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Title:
DRIVE DEVICE, IN PARTICULAR ELECTRIC MACHINE OR TRANSMISSION DEVICE FOR AN ELECTRIC AXLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/037935
Kind Code:
A1
Abstract:
Drive device comprising a rotor (3) which is rotatable about a rotation axis (2) and has an external rotor (3.1) and an internal rotor (3.2) coupled to the external rotor (3.1), at least one end plate (4) and a stator (5) which is arranged between the external rotor (3.1) and the internal rotor (3.2) in the radial direction with respect to the rotation axis (2) and comprises a stator body (6) and an electrical stator winding (7), wherein the stator body (6) has stator teeth (8) and stator slots (9) formed between the stator teeth (8), electrical conductors of the stator winding (7) running in the stator slots, wherein the stator winding (7) forms a winding head (10) at each of the two end sides of the stator body (6), wherein the stator teeth (8) and the stator slots (9) of the stator body (6) are formed on a stator outer side (6.1), which faces the external rotor (3.1), and on a stator inner side (6.2), which faces the internal rotor (3.2), of the stator body (6), wherein the stator body (6) has an annular stator yoke (11) from which the stator teeth (8) project in the radial direction, wherein the stator body (6) is fastened to the end plate (4) by means of at least one fastening or holding element (15), characterized in that one of the two winding heads (10) of the stator winding (7) is fastened as a fastening or holding element (15) in at least one winding head receptacle (16), in particular a recess, groove, socket or clamping sleeve, of the end plate (4).

Inventors:
FICKERT MARTIN (DE)
SCHUELIN ANTON (DE)
RIEDL JOHANNES (DE)
ROSEN ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/071636
Publication Date:
February 24, 2022
Filing Date:
August 03, 2021
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
International Classes:
H02K16/02; H02K1/18; H02K3/50; H02K3/12
Foreign References:
US8987962B22015-03-24
DE29702117U11998-06-10
DE102018208321A12019-11-28
DE4023791A11992-01-30
JPS5315502A1978-02-13
DE4023791A11992-01-30
JP2001136606A2001-05-18
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Claims:
Ansprüche

1. Antriebseinrichtung, insbesondere elektrische Maschine oder Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse mit einer elektrischen Maschine, umfassend einen um eine Drehachse (2) drehbaren Rotor (3), der einen Außenrotor (3.1) und einen mit dem Außenrotor (3.1) gekoppelten Innenrotor (3.2) aufweist, zumindest ein Lagerschild (4) und einen in radialer Richtung bezüglich der Drehachse (2) zwischen dem Außenrotor (3.1) und dem Innenrotor (3.2) angeordneten Stator (5), der einen Statorkörper (6), insbesondere zumindest ein Statorblechpaket, und eine elektrische Statorwicklung (7) umfasst, wobei der Statorkörper (6) Statorzähne (8) und zwischen den Statorzähnen (8) gebildete Statornuten (9) aufweist, in denen elektrische Leiter der Statorwicklung (7) verlaufen, wobei die Statorwicklung (7) an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers (6) jeweils einen Wickelkopf (10) bildet, wobei die Statorzähne (8) und die Statornuten (9) des Statorkörpers (6) an einer dem Außenrotor (3.1) zugewandten Statoraußenseite (6.1) und an einer dem Innenrotor (3.2) zugewandten Statorinnenseite (6.2) des Statorkörpers (6) ausgebildet sind, wobei der Statorkörper (6) ein ringförmiges Statorjoch (11) aufweist, von dem ausgehend die Statorzähne (8) in radialer Richtung abragen, wobei die Statorzähne (8) insbesondere jeweils einen Zahnkopf (8.1) aufweisen und wobei der Statorkörper (6) über zumindest ein Befestigungs-oder Halteelement (15) an dem Lagerschild (4) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (7), insbesondere der in den Statornuten (9) liegende Teil der Statorwicklung (7) und einer der beiden Wickelköpfe (10), als Befestigungs- oder Halteelement (15) dient und dass einer der beiden Wickelköpfe (10) der Statorwicklung (7) in zumindest einer Wickelkopfaufnahme (16), insbesondere einer Vertiefung, einer Nut, einer Buchse oder einer Spannhülse, des Lagerschildes (4) befestigt, insbesondere eingespannt, eingeklemmt, eingeklebt, eingegossen oder eingeschrumpft, ist.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (7) eine mehrphasige elektrische Wellenwicklung ist und eine in radialer Richtung gemessene Jochhöhe (Hj) des Statorjochs (11) kleiner ausgebildet ist als eine außerhalb der Zahnköpfe (8.1) in Umfangsrichtung gemessene Zahnbreite (Bz) der Statorzähne (8), insbesondere kleiner als ein Dreiviertel, ein Zweidrittel, eine Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel der Zahnbreite (Bz). Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Statornut (9) des Statorkörpers (6) ein einziger in axialer Richtung durch die Statornut (9) durchgehender elektrischer Leiter der Statorwicklung (7) angeordnet ist, dessen Leiterquerschnitt hinsichtlich der Fläche und/oder der Form und/oder der Abmessungen korrespondierend, insbesondere passgenau oder mit einer Spielpassung, zum Querschnitt der Statornuten (9) ausgebildet ist. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der im Lagerschild (4) befestigte Wickelkopf (10) des Stators (5) ausschließlich zwei ringförmige, insbesondere hohlzylinderförmige, Schichten (17) für den Verlauf der elektrischen Leiter der Statorwicklung (7) aufweist, wobei in Statornuten (9) der Statoraußenseite (6.1) angeordnete elektrische Leiter in die dem Außenrotor (3.1) zugewandte Schicht (17) und in Statornuten (9) der Statorinnenseite (6.2) angeordnete elektrische Leiter in die dem Innenrotor (3.2) zugewandte Schicht (17) des Wickelkopfes (10) führen, wobei die elektrischen Leiter in jeder Schicht (17) des Wickelkopfes (10) durch eine Vielzahl von Leiterformabschnitten (20) gebildet sind, die in derselben Schicht (17) jeweils von einer dem Statorkörper (6) zugewandten unteren Stirnseite (10.1) des Wickelkopfes (10) ausgehend unter demselben Winkel (a) bezüglich der Drehachse (2) in dieselbe Umfangsrichtung bis an eine dem Statorkörper (6) abgewandte obere Stirnseite (10.2) des Wickelkopfes (10) verlaufen, mit jeweils einem Elementabstand (21) zueinander über den gesamten Umfang hintereinander angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet sind. Antriebseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elementabstand (21) zwischen zwei benachbarten Leiterformabschnitten (20) derselben Schicht (17) entlang der Längserstreckung der beiden benachbarten Leiterformabschnitte (20) jeweils konstant ist und/oder dass alle Elementabstände (21) derselben Schicht (17) gleich groß ausgeführt sind und/oder dass zwischen den Schichten (17) des Wickelkopfes (10) ein Schichtabstand (22) vorgesehen ist, der insbesondere dem Elementabstand (21) entspricht.

6. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterformabschnitte (20) der beiden Schichten (17) des jeweiligen Wickelkopfes (10) eine rotationssymmetrische, insbesondere hohlzylinderförmige, Kontur des Wickelkopfes (10) bilden, die einen Konturquerschnitt aufweist, in dem pro Schicht (17) eine bestimmte Anzahl von übereinander angeordneten Leiterquerschnitten der Leiterformabschnitte (20) vorgesehen ist und der eine in radialer Richtung gemessene Wickelkopfbreite (BWK) und eine in axialer Richtung gemessene Wickelkopfhöhe (HWK) aufweist und insbesondere viereckförmig oder rechteckförmig ausgebildet ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkopfbreite (BWK) einer in radialer Richtung gemessenen Statorbreite (BST) des Statorkörpers (6) entspricht, wobei der Wickelkopf (10) zur Statoraußenseite (6.1) und zur Statorinnenseite (6.2) bündig ausgebildet ist.

8. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterformabschnitte (20) jeweils einen rechteckförmigen Leiterquerschnitt mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten aufweisen, wobei die Breitseiten von benachbarten Leiterformabschnitten (20) derselben Schicht (17) im Konturquerschnitt einander zugewandt sind.

9. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Leiterformabschnitte (20) der einen Schicht (17) des Wickelkopfes (10) vorgesehen sind, die zur Bildung eines Wickelschrittes mit einem Leiterformabschnitt (20) der anderen Schicht (17) desselben Wickelkopfes (10) über einen an der oberen Stirnseite (10.2) des Wickelkopfes (10) angeordneten, in radialer Richtung verlaufenden stabförmigen Leiterverbindungsabschnitt (25) verbunden sind, der eine in radialer Richtung gemessene Länge (Lv) aufweist, die insbesondere der Wickelkopfbreite (BWK) entspricht, wobei eine Vielzahl der Leiterverbindungsabschnitte (20) entlang dem ringförmigen Verlauf des Wickelkopfes (10) hintereinander angeordnet ist, wobei zwischen benachbarten Leiterverbindungsabschnitten (20) jeweils ein Verbinderabstand (23) vorgesehen ist, der insbesondere dem Elementabstand (21) entspricht.

10. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Leiterformabschnitt (20) Teil eines hairpinförmigen Leiterelementes (26) der Statorwicklung (7) oder eines Anschluss-Leiterelementes (27) der Statorwicklung (7) ist.

11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (26,27) der Statorwicklung (7) Gussteile, insbesondere Druckgussoder Spritzgussteile, oder vorgeformte, insbesondere vorgeprägte, Drähte sind, wobei als Leitermaterial für die Leiterelemente (26,27) insbesondere Aluminium oder Kupfer vorgesehen ist.

12. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (26,27) eine elektrische Isolation, insbesondere eine Pulverbeschichtung oder eine Lackbeschichtung, aufweisen.

13. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Statorwicklung (7) in den Statornuten (9) fixiert ist, insbesondere durch eine elektrisch isolierende Vergussmasse oder ein elektrisch isolierendes Imprägnierharz.

14. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkörper (6) ein Statorblechpaket ist, das eine Vielzahl von Statorlamellen umfasst, die durch ein Fügemittel, insbesondere einen Klebstoff oder ein Backlack, stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

15. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkopfaufnahme (16) des Lagerschildes (4), die insbesondere ringförmig ist, einen Querschnitt zur Aufnahme des Wickelkopfes (10,15) aufweist, der zur Abstützung der auf den Statorkörper (6) wirkenden Kräfte korrespondierend, insbesondere passgenau oder mit einer Spiel- oder Presspassung, zum Konturquerschnitt des Wickelkopfes (10,15) ausgebildet ist.

16. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Wickelkopf (10), der dem am Lagerschild (4) befestigten Wickelkopf (10,15) gegenüberliegt, über einen Träger (30) an einem Stützlager (31) abgestützt ist, wobei das Stützlager (31) auf einer Abtriebswelle (14) der Antriebseinrichtung (1) angeordnet ist, wobei der Außenrotor (3.1) und der Innenrotor (3.2) mit der Abtriebswelle (14) mechanisch gekoppelt sind.

17. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (3.1) und der Innenrotor (3.2) jeweils eine Käfigwicklung aufweisen.

18. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelkopfaufnahme (16) zwei Aufnahmeschenkel (16.1) umfasst, zwischen denen der Wickelkopf (10) eingespannt ist, wobei die beiden Aufnahmeschenkel (16.1) einstückig am Lagerschild (4) ausgebildet sind oder wobei einer der beiden Aufnahmeschenkel (16.1) einstückig am Lagerschild (4) und der andere Aufnahmeschenkel (16.1) als separate Klemmhülse (39) an einem Absatz (4.1) des Lagerschildes (4) befestigt ist.

19. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zur Erzeugung einer Klemmkraft ausgebildetes Klemmmittel (40) vorgesehen ist, mit dem der Wickelkopf (10) in radialer Richtung gegen eine Wandung (42) der Wickelkopfaufnahme (16) verspannbar ist.

20. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung von Drehmomenten eine Formschlussverbindung zwischen dem Stator (5), insbesondere dem Wickelkopf (10) des Stators (5) oder dem Statorkörper (6), und dem Lagerschild (4), insbesondere der Wickelkopfaufnahme (16) des Lagerschildes (4), vorgesehen ist.

Description:
Beschreibung

Titel

Antriebseinrichtung, insbesondere elektrische Maschine oder Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer elektrischen Maschine oder einer Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon eine elektrische Maschine aus der DE 4023791 Al und der JP2001136606 A2 bekannt, mit einem um eine Drehachse drehbaren Rotor, der einen Außenrotor und einen mit dem Außenrotor gekoppelten Innenrotor aufweist, mit zumindest einem Lagerschild und mit einem in radialer Richtung bezüglich der Drehachse zwischen dem Außenrotor und dem Innenrotor angeordneten Stator, der einen Statorkörper, insbesondere zumindest ein Statorblechpaket, und eine elektrische Statorwicklung umfasst. Der Statorkörper weist Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildete Statornuten auf, in denen elektrische Leiter der Statorwicklung verlaufen, wobei die Statorwicklung an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers jeweils einen Wickelkopf bildet, wobei die Statorzähne und die Statornuten des Statorkörpers an einer dem Außenrotor zugewandten Statoraußenseite und an einer dem Innenrotor zugewandten Statorinnenseite des Statorkörpers ausgebildet sind, wobei der Statorkörper ein ringförmiges Statorjoch aufweist, von dem ausgehend die Statorzähne in radialer Richtung abragen, wobei die Statorzähne jeweils einen Zahnkopf aufweisen und wobei der Statorkörper über Tragbolzen als Befestigungsoder Halteelemente an dem Lagerschild befestigt ist.

