DE102018109380A1 - Spulenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung - Google Patents

Spulenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung Download PDF

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Thomas Schuhmann
Sören Miersch
Volker Breuckmann
Michael Breuckmann
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    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils

Abstract

Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Spulenanordnung (400), welche beispielsweise Teil eines Stators und/oder eines Rotors sein kann zur Verwendung in einem elektrischen Motor oder Generator, wobei die Spulenanordnung (400) einen vorzugsweise mittels Gusstechnik hergestellten Hohlkörper (202) aufweist zum elektrischen Isolieren einer Spulenwindung (402, 802) oder eines Spulenwindungsabschnittes (402, 802) von einem Spulenkörper (102). Ferner kann eine Spulenanordnung (400) mehrere Hohlkörper (202) aufweisen, die in Aussparungen (104) eines Spulengrundkörpers (102) angeordnet sind, sowie einen Verbindungskörper (302), welcher gemeinsam mit den Hohlkörpern (202) eine durchgehende Hohlraumstruktur (314) bilden, welche mit elektrisch leitfähigem Material (402, 802) gefüllt werden kann.

Description

  • Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung und eine Spulenanordnung sowie einen Aktuator aufweisend die Spulenanordnung, einen Elektromotor aufweisend die Spulenanordnung, und einen Elektrogenerator aufweisend die Spulenanordnung.
  • Im Allgemeinen existieren in der Elektrotechnik verschiedene Konzepte zum Herstellen von Spulen und entsprechend viele verschiedene Designs für elektromagnetische Spulen. Herkömmlicherweise wird eine Spule gewickelt, z.B. mittels Linear-, Flyer- oder Nadelwickeltechnik. Der Einsatzbereich für elektromagnetische Spulen ist vielseitig, zum Beispiel können diese in Transformatoren, Relais, Elektromotoren, Elektrogeneratoren, Lautsprechern, Schwingkreisen, etc. verwendet werden. Spulen können mindestens eine Windung eines Stromleiters aufweisen, wobei herkömmlicherweise eine Windung aus Draht, z.B. Kupferlackdraht, versilbertem Kupferdraht, etc., hergestellt wird, wobei der Draht auf einem Spulenkörper (auch als Spulenträger bezeichnet) gewickelt werden kann. Eine Spule kann ferner beispielsweise einen magnetischen Kern aufweisen, wodurch die Permeabilität der Spule verändert werden kann. Um beispielsweise Wirbelströme zu vermeiden, kann ein magnetischer Kern aus einer Vielzahl von Blechlamellen aufgebaut sein. Die Geometrie der jeweiligen Windung der Spule, die Windungszahl, der elektrische Widerstand des verwendeten Stromleiters, und das Material des Spulenkörpers bzw. des Spulenkerns können die Induktivität der Spule und weitere Charakteristika (z.B. die Güte, Einsatztemperatur, etc.) definieren.
  • Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Spulenanordnung, welche beispielsweise Teil eines Stators und/oder eines Rotors sein kann zur Verwendung in einem elektrischen Motor oder Generator, wobei die Spulenanordnung eine mittels Gusstechnik hergestellte Windung aufweist. Dabei wird anschaulich eine durchgehende Hohlraumstruktur aus elektrisch isolierendem Material erzeugt, in welchen dann mittels Gusstechnik der elektrische Leiter eingebracht werden kann. Das elektrisch isolierende Material dient dabei als Gussform und ferner als elektrische Isolierung des elektrischen Leiters sowie, optional, als wärmeabführende Schicht. Mit anderen Worten verbleibt das elektrisch isolierende Material als funktionale Struktur in der Spulenanordnung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung Folgendes aufweisen: Bilden eines Spulengrundkörpers, wobei der Spulengrundkörper eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche aufweist, wobei der Spulengrundkörper eine erste Aussparung und eine zweite Aussparung aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstrecken; Bilden eines ersten Hohlkörpers in der ersten Aussparung, wobei sich der erste Hohlkörper zumindest von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstreckt und eine erste Hohlkörper-Axialrichtung definiert, wobei der erste Hohlkörper mindestens ein erstes Durchgangsloch aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung durch den ersten Hohlkörper erstreckt; Bilden eines zweiten Hohlkörpers in der zweiten Aussparung, wobei sich der zweite Hohlkörper zumindest von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstreckt und eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung definiert, wobei der zweite Hohlkörper mindestens ein zweites Durchgangsloch aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung durch den zweiten Hohlkörper erstreckt; Anordnen eines Verbindungskörpers benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen, wobei in dem Verbindungskörper mindestens ein Verbindungsdurchgang ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch und das mindestens eine zweite Durchgangsloch unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur verbunden sind; Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials in die durchgehende Hohlraumstruktur zum Bilden einer Spulenwindung.
  • In analoger Weise kann der Spulengrundkörper mehrere (z.B. mehr als zwei oder eine beliebige geeignete Anzahl von) Aussparungen aufweisen, wobei sich jede der mehreren Aussparungen von der ersten Stirnfläche des Spulengrundkörpers zu der zweiten Stirnfläche des Spulengrundkörpers erstreckt. Dabei wird ein Hohlkörper in jeder der mehreren Aussparungen gebildet und jeweils zwei voneinander verschiedene Hohlkörper werden mittels des Verbindungskörpers unter Ausbildung einer oder mehrerer durchgehender Hohlraumstrukturen miteinander verbunden. Die ein oder mehreren durchgehenden Hohlraumstrukturen können anschließend mit einem elektrisch leitfähigen Material gefüllt werden zum Bilden mindestens einer Spulenwindung bzw. zum Bilden der gesamten Spulenwicklung.
  • Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Spulenanordnung, welche beispielsweise Teil eines Stators und/oder eines Rotors sein kann zur Verwendung in einem elektrischen Motor oder Generator, wobei die Spulenanordnung einen mittels Gusstechnik (z.B. mittels Druckguss, Spritzguss, etc.) hergestellten Hohlkörper aufweist zum elektrischen Isolieren einer Spulenwindung oder eines Spulenwindungsabschnittes von dem Spulenkörper.
  • Mittels Gusstechnik kann beispielsweise eine besonders gute Anbindung des Hohlkörpers (d.h. des Isoliermaterials) an das Blechpaket erreicht werden. Alternativ dazu können vorgefertigte Bauteile verwendet werden, die elektrisch isolierend ausgestaltet sind und in die Nuten passend eingebracht werden können.
  • Der Verbindungskörper (auch als Stirnkörper bezeichnet) enthält bzw. erzeugt beispielsweise auch die Schaltverbindungen zwischen einzelnen in den Nuten angeordneten Spulenwindungsabschnitten. Die Spulenwindungsabschnitte können in verschiedenen Techniken zu Spulen verschaltet werden, die Spulen können in verschiedenen Techniken zu voneinander elektrisch isolierten Wicklungssträngen verschaltet werden, etc. Aufgrund der gusstechnischen Herstellung der Schaltverbindungen innerhalb des Verbindungskörpers, wie hierin beschrieben ist, kann der elektrische Widerstand im Vergleich zum Verlöten, Verschweißen etc. der Schaltverbindungen reduziert werden.
  • Der Verbindungskörper (auch als stirnseitiger Isolierkörper bezeichnet) kann beispielsweise mittels eines 3D-DruckVerfahrens hergestellt werden. Somit können beispielsweise komplexe Schaltverbindungen realisiert werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung Folgendes aufweisen: Bilden eines Spulengrundkörpers, wobei der Spulengrundkörper eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche aufweist, wobei der Spulengrundkörper mehrere Aussparungen aufweist, wobei sich jede der mehreren Aussparungen von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstreckt; Einbringen mindestens eines Formkerns, der eine Formkern-Axialrichtung definiert, in jede der mehreren Aussparungen, wobei sich der jeweilige mindestens eine Formkern zumindest von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstreckt; Einbringen eines Gussmaterials in die mehreren Aussparungen, wobei das Gussmaterial zumindest zwischen der ersten Stirnfläche und der zweiten Stirnfläche den jeweiligen Formkern radial zur Formkern-Axialrichtung vollständig umgibt und ein elektrisch isolierendes Material aufweist; und Entfernen des jeweiligen Formkerns aus der jeweiligen Aussparung unter Ausbildung eines dem jeweiligen Formkern zugeordneten Hohlraums; und Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials in den jeweiligen Hohlraum unter Ausbildung eines jeweiligen Spulenwindungsabschnitts.
  • Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Spulenanordnung, die Folgendes aufweist: einen Spulengrundkörper, wobei der Spulengrundkörper eine erste Stirnfläche und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche aufweist, wobei der Spulengrundkörper eine erste Aussparung und eine zweite Aussparung aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstrecken; einen ersten Hohlkörper, der in der ersten Aussparung angeordnet ist und sich zumindest von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstreckt, wobei der erste Hohlkörper eine erste Hohlkörper-Axialrichtung definiert und mindestens ein erstes Durchgangsloch aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung durch den ersten Hohlkörper erstreckt; einen zweiten Hohlkörper, der in der zweiten Aussparung angeordnet ist und sich zumindest von der ersten Stirnfläche zu der zweiten Stirnfläche erstreckt, wobei der zweite Hohlkörper eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung definiert und mindestens ein zweites Durchgangsloch aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung durch den zweiten Hohlkörper erstreckt; einen Verbindungskörper, welcher benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen ist, wobei in dem Verbindungskörper mindestens ein Verbindungsdurchgang ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch und das mindestens eine zweite Durchgangsloch unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur verbunden sind; einen durchgehenden elektrischen Leiter, der sich durch die durchgehende Hohlraumstruktur erstreckt und eine Spulenwindung bildet.
  • Ferner betreffen verschiedene Ausführungsformen anschaulich einen Aktuator aufweisend mindestens eine Spulenanordnung, wie sie hierin beschrieben ist.
  • Ferner betreffen verschiedene Ausführungsformen anschaulich einen Elektromotor oder einen Elektrongenerator, der Folgendes aufweist: einen Stator aufweisend eine Spulenanordnung, wie sie hierin beschrieben ist; und/oder einen Rotor aufweisend eine Spulenanordnung, wie sie hierin beschrieben ist.
  • Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Figurenliste
    • 1A und 1B einen Spulengrundkörper einer Spulenanordnung in verschiedenen schematischen Ansichten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 1C und 1D einen Spulengrundkörper einer Spulenanordnung in verschiedenen schematischen Ansichten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 1E und 1F einen Spulengrundkörper einer Spulenanordnung in verschiedenen schematischen Ansichten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 2A und 2B einen Spulengrundkörper in verschiedenen schematischen Ansichten, wobei jeweils ein Hohlkörper in einer zugehörigen Aussparung des Spulengrundkörpers gebildete ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 3A und 3B einen Spulengrundkörper in verschiedenen schematischen Querschnittsansichten, wobei jeweils ein Hohlkörper in einer zugehörigen Aussparung des Spulengrundkörