatten (94, 93) angeordnet werden, wobei die Statorpole (71) an ihrem einen Ende (73) fest mit einer der Halteplatten (94) verbunden und an ihrem anderen Ende (72) in entsprechende Aussparungen (95) in der anderen der Halteplatten (93) eingesteckt werden. Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe für eine elektrische Maschine, wobei die Baugruppe umfasst: eine Spulenwicklung (8) mit einer Mehrzahl von Spulenwindungen (801),- Arrangement of the two holding plates (94, 93) parallel to one another in such a way that the stator poles (71) of the respective holding plate (94, 93) extend in the direction of the other holding plate (93, 94) and there are two partial winding spaces ( 80-1, 80-2), each of which accommodates one of the two sections (802, 803) of the coil winding (8). Method according to one of claims 11 to 14, characterized in that both ends (73, 72) of the stator poles (71) are each arranged in one of the holding plates (94, 93), the stator poles (71) being at one end (73 ) are firmly connected to one of the holding plates (94) and inserted at the other end (72) into corresponding recesses (95) in the other of the holding plates (93). Method for producing an assembly for an electrical machine, the assembly comprising: a coil winding (8) with a plurality of coil turns (801),
Statorpole (7) eines Stators, die in mindestens zwei einander zugeordneten und zueinander beabstandeten Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) zwischen sich einen Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) zur Aufnahme der Spulenwicklung (8) oder eines Abschnitts (802, 803) der Spulenwicklung (8) definieren, und wobei jeder Statorpol (7) ein erstes Ende (73) und ein zweites Ende (72) aufweist, axial beabstandete, nicht magnetische und nicht magnetisierbare erste und zweite Halteplatten (94, 93), wobei die Statorpole (71) sich zwischen den Halteplatten (94, 93) erstrecken, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: - Verbinden (171) sämtlicher Statorpole (71) mindestens einer Reihe (71-1 , 71-3) an ihren ersten Enden (73) mit der ersten Halteplatte (94), Stator poles (7) of a stator, which are arranged in at least two rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) assigned to one another and spaced apart from one another, with two rows (71-1, 71-4) assigned to each other. 2; 71-3, 71-4) define between them a winding space (80, 80-1, 80-2) for receiving the coil winding (8) or a section (802, 803) of the coil winding (8), and each Stator pole (7) has a first end (73) and a second end (72), axially spaced, non-magnetic and non-magnetizable first and second holding plates (94, 93), the stator poles (71) being between the holding plates (94, 93), the method comprising the steps: - Connecting (171) all stator poles (71) of at least one row (71-1, 71-3) at their first ends (73) to the first holding plate (94),
- Verbinden (172) sämtlicher Statorpole (71) mindestens einer zugeordneten Reihe (71-2, 71-4) an ihren zweiten Enden (72) mit der zweiten Halteplatte (93),- Connecting (172) all stator poles (71) of at least one assigned row (71-2, 71-4) at their second ends (72) to the second holding plate (93),
- Anordnen (173) der Spulenwicklung (8) an den mit der ersten Halteplatte (94) oder den mit der zweiten Halteplatte (93) verbundenen Statorpolen (71), - Arranging (173) the coil winding (8) on the stator poles (71) connected to the first holding plate (94) or to the second holding plate (93),
- Anordnung (174) der beiden Halteplatten (94, 93) parallel zueinander derart, dass die Statorpole (71) der jeweiligen Halteplatte (94, 93) sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte (93, 94) erstrecken und dabei jeweils zwei einander zugeordnete Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) zwischen sich einen Wicklungsraum (80, 80-1 , 80-2) für die Spulenwicklung (8) ausbilden. - Arrangement (174) of the two holding plates (94, 93) parallel to one another in such a way that the stator poles (71) of the respective holding plate (94, 93) extend in the direction of the other holding plate (93, 94) and two are assigned to each other Rows (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) form a winding space (80, 80-1, 80-2) between them for the coil winding (8).
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Statorpole (71) einer Reihe (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) gleichzeitig mit der zugehörigen Halteplatte (94, 93) verbunden werden. 17. The method according to claim 16, characterized in that all stator poles (71) of a row (71-1, 71-2; 71-3, 71-4) are simultaneously connected to the associated holding plate (94, 93).