Die Statorwicklung ist als Joch- bzw. Ringwicklung ausgebildet, die um das Statorjoch des Statorkörpers gewickelt ist und an einer Stirnseite des Statorkörpers freien Bauraum aufweist zum Vorsehen der Tragbolzen zur Befestigung des Statorkörpers an dem Lagerschild der elektrischen Maschine. Dabei durchragen die Tragbolzen das Statorjoch des Statorkörpers in axialer Richtung bezüglich der Drehachse und ziehen den Statorkörper an bestimmten Lagerstellen gegen das Lagerschild. Das Statorjoch, das für die Jochwicklung als Rückschluss für den jeweiligen Magnetkreis erforderlich ist, muss für den Magnetfluss und für das Durchführen der Tragbolzen eine vergleichsweise große Jochhöhe aufweisen, was zu einem hohen Gewicht des Statorkörpers führt und den notwendigen Bauraum für die elektrische Maschine erhöht. Außerdem treten vergleichsweise hohe Magnetverluste in dem Statorjoch auf.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass das Gewicht des Stators erheblich verringert werden kann, indem die Statorwicklung, insbesondere der in den Statornuten liegende Teil der Statorwicklung und einer der beiden Wickelköpfe, als Befestigungs- oder Halteelement dient. Dies wird erreicht, indem einer der beiden Wickelköpfe in zumindest einer Wickelkopfaufnahme, insbesondere einer Vertiefung, einer Nut, einer Buchse oder einer Spannhülse, des Lagerschildes befestigt, insbesondere eingespannt, eingeklemmt, eingeklebt, eingegossen oder eingeschrumpft ist. Durch die erfindungsgemäße Nutzung der Statorwicklung als Befestigungs-oder Halteelement können zusätzliche Befestigungselemente entfallen und das Statorjoch erheblich dünner als im Stand der Technik ausgebildet werden. Für die erfindungsgemäße Ausführung als Befestigungselement wird die Statorwicklung, insbesondere der in den Statornuten liegende Teil der Statorwicklung und der Wickelkopf, derart ausgebildet, dass auf den Statorkörper wirkende Kräfte, insbesondere die Gewichtskraft des Statorkörpers und die Reaktions-Drehmomente der elektrischen Maschine, in jedem Betriebszustand über die Statorwicklung am Lagerschild abstützbar sind. Auf diese Weise wird der Statorkörper mittelbar über einen der beiden Wickelköpfe der Statorwicklung am Lagerschild befestigt. Dadurch ist der Stator gegenüber dem Lagerschild und einem das Lagerschild umfassenden Gehäuse elektrisch isoliert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Antriebseinrichtung möglich.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Statorwicklung eine mehrphasige elektrische Wellenwicklung ist und eine in radialer Richtung gemessene Jochhöhe des Statorjochs kleiner ausgebildet ist als eine außerhalb der Zahnköpfe in Umfangsrichtung gemessene Zahnbreite der Statorzähne, insbesondere kleiner als ein Dreiviertel, ein Zweidrittel, eine Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel der Zahnbreite. Durch die Ausbildung der Statorwicklung als verteilte Wicklung bzw. Wellenwicklung wird erreicht, dass der Magnetfluss der Magnetkreise den Statorkörper jeweils ausschließlich in radialer Richtung durchsetzt, so dass hinsichtlich des Magnetkreises kein Statorjoch erforderlich ist. Das Statorjoch wird lediglich aus mechanischen Gründen benötigt, um die Statorzähne zu einer Baueinheit zusammenzufassen. Diese mechanische Festigkeit des Statorkörpers kann mit niedrigeren Jochhöhen als im Stand der Technik erreicht werden. Dadurch wird das Gewicht des Stators weiter verringert und der nötige Bauraum für die elektrische Maschine verkleinert.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn in jeder Statornut des Statorkörpers ein einziger in axialer Richtung durch die Statornut durchgehender elektrischer Leiter der Statorwicklung angeordnet ist, dessen Leiterquerschnitt hinsichtlich der Fläche und/oder der Form und/oder der Abmessungen korrespondierend, insbesondere passgenau oder mit einer Spielpassung, zum Querschnitt der Statornuten ausgebildet ist. Auf diese Weise wird der in den Statornuten liegende Teil der Statorwicklung hinsichtlich der Leiterquerschnitte derart großflächig ausgelegt, dass er zur Abstützung der auf den Statorkörper wirkenden Kräfte ausgebildet ist. Die Statorwicklung ist also derart steif ausgeführt, dass sie sich selbst und zusätzlich den Statorkörper tragen kann, und dies in jedem Betriebszustand, also im Stillstand und im Betrieb.

Sehr vorteilhaft ist, wenn zumindest der im Lagerschild befestigte Wickelkopf, beispielsweise beide Wickelköpfe, des Stators ausschließlich zwei ringförmige, insbesondere hohlzylinderförmige, Schichten für den Verlauf der elektrischen Leiter der Statorwicklung aufweist, wobei in Statornuten der Statoraußenseite angeordnete elektrische Leiter in die dem Außenrotor zugewandte Schicht und in Statornuten der Statorinnenseite angeordnete elektrische Leiter in die dem Innenrotor zugewandte Schicht des Wickelkopfes führen, wobei die elektrischen Leiter in jeder Schicht des Wickelkopfes durch eine Vielzahl von Leiterformabschnitten gebildet sind, die in derselben Schicht jeweils von einer dem Statorkörper zugewandten unteren Stirnseite des Wickelkopfes ausgehend unter demselben Winkel bezüglich der Drehachse in dieselbe Umfangsrichtung bis an eine dem Statorkörper abgewandte obere Stirnseite des Wickelkopfes verlaufen, mit jeweils einem Elementabstand zueinander über den gesamten Umfang hintereinander angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet sind. Auf diese Weise wird der im Lagerschild befestigte Wickelkopf derart ausgelegt, dass er zur Abstützung der auf den Statorkörper wirkenden Kräfte ausgebildet ist. Durch die zweischichtige Ausbildung des Wickelkopfes kann jede der beiden Schichten des Wickelkopfes eine für die Befestigung des Wickelkopfes an der Wickelkopfaufnahme zugängliche Füge- und Kühlfläche bereitstellen. Außerdem wird ein regelmäßiger und kompakter Aufbau der Schichten des jeweiligen Wickelkopfes erreicht, wodurch eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit des Wickelkopfes und dadurch eine besonders gute Abstützung der auf den Statorkörper wirkenden Kräfte erreichbar ist.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Elementabstand zwischen zwei benachbarten Leiterformabschnitten derselben Schicht entlang der Längserstreckung der beiden benachbarten Leiterformabschnitte jeweils konstant ist und/oder dass alle Elementabstände derselben Schicht gleich groß ausgeführt sind und/oder dass zwischen den Schichten des Wickelkopfes ein Schichtabstand vorgesehen ist, der insbesondere dem Elementabstand entspricht. Auf diese Weise wird die Kontur des Wickelkopfes maximal mit Leitermaterial ausgefüllt und ein regelmäßiger Aufbau des Wickelkopfes erreicht.

Auch vorteilhaft ist, wenn die Leiterformabschnitte der beiden Schichten des jeweiligen Wickelkopfes eine rotationssymmetrische, insbesondere hohlzylinderförmige, Kontur des Wickelkopfes bilden, die einen Konturquerschnitt aufweist, in dem pro Schicht eine bestimmte Anzahl von übereinander angeordneten Leiterquerschnitten der Leiterformabschnitte vorgesehen ist und der eine in radialer Richtung gemessene Wickelkopfbreite und eine in axialer Richtung gemessene Wickelkopfhöhe aufweist und insbesondere viereckförmig oder rechteckförmig ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine sehr kompakte Anordnung der Leiterformabschnitte im Wickelkopf erreicht. Außerdem bilden die Leiterformabschnitte jeder einzelnen Schicht des jeweiligen Wickelkopfes einschließlich der zwischen den Leiterformabschnitten gebildeten Elementabstände jeweils gemeinsam eine Zylinderfläche zur Befestigung an der Wickelkopfaufnahme. Da jede der zwei Schichten eine zur Befestigung an der Wickelkopfaufnahme zugängliche Zylinderfläche bildet, kann eine große Fläche zur Abstützung der auf den Statorkörper wirkenden Kräfte bereitgestellt werden, so dass auf die einzelnen Leiterformabschnitte des im Lagerschild befestigten Wickelkopfes niedrige mechanische Spannungen wirken. Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Wickelkopfbreite einer in radialer Richtung gemessenen Statorbreite des Statorkörpers entspricht, wobei der Wickelkopf zur Statoraußenseite und zur Statorinnenseite bündig ausgebildet ist, jeweils bezüglich der radial äußersten bzw. radial innersten Kanten der Statorzähne. Auf diese Weise füllt der Wickelkopf die gesamte Stirnseite des Statorkörpers aus, was durch den erfindungsgemäßen Entfall von zusätzlichen Befestigungselementen -im Gegensatz zum Stand der Technik- möglich ist und eine besonders steife Ausführung des Wickelkopfes erlaubt. Diese Ausführung erlaubt auch, den Leiterquerschnitt der Leiterformabschnitte gegenüber dem Leiterquerschnitt der Leiterschenkel zu erweitern.

Vorteilhaft ist, wenn die Leiterformabschnitte jeweils einen rechteckförmigen Leiterquerschnitt mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten aufweisen, wobei die Breitseiten von benachbarten Leiterformabschnitten derselben Schicht im Konturquerschnitt einander zugewandt sind. Auf diese Weise wird eine hohe Biege- und Torsionssteifigkeit des Wickelkopfes und dadurch eine sehr gute Abstützung der auf den Statorkörper wirkenden Kräfte erreicht.

Außerdem vorteilhaft ist, wenn Leiterformabschnitte der einen Schicht des Wickelkopfes vorgesehen sind, die zur Bildung eines Wickelschrittes mit einem Leiterformabschnitt der anderen Schicht desselben Wickelkopfes über einen an der oberen Stirnseite des Wickelkopfes angeordneten, in radialer Richtung verlaufenden Leiterverbindungsabschnitt verbunden sind, der eine in radialer Richtung gemessene Länge aufweist, die insbesondere der Wickelkopfbreite entspricht, wobei eine Vielzahl der Leiterverbindungsabschnitte entlang dem ringförmigen Verlauf des Wickelkopfes hintereinander angeordnet ist, wobei zwischen benachbarten Leiterverbindungsabschnitten jeweils ein Verbinderabstand vorgesehen ist, der insbesondere dem Elementabstand entspricht. Aufgrund einer solchen Ausführung ist auch an der oberen Stirnseite des Wickelkopfes eine große Fläche gebildet, die zur Befestigung des Wickelkopfes an der Wickelkopfaufnahme des Lagerschildes nutzbar ist, so dass auf den Statorkörper wirkende Kräfte besonders gut über den Wickelkopf abstützbar sind.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn jeder Leiterformabschnitt Teil eines hairpinförmigen Leiterelementes oder eines Anschluss-Leiterelementes der Statorwicklung ist. Auf diese Weise kann die Statorwicklung als Steckwicklung ausgebildet und besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Die hairpinförmigen Leiterelemente weisen jeweils zwei Leiterschenkel zum Einstecken in die Statornuten und zwei die beiden Leiterschenkel verbindenden Leiterschenkelverbinder auf. Die Anschluss- Leiterelemente weisen jeweils einen Leiterschenkel zum Einstecken in eine der Statornuten, einen der Leiterformabschnitte zum Anordnen im Wickelkopf und einen aus dem Wickelkopf vorstehenden Anschlussabschnitt zum Anschließen an eine externe Stromversorgung auf.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn die Leiterelemente der Statorwicklung Gussteile, insbesondere Druckguss- oder Spritzgussteile, oder vorgeformte, insbesondere vorgeprägte, Drähte sind, wobei als Leitermaterial für die Leiterelemente insbesondere Aluminium oder Kupfer vorgesehen ist. Auf diese Weise können die Leiterelemente besonders kostengünstig hergestellt werden. Im Fall von Aluminium kann die Statorwicklung sehr leicht ausgeführt werden, wodurch das Gewicht des Stators noch weiter verringert werden kann.

Im weiteren vorteilhaft ist, wenn die Leiterelemente eine elektrische Isolation, insbesondere eine Pulverbeschichtung oder eine Lackbeschichtung, aufweisen. Die Pulverbeschichtung hat den Vorteil, dass sie mechanisch besonders widerstandsfähig ist, so dass Beschädigungen der Isolation an den Leiterformabschnitten bei der Abstützung der auf den Statorkörper wirkende Kräfte vermieden werden.

Auch vorteilhaft ist, wenn die Statorwicklung in den Statornuten fixiert ist, insbesondere durch eine elektrisch isolierende Vergussmasse oder ein elektrisch isolierendes Imprägnierharz. Auf diese Weise wird ein Schlupf zwischen dem Statorkörper und der Statorwicklung bei der Drehmomentabstützung auf einfache Weise vermieden.

In vorteilhafter Weise ist der Statorkörper ein Statorblechpaket, das eine Vielzahl von Statorlamellen umfasst, die durch ein Fügemittel, insbesondere einen Klebstoff oder ein Backlack, stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann der Statorkörper ein besonders hohes Reaktions-Drehmoment aufnehmen.

Zusätzlich vorteilhaft ist, wenn die Wickelkopfaufnahme des Lagerschildes, die insbesondere ringförmig ist, einen Querschnitt zur Aufnahme des Wickelkopfes aufweist, der zur Abstützung der auf den Statorkörper wirkenden Kräfte korrespondierend, insbesondere passgenau oder mit einer Spiel-oder Presspassung, zum Konturquerschnitt des Wickelkopfes ausgebildet ist. Auf diese Weise kann der Wickelkopf besonders gut in der Wickelkopfaufnahme befestigt werden.

Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der andere Wickelkopf, der dem am Lagerschild befestigten Wickelkopf gegenüberliegt, über einen Träger an einem Stützlager abgestützt ist, wobei das Stützlager auf einer mit dem Außenrotor und dem Innenrotor gekoppelten Abtriebswelle der Antriebseinrichtung angeordnet ist. Auf diese Weise werden Schwingungen des Stators, insbesondere an dem freien Ende, das dem am Lagerschild befestigten Wickelkopf abgewandt ist, vermieden oder zumindest verringert.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die elektrische Maschine der Antriebseinrichtung eine Asynchronmaschine ist und der Außenrotor und der Innenrotor daher jeweils eine Käfigwicklung aufweisen. Eine solche elektrische Maschine kann besonders kostengünstig hergestellt werden, da sie keine teuren Materialien, wie beispielsweise Permanentmagnete, umfasst.

Die Wickelkopfaufnahme kann vorteilhafterweise zwei Aufnahmeschenkel umfassen, zwischen denen der Wickelkopf gehalten ist. Die beiden Aufnahmeschenkel können gemäß einer ersten Ausführungsform einstückig am Lagerschild ausgebildet sein. Nach einer zweiten Ausführungsform kann einer der beiden Aufnahmeschenkel einstückig am Lagerschild und der andere Aufnahmeschenkel als separate Klemmhülse an einem Absatz des Lagerschildes befestigt sein. Dabei kann zwischen der Wickelkopfaufnahme und dem Wickelkopf eine Presspassung und zum gegenseitigen Fügen ein Schrumpfen vorgesehen sein.

Alternativ kann nach einer dritten und sechsten Ausführungsform zwischen der Wickelkopfaufnahme und dem Wickelkopf eine Spielpassung und zum gegenseitigen Fügen ein Klemmen vorgesehen sein, wobei ein zur Erzeugung einer Klemmkraft ausgebildetes Klemmmittel vorgesehen ist, mit dem der Wickelkopf in radialer Richtung gegen eine Wandung der Wickelkopfaufnahme verspannbar ist. Die Befestigung des Wickelkopfes in der Wickelkopfaufnahme ist auf diese Weise sehr einfach und erfordert keinen thermischen Prozess, wie beispielsweise das Schrumpfen.