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) der mindestens einen Reihe (71-1 , 71-3) an ihrem ersten Ende (73) mit der ersten Halteplatte (94) im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die erste Halteplatte (94) hergestellt wird, verbunden werden und/oder dass die Statorpole (71) der mindestens einen zugeordneten Reihe (71-2, 71-4) an ihrem zweiten Ende (72) mit der zweiten Halteplatte (93) im Rahmen eines Spritzgussprozesses, bei dem die zweite Halteplatte (93) hergestellt wird, verbunden werden. 18. The method according to claim 16 or 17, characterized in that the stator poles (71) of the at least one row (71-1, 71-3) are connected at their first end (73) to the first holding plate (94) as part of an injection molding process, in which the first holding plate (94) is produced, are connected and / or that the stator poles (71) of the at least one assigned row (71-2, 71-4) are connected at their second end (72) to the second holding plate (93) are connected as part of an injection molding process in which the second holding plate (93) is produced.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorpole (71) in vier Reihen (71-1 , 71-2, 71-3, 71-4) angeordnet sind, wobei jeweils zwei der Reihen (71-1 , 71-2; 71-3, 71-4) einander zugeordnet sind und einen Teil- Wicklungsraum (80-1 , 80-2) bilden, wobei die Teil-Wicklungsräume (80-1 , 80-2) radial beabstandet im Umfangsrichtung verlaufen, und wobei in den Teil-Wicklungsräumen (80-1 , 80-2) jeweils sich in Umfangsrichtung erstreckende Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) angeordnet sind, und wobei das Verfahren umfasst: 19. The method according to any one of claims 16 to 18, characterized in that the stator poles (71) are arranged in four rows (71-1, 71-2, 71-3, 71-4), with two of the rows (71 -1, 71-2; 71-3, 71-4) are assigned to one another and form a partial winding space (80-1, 80-2), the partial winding spaces (80-1, 80-2) being spaced apart radially extend in the circumferential direction, and wherein sections (802, 803) of the coil winding (8) extending in the circumferential direction are arranged in the partial winding spaces (80-1, 80-2), and wherein the method comprises:
- Verbinden sämtlicher Statorpole (71) von zwei der Reihen (71-1 , 71-3) an ihren ersten Enden (73) mit der ersten Halteplatte (94), - Connecting all stator poles (71) of two of the rows (71-1, 71-3) at their first ends (73) to the first holding plate (94),
- Verbinden sämtlicher Statorpole (71) der beiden anderen Reihen (71-2, 71-4) an ihren zweiten Enden (72) mit der zweiten Halteplatte (93), - Connecting all stator poles (71) of the other two rows (71-2, 71-4) at their second ends (72) to the second holding plate (93),
- Anordnen zweier Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) an den mit der ersten Halteplatte (94) oder den mit der zweiten Halteplatte (93) verbundenen zwei Reihen (71-1 , 72-2, 71-3, 71-4) von Statorpolen (71), - Anordnung der beiden Halteplatten (94, 93) parallel zueinander derart, dass die Statorpole (71) der jeweiligen Halteplatte (94, 93) sich in Richtung der jeweils anderen Halteplatte (93, 94) erstrecken und dabei zwischen sich zwei Teil- Wicklungsräume (80-1 , 80-2) ausbilden, die jeweils einen der zwei Abschnitte (802, 803) der Spulenwicklung (8) aufnehmen. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass beide Enden (73, 72) der Statorpole (71) jeweils in einer der Halteplatten (94, 93) angeordnet werden, wobei die Statorpole (71) an ihrem einen Ende (73) fest mit einer der Halteplatten (94) verbunden und an ihrem anderen Ende (72) in entsprechende Aussparungen (95) in der anderen der Halteplatten (93) eingesteckt werden. - Arranging two sections (802, 803) of the coil winding (8) on the two rows (71-1, 72-2, 71-3, 71-) connected to the first holding plate (94) or to the second holding plate (93). 4) of stator poles (71), - Arrangement of the two holding plates (94, 93) parallel to one another in such a way that the stator poles (71) of the respective holding plate (94, 93) extend in the direction of the other holding plate (93, 94) and have two partial winding spaces ( 80-1, 80-2), each of which accommodates one of the two sections (802, 803) of the coil winding (8). Method according to one of claims 16 to 19, characterized in that both ends (73, 72) of the stator poles (71) are each arranged in one of the holding plates (94, 93), the stator poles (71) being at one end (73 ) are firmly connected to one of the holding plates (94) and inserted at the other end (72) into corresponding recesses (95) in the other of the holding plates (93).
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WO2006126973A1 (en) * 2005-05-26 2006-11-30 Meier, Mojca Stator comprising claw-shaped poles which are arranged on both sides
JP2019129636A (en) * 2018-01-25 2019-08-01 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Stator, rotating electric machine, and vehicle

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