Gemäß einer vorteilhaften vierten und fünften Ausführungsform kann zur Abstützung von Drehmomenten eine Formschlussverbindung zwischen dem Stator und dem Lagerschild vorgesehen sein. Zusätzlich ist der Wickelkopf in der Wickelkopfaufnahme beispielsweise mit einem Klebstoff eingeklebt oder mit einer Vergussmasse eingegossen. Durch die Formschlussverbindung kann am Wickelkopf ein höheres Drehmoment abgestützt werden. Für diese Ausführungsform ist ebenfalls eine Spielpassung zwischen der Wickelkopfaufnahme und dem Wickelkopf vorgesehen. Der Wickelkopf kann dadurch sehr einfach in die Wickelkopfaufnahme eingesetzt und anschließend durch Einkleben oder Eingießen befestigt werden. Nach der vierten Ausführungsform kann der Wickelkopf auskragende Vorsprünge aufweisen, die zur Abstützung von Drehmomenten in korrespondierende Vertiefungen der Wickelkopfaufnahme eingreifen und insbesondere am Innenumfang und/oder am Außenumfang des Wickelkopfes ausgebildet sind und/oder insbesondere in radialer Richtung auskragen. Die auskragenden Vorsprünge am Wickelkopf sind dazu jeweils an den Leiterschenkelverbindern bzw. an den Leiterformabschnitten der Leiterelemente der Statorwicklung ausgebildet.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Fig.l zeigt eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung im Längsschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig.2 die Antriebseinrichtung nach Fig.l im Querschnitt,

Fig.3 eine Teilansicht des Stators nach Fig.l und Fig.2 im Querschnitt, Fig.4 eine dreidimensionale Teilansicht des Stators nach Fig.l bis Fig.3, Fig.5 eine Teilansicht des als Befestigungselement wirkenden Wickelkopfes des Stators nach Fig.l bis Fig.4,

Fig.6 eine Schnittansicht durch den als Befestigungselement wirkenden Wickelkopf des Stators nach Fig.l bis Fig.5,

Fig.7 eine dreidimensionale Ansicht des Stators nach Fig.l bis Fig.6,

Fig.8 ein hairpinförmiges Leiterelement der erfindungsgemäßen Statorwicklung, Fig.9 ein Anschluss-Leiterelement der erfindungsgemäßen Statorwicklung, Fig.10 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung nach Fig.l gemäß einer zweiten Ausführungsform, Fig.ll eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung nach Fig.l gemäß einer dritten Ausführungsform,

Fig.12 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Wickelkopfes nach Fig.l und Fig.4 bis Fig.7, der nach einer vierten Ausführungsform formschlüssig in die Wickelkopfaufnahme einsetzbar ist,

Fig.13 eine Ansicht des erfindungsgemäßen Lagerschildes nach Fig.l, das nach einer fünften Ausführungsform formschlüssig mit dem Statorkörper verbunden ist und

Fig.14 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung nach Fig.l gemäß einer sechsten Ausführungsform.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig.l zeigt eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung im Längsschnitt gemäß einer ersten Ausführungsform. Fig.2 zeigt die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung nach Fig.l in einem Querschnitt.

Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 1 kann eine elektrische Maschine oder eine Getriebeeinrichtung für eine elektrische Achse mit einer elektrischen Maschine sein.

Die Antriebseinrichtung 1 umfasst einen um eine Drehachse 2 drehbaren Rotor 3, der einen Außenrotor 3.1 und einen mit dem Außenrotor 3.1 gekoppelten Innenrotor 3.2 aufweist. Die Antriebseinrichtung 1 kann außerdem eine Abtriebswelle 14 umfassen, mit der der Außenrotor 3.1 und der Innenrotor 3.2 mechanisch gekoppelt sind. Der Außenrotor 3.1 und der Innenrotor 3.2 weisen jeweils beispielsweise ein Rotorblechpaket auf. Der Außenrotor 3.1 ist beispielsweise über einen Außenrotorträger 13 mit der Abtriebswelle 14 gekoppelt, wobei der Außenrotorträger 13 an einer der beiden Stirnseiten des Statorkörpers 6 in radialer Richtung zur Abtriebswelle 14 hin verläuft.

Der Außenrotor 3.1 und der Innenrotor 3.2 können jeweils eine Käfigwicklung aufweisen, um die elektrische Maschine als Asynchronmaschine auszuführen.

Weiterhin umfasst die Antriebseinrichtung 1 zumindest ein Lagerschild 4 und einen in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 2 zwischen dem Außenrotor 3.1 und dem Innenrotor 3.2 angeordneten Stator 5. Das Lagerschild 4 ist zur Aufnahme eines Drehlagers 12, beispielsweise eines Wälzlagers, zur Lagerung des Rotors 3 vorgesehen und Teil eines Gehäuses 1.1 der Antriebseinrichtung 1. Das Gehäuse 1.1 der Antriebseinrichtung 1 ist beispielsweise zweiteilig ausgebildet und umfasst einen topfförmigen Gehäuseabschnitt und das Lagerschild 4. Am topfförmigen Gehäuseabschnitt ist beispielsweise ein weiteres Lagerschild mit einem weiteren Drehlager zur Lagerung des Rotors 3 vorgesehen.

Der Stator 5 umfasst einen Statorkörper 6, beispielsweise zumindest ein Statorblechpaket, und eine elektrische Statorwicklung 7. Der Stator 5 und der Rotor 3 bilden die elektrische Maschine. Der Statorkörper 6 weist Statorzähne 8 und zwischen den Statorzähnen 8 gebildete Statornuten 9 auf, in denen elektrische Leiter der Statorwicklung 7 verlaufen. Die Statornuten 9 erstrecken sich bezüglich ihrer Längserstreckung in axialer Richtung bezüglich der Drehachse 2. Die Statorwicklung 7 bildet an den beiden Stirnseiten des Statorkörpers 6 jeweils einen Wickelkopf 10. Die Statorzähne 8 und die Statornuten 9 des Statorkörpers 6 sind an einer dem Außenrotor 3.1 zugewandten Statoraußenseite 6.1 und an einer dem Innenrotor 3.2 zugewandten Statorinnenseite 6.2 des Statorkörpers 6 ausgebildet. Der Statorkörper 6 hat ein ringförmiges Statorjoch 11, von dem ausgehend die Statorzähne 8 in radialer Richtung abragen. Beispielsweise sind die an der Statoraußenseite 6.1 angeordneten Statorzähne 8 in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 2 gesehen jeweils fluchtend zu einem der an der Statorinnenseite 6.2 angeordneten Statorzähne 8 angeordnet.

Die Statorzähne 8 weisen beispielsweise jeweils einen Zahnkopf 8.1 auf.

Der Statorkörper 6 ist über zumindest ein Befestigungs- oder Halteelement 15 an dem Lagerschild 4 befestigt bzw. gehalten.

Das zumindest eine Statorblechpaket des Statorkörpers 6 umfasst eine Vielzahl von Statorlamellen, die durch ein Fügemittel, beispielsweise einen Klebstoff oder ein Backlack, stoffschlüssig miteinander verbunden sein können, um besonders hohe Reaktions-Drehmomente abzustützen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Statorwicklung 7, insbesondere der in den Statornuten 9 liegende Teil der Statorwicklung 7 und einer der beiden Wickelköpfe 10, als ein Befestigungs- oder Halteelement 15 dient. Der Statorkörper 6 wird also über die Statorwicklung 7 gehalten bzw. abgestützt. Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem einer der beiden Wickelköpfe 10 der Statorwicklung 7 in zumindest einer Wickelkopfaufnahme 16, insbesondere einer Vertiefung, einer Nut, einer Buchse oder einer Spannhülse, des Lagerschildes 4 befestigt, insbesondere eingespannt, eingeklemmt, eingeklebt, eingegossen oder eingeschrumpft, ist. Die Wickelkopfaufnahme 16 ist dabei selbstverständlich ein weiteres Befestigungs- oder Halteelement zur Befestigung des Statorkörpers 6 am Lagerschild 4, ebenso wie ein Klebstoff oder eine Vergussmasse zum Einkleben oder Eingießen des Wickelkopfes 10 oder ein Mittel zum Einspannen des Wickelkopfes 10.

Die als Nut oder Vertiefung ausgebildete ringförmig umlaufende Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 weist nach Fig.l einen hohlen Aufnahmeraum auf, dessen Querschnitt zur Abstützung der auf den Statorkörper 6 wirkenden Kräfte korrespondierend, insbesondere passgenau oder mit einer Spiel- oder Presspassung, zum Konturquerschnitt des als Befestigungselement 15 vorgesehenen Wickelkopfes 10 ausgebildet ist. Die als Nut oder Vertiefung ausgebildete Wickelkopfaufnahme 16 hat zumindest zwei ringförmige oder teilringförmige Aufnahmeschenkel 16.1, zwischen denen der Wickelkopf 10 gehalten ist.

Bei der Ausführung der Wickelkopfaufnahme 16 als Buchse oder Spannhülse entfällt der innere oder äußere der beiden beispielsweise zylinderförmigen Aufnahmeschenkel 16.1. Die als Buchse ausgebildete Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 ist hohlzylinderförmig ausgebildet, steht in Richtung des Stators 5 vor und liegt beispielsweise am Außenumfang des Wickelkopfes 10 an. Die als Spannhülse ausgebildete Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 ist wie die Buchse hohlzylinderförmig ausgebildet und weist zusätzlich zumindest einen Schlitz auf, um mit einem separaten Spannmittel elastisch verspannbar zu sein. Das Spannmittel kann beispielsweise eine spannbare Schelle oder eine Schraube zur Verkleinerung des zumindest einen Schlitzes sein.

Der Wickelkopf 10 reicht mit einer bestimmten Tiefe in die Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 hinein.

Der andere Wickelkopf 10, der dem am Lagerschild 4 befestigten Wickelkopf 10 gegenüberliegt, kann über einen Träger 30 an einem als Drehlager ausgebildeten Stützlager 31 abgestützt sein, das auf der Abtriebswelle 14 der Antriebseinrichtung 1 angeordnet ist. Der Träger 30 ist als Loslager ausgebildet, kann also nur in radialer Richtung auf den anderen Wickelkopf 10 wirkende Kräfte abstützen und damit Schwingungen des Statorkörpers 6 verringern oder vermeiden. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 1 kann aber ausdrücklich auch ohne den Träger 30 ausgeführt sein.

Die Statorwicklung 7 eine mehrphasige elektrische Wellenwicklung mit mehreren Leitersträngen.

Fig.3 zeigt eine Teilansicht des Stators nach Fig.l und Fig.2 im Querschnitt. Das Statorjoch 11 hat eine in radialer Richtung gemessene Jochhöhe Hj, die beispielsweise kleiner ausgebildet ist als eine außerhalb der Zahnköpfe 8.1 in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse 2 gemessene Zahnbreite Bz der Statorzähne 8, insbesondere kleiner als ein Dreiviertel, ein Zweidrittel, eine Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel der Zahnbreite Bz der Statorzähne 8.

Damit der in den Statornuten 9 liegende Teil der Statorwicklung 7 zur Abstützung der auf den Statorkörper 6 wirkenden Kräfte ausgelegt ist, ist in jeder Statornut 9 des Statorkörpers 6 ein einziger, in axialer Richtung durch die Statornut 9 (elektrisch) durchgehender elektrischer Leiter der Statorwicklung 7 angeordnet, dessen Leiterquerschnitt hinsichtlich der Fläche und/oder der Form und/oder der Abmessungen korrespondierend, insbesondere passgenau oder mit einer Spielpassung, zum Querschnitt der Statornuten 9 ausgebildet ist. Die Statornuten 9 des Statorkörpers 6 können beispielsweise jeweils einen viereckigen, insbesondere rechteckförmigen, quadratischen oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die elektrischen Leiter der Statorwicklung 7 können jeweils beispielsweise einen viereckigen, insbesondere quadratischen oder rechteckförmigen, Leiterquerschnitt haben. Der pro Statornut 9 einzige elektrische Leiter der Statorwicklung 7 kann in radialer Richtung gesehen von einem am Statorjoch 11 ausgebildeten Nutgrund 9.1 der jeweiligen Statornut 9 bis zu einer dem elektrischen Leiter zugewandten Unterseite des Zahnkopfes 8.1 reichen.

Die Statorwicklung 7 kann in den Statornuten 9 fixiert sein, beispielsweise durch eine nicht dargestellte elektrisch isolierende Vergussmasse oder ein elektrisch isolierendes Imprägnierharz. Fig.4 zeigt eine dreidimensionale Teilansicht des Stators nach Fig.l bis Fig.3, wobei bestimmte Teile der Statorwicklung zur Veranschaulichung der Erfindung nicht dargestellt sind. Fig.5 zeigt eine Teilansicht des als Befestigungselement wirkenden Wickelkopfes des Stators nach Fig.l bis Fig.4. Fig.6 zeigt eine Schnittansicht durch den als Befestigungselement wirkenden Wickelkopf des Stators nach Fig.l bis Fig.5.

Damit auch zumindest einer der beiden Wickelköpfe 10 der Statorwicklung 7 zur Abstützung der auf den Statorkörper 6 wirkenden Kräfte ausgelegt ist, weist zumindest der im Lagerschild 4 befestigte Wickelkopf 10, beispielsweise beide Wickelköpfe 10, ausschließlich zwei ringförmige, insbesondere hohlzylinderförmige, Schichten 17 für den Verlauf der elektrischen Leiter der Statorwicklung 7 auf. Dabei führen in Statornuten 9 der Statoraußenseite 6.1 angeordnete elektrische Leiter in die dem Außenrotor 3.1 zugewandte Schicht 17 und in Statornuten 9 der Statorinnenseite 6.2 angeordnete elektrische Leiter in die dem Innenrotor 3.2 zugewandte Schicht 17 des Wickelkopfes 10. Die elektrischen Leiter in jeder Schicht des Wickelkopfes 10 werden, beispielsweise ausschließlich, durch eine Vielzahl von Leiterformabschnitten 20 gebildet, die in derselben Schicht 17 jeweils von einer dem Statorkörper 6 zugewandten unteren Stirnseite 10.1 des Wickelkopfes 10 ausgehend unter demselben Winkel a bezüglich der Drehachse 2 in dieselbe Umfangsrichtung bis an eine dem Statorkörper 6 abgewandte obere Stirnseite 10.2 des Wickelkopfes 10 verlaufen, mit jeweils einem Elementabstand 21 zueinander über den gesamten Umfang hintereinander angeordnet und insbesondere identisch ausgebildet sind. Der Elementabstand 21 ist zwischen zwei benachbarten Leiterformabschnitten 20 derselben Schicht 17 entlang der Längserstreckung der beiden benachbarten Leiterformabschnitte 20 jeweils im wesentlichen, also im Rahmen von

Fertigungstoleranzen, konstant ausgebildet, wobei alle Elementabstände 21 derselben Schicht 17 im wesentlichen gleich groß ausgeführt sind. Zwischen den beiden Schichten 17 des Wickelkopfes 10 ist ein Schichtabstand 22 vorgesehen, der beispielsweise dem Elementabstand 21 entspricht.

Beispielsweise führen benachbarte Leiterformabschnitte 20 derselben Schicht 17 jeweils zu elektrischen Leitern in benachbarten Statornuten 9 des Statorkörpers 6.

Fig.7 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Stators nach Fig.l bis Fig.6. Die Leiterformabschnitte 20 der beiden Schichten 17 des jeweiligen Wickelkopfes 10 bilden eine rotationssymmetrische, insbesondere hohlzylinderförmige, Kontur des Wickelkopfes 10, die einen Konturquerschnitt aufweist, in dem pro Schicht 17 eine bestimmte Anzahl von übereinander angeordneten Leiterquerschnitten der Leiterformabschnitte 20 vorgesehen ist. Dieser Konturquerschnitt hat eine in radialer Richtung gemessene Wickelkopfbreite BWK und eine in axialer Richtung gemessene Wickelkopfhöhe HWK und ist beispielsweise viereckförmig oder rechteckförmig ausgebildet.

Nach dem Ausführungsbeispiel entspricht die Wickelkopfbreite BWK einer in radialer Richtung gemessenen Statorbreite BST des Statorkörpers 6, wobei der Wickelkopf 10 zu den radial äußersten und radial innersten Kanten der Statorzähne 8 der Statoraußenseite 6.1 bzw. der Statorinnenseite 6.2 bündig ausgebildet ist. Die Leiterformabschnitte 20 der dem Innenrotor 3.2 zugewandten Schicht 17 reichen also in radialer Richtung bis an die innerste Kante der an der Statorinnenseite 6.2 liegenden Zahnköpfe 8.1 und die Leiterformabschnitte 20 der dem Außenrotor 3.1 zugewandten Schicht 17 in radialer Richtung bis an die äußerste Kante der an der Statoraußenseite 6.1 liegenden Zahnköpfe 8.1 des Statorkörpers 6.

Die Leiterformabschnitte 20 haben jeweils einen rechteckförmigen Leiterquerschnitt mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten, wobei die Breitseiten von benachbarten Leiterformabschnitten 20 derselben Schicht 17 im Konturquerschnitt der Kontur des Wickelkopfes 10 einander zugewandt sind (Fig.l und Fig.6).

Es sind Leiterformabschnitte 20 der einen Schicht 17 des Wickelkopfes 10 vorgesehen, die zur Bildung eines Wickelschrittes mit einem Leiterformabschnitt 20 der anderen Schicht 17 desselben Wickelkopfes 10 über einen an der oberen Stirnseite 10.2 des Wickelkopfes 10 angeordneten, in radialer Richtung verlaufenden stabförmigen Leiterverbindungsabschnitt 25 verbunden sind, der eine in radialer Richtung gemessene Länge Lv aufweist, die beispielsweise der Wickelkopfbreite BWK entspricht. Es ist eine Vielzahl der Leiterverbindungsabschnitte 25 entlang dem ringförmigen Verlauf des Wickelkopfes 10 hintereinander angeordnet, wobei zwischen benachbarten Leiterverbindungsabschnitten 25 jeweils ein Verbinderabstand 23 vorgesehen ist, der beispielsweise dem Elementabstand 21 entspricht. Nach dem Ausführungsbeispiel ist jeder Leiterformabschnitt 20 Teil eines hairpinförmigen Leiterelementes 26 der Statorwicklung 7 (Fig.8) oder eines Anschluss- Leiterelementes 27 der Statorwicklung 7 (Fig.9).

Die Leiterelemente 26,27 der Statorwicklung 7 können beispielsweise als Gussteile, insbesondere Druckguss- oder Spritzgussteile, oder als vorgeformte, insbesondere vorgeprägte, Drähte ausgeführt sein. Als Leitermaterial für die Leiterelemente 26,27 ist beispielsweise Aluminium oder Kupfer vorgesehen. Die Leiterelemente 26,27 haben eine nicht dargestellte elektrische Isolation, beispielsweise eine Pulverbeschichtung oder eine Lackbeschichtung.

Die hairpinförmigen Leiterelemente 26 weisen jeweils zwei Leiterschenkel 18 zum Einstecken in die Statornuten 9 und einen die beiden Leiterschenkel 18 verbindenden, einen Wickelschritt bildenden Leiterschenkelverbinder 19 auf, wobei die Leiterschenkelverbinder 19 der hairpinförmigen Leiterelemente 26 jeweils aus zwei, insbesondere V-förmig zueinander angeordneten, Leiterformabschnitten 20 gebildet sind, die in unterschiedlichen Schichten 17 desselben Wickelkopfes 10 liegen und über einen der an der oberen Stirnseite 10.2 des Wickelkopfes 10 liegenden Leiterverbindungsabschnitte 25 einstückig miteinander verbunden sind. Jeder Leiterverbindungsabschnitt 25 ist also Teil eines der hairpinförmigen Leiterelemente 26.

Die Anschluss-Leiterelemente 27 weisen jeweils einen Leiterschenkel 18 zum Einstecken in eine der Statornuten 9, einen der Leiterformabschnitte 20 zum Anordnen im Wickelkopf 10 und einen aus dem jeweiligen Wickelkopf 10 vorstehenden Anschlussabschnitt 28 zum Anschließen an eine externe Spannungsversorgung auf. An der Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 sind beispielsweise nicht dargestellte Anschlussöffnungen vorgesehen, um die Anschlussabschnitte 28 der Anschluss-Leiterelemente 27 nach außen zu führen.

Der erfindungsgemäß einzige elektrische Leiter pro Statornut 9 ist beispielsweise jeweils durch zwei Leiterschenkel 18 zweier Leiterelemente 26,27 gebildet, die über eine Fügeverbindung 36 innerhalb der jeweiligen Statornut 9 an einer Fügestelle 35 miteinander gefügt sind.

Der Leiterquerschnitt der Leiterelemente 26,27 kann sich jeweils beim Übergang von dem Leiterschenkel 18 in den Leiterformabschnitt 20 vergrößern. Nach dem Ausführungsbeispiel umfasst der als Befestigungselement 15 vorgesehene Wickelkopf 10 eine Vielzahl von hairpinförmigen Leiterelementen 26 und einige Anschluss-Leiterelemente 27. Der andere Wickelkopf 10 ist beispielsweise ausschließlich aus den hairpinförmigen Leiterelementen 26 gebildet.

Die Leiterstränge der Statorwicklung 7 führen bei jedem Durchgang durch einen der beiden Wickelköpfe 10 einen Schichtwechsel von einer Schicht 17 des Wickelkopfs 10 in die andere Schicht 17 desselben Wickelkopfes 10 und dadurch einen Lagenwechsel von einer der an der Statorinnenseite 6.2 des Stators 5 liegenden Statornuten 9 in eine der an der Statoraußenseite 6.1 liegenden Statornuten 9 oder umgekehrt aus, und zwar mittels eines der Leiterverbindungeabschnitte 25. Auf diese Weise verläuft die Statorwicklung 7 sowohl durch die an der Statorinnenseite 6.2 liegenden Statornuten 9 als auch durch die an der Statoraußenseite 6.1 liegenden Statornuten 9. Die Leiterformabschnitte 20 verlaufen in den beiden Schichten 17 desselben Wickelkopfes 10 in Umfangsrichtung entgegengesetzt. Die Leiterformabschnitte 20 von lagegleichen Schichten 17 (bezüglich radialer Lage, also Außenlage oder Innenlage) unterschiedlicher Wickelköpfe 10 verlaufen ebenfalls in Umfangsrichtung entgegengesetzt.

Nach dem Ausführungsbeispiel sind in jeder Statornut 9 zwei der Leiterschenkel 18 von zwei Leiterelementen 26,27 vorgesehen, die an einer in der jeweiligen Statornut 9 liegenden Fügestelle 35 durch eine Fügeverbindung 36 zu einem in axialer Richtung durch die jeweilige Statornut 9 durchgehenden elektrischen Leiter gefügt sind.

Dies wird gemäß dem Ausführungsbeispiel erreicht, indem die Statorwicklung 7 in axialer Richtung bezüglich der Statorachse 2 in zwei Wicklungsteile 7.1, 7.2 geteilt ist, wobei jeder Wicklungsteil 7.1, 7.2 aus einer Vielzahl der Leiterelemente 26,27 gebildet ist und einen der beiden aus Leiterformabschnitten 20 gebildeten Wickelköpfe 10 umfasst. Jeder Wicklungsteil 7.1,7.2 weist eine Vielzahl der Leiterschenkel 18 auf, die an ihrem einen Ende innerhalb der Statornuten 9 des Statorkörpers 6 jeweils mit einem Leiterschenkel 18 des anderen Wicklungsteils 7.1,7.2 mittels einer der Fügeverbindungen 36 gefügt sind und an dem anderen Ende mit einem der Leiterformabschnitte 20 einstückig verbunden sind. Die Fügeverbindungen 36 verbinden also jeweils einen der Leiterschenkel 18 des einen Wicklungsteils 7.1 mit einem der Leiterschenkel 18 des anderen Wicklungsteils 7.2, wobei die beiden Leiterschenkel 18 der jeweiligen Fügeverbindung 36 in axialer Richtung jeweils kürzer ausgebildet sind als eine in axialer Richtung gemessene Länge des Statorkörpers 6. Jeder Leiterschenkel 18 des ersten Wicklungsteils 7.1 und jeder Leiterschenkel 18 des zweiten Wicklungsteils 7.2 ist Teil eines der hairpinförmigen Leiterelemente 26 oder eines der Anschluss-Leiterelemente 27 der Statorwicklung 7. Die beiden Wicklungsteile 7.1,7.2 werden bei der Herstellung der elektrischen Maschine getrennt voneinander außerhalb des Statorkörpers 6 zusammengebaut und durch Einstecken in den Statorkörper 6 von gegenüberliegenden Stirnseiten des Statorkörpers 6 zusammengefügt.

Fig.10 zeigt eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung nach Fig.l gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Die als Nut oder Vertiefung ausgebildete Wickelkopfaufnahme 16 hat nach der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform zumindest zwei beispielsweise ringförmige oder teilringförmige Aufnahmeschenkel 16.1, zwischen denen der Wickelkopf 10 gehalten ist. Die beiden Aufnahmeschenkel 16.1 sind gemäß der ersten Ausführungsform nach Fig.l einstückig am Lagerschild 4 ausgebildet. Alternativ kann nach Fig.10 einer der beiden Aufnahmeschenkel 16.1 einstückig am Lagerschild 4 und der andere Aufnahmeschenkel 16.1 als separate Klemmhülse 39 an einem Absatz 4.1 des Lagerschildes 4 befestigt, beispielsweise aufgeschrumpft, sein.

Um den Wickelkopf 10 mechanisch gegen Beschädigung zu schützen und/oder gegenüber dem Lagerschild 4 elektrisch zusätzlich zu isolieren, kann zwischen der Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 und dem Wickelkopf 10 eine nicht dargestellte Isolationsschicht, beispielsweise ein Isolationspapier, vorgesehen sein.

Fig.11 zeigt eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung nach Fig.l gemäß einer dritten Ausführungsform.

Nach der dritten Ausführungsform ist an der Wickelkopfaufnahme 16 zusätzlich ein zur Erzeugung einer Klemmkraft ausgebildetes Klemmmittel 40 vorgesehen, mit dem der Wickelkopf 10 in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 2 gegen eine Wandung 42 der Wickelkopfaufnahme 16 verspannbar ist.

Das Klemmmittel 40 ist beispielsweise ein Konusring, der über eine Konusfläche 46 und mittels von Schrauben 41 auf den radial äußeren der beiden Aufnahmeschenkel 16.1 wirkt und diesen in Richtung des Wickelkopfes 10 drückt, wodurch wiederum der Wickelkopf 10 gegen die gegenüberliegende Wandung 42 der Wickelkopfaufnahme 16 gepresst wird.

Fig.12 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Wickelkopfes nach Fig.l und Fig.4 bis Fig.7, der nach einer vierten Ausführungsform formschlüssig in die Wickelkopfaufnahme einsetzbar ist

Nach der vierten Ausführungsform ist zur Abstützung von Drehmomenten eine Formschlussverbindung zwischen dem Wickelkopf 10 des Stators 5 und der Wickelkopfaufnahme 16 des Lagerschildes 4 vorgesehen. Zur Bildung der Formschlussverbindung weist der in der Wickelkopfaufnahme 16 angeordnete Wickelkopf 10 auskragende Vorsprünge 24 auf, die zur Abstützung von Drehmomenten in korrespondierende Vertiefungen 16.2 der Wickelkopfaufnahme 16 formschlüssig eingreifen und insbesondere am Innenumfang und/oder Außenumfang des Wickelkopfes 10 ausgebildet sind und/oder insbesondere in radialer Richtung auskragen. Zusätzlich ist vorgesehen, dass der Wickelkopf 10 zur Fixierung in der Wickelkopfaufnahme 16 mit einem Klebstoff eingeklebt oder mit einer Vergussmasse eingegossen ist. Die auskragenden Vorsprünge 24 am Wickelkopf 10 sind jeweils an den Leiterschenkelverbindern 19 bzw. an den Leiterformabschnitten 20 der Leiterelemente 26 der Statorwicklung 7 ausgebildet und beispielsweise zahnförmig ausgeführt.

Fig.13 zeigt eine Ansicht des erfindungsgemäßen Lagerschildes, das nach einer fünften Ausführungsform formschlüssig mit dem Statorkörper verbunden ist.

Nach der fünften Ausführungsform ist zur Abstützung von Drehmomenten eine alternative Formschlussverbindung zwischen dem Statorkörper 6 des Stators 5 und dem Lagerschild 4 vorgesehen.

Zur Bildung der alternativen Formschlussverbindung können am Lagerschild 4 entlang der Wickelkopfaufnahme 16 mehrere, insbesondere in Umfangsrichtung beabstandete, Vorsprünge 43 ausgebildet sein, die zum Statorkörper 6 hin verlaufen und zur Abstützung der Drehmomente in Vertiefungen 44 des Statorkörpers 6 formschlüssig eingreifen. Alternativ können die Vorsprünge 43 auch am Statorkörper 6 und die Vertiefungen 44 am Lagerschild 4 ausgeführt sein. Der Statorkörper 6 weist eine oder mehrere Formschlusslamellen 45 auf, die gegenüber den Statorlamellen nach radial innen oder nach radial außen mit einem oder mehreren Kragen 45.1 auskragen und an einer Stirnseite des Statorkörpers 6 liegen, beispielsweise in einer obersten Lage. Die Vertiefungen 44 des Statorkörpers 6 sind in dem bzw. den Kragen 45.1 der Formschlusslamelle(n) 45 des Statorkörpers 6 ausgebildet. Die Formschlusslamellen 45 sind mit den übrigen Statorlamellen des Statorkörpers fest verbunden zur Übertragung von Drehmomenten.

Fig.14 zeigt eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung nach Fig.l gemäß einer sechsten Ausführungsform. Die sechste Ausführungsform ist eine alternative Ausführung zur dritten Ausführungsform.

Bei der sechsten Ausführungsform ist an der Wickelkopfaufnahme 16 zusätzlich das zur Erzeugung einer Klemmkraft ausgebildete Klemmmittel 40 vorgesehen, mit dem der Wickelkopf 10 in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 2 gegen eine Wandung 42 der Wickelkopfaufnahme 16 verspannbar ist. Dazu ist der Wickelkopf 10 in der Wickelkopfaufnahme 16 in radialer Richtung gesehen zwischen einer Klemmfläche 40.1 des Klemmmittels 40 und einem der beiden Aufnahmeschenkel 16.1 der Wickelkopfaufnahme 16 verspannbar, wobei der betreffende Aufnahmeschenkel 16.1 der Wickelkopfaufnahme 16 die Wandung 42 bildet. Das Klemmmittel 40 und die Wickelkopfaufnahme 16 haben gemäß der Ausführung korrespondierende Konusflächen 46, wobei das Klemmmittel 40 zur Verspannung des Wickelkopfes 10 in axialer Richtung entlang der Konusflächen 46 beispielsweise mittels von Schrauben 41 gegen den Wickelkopf 10 verspannbar ist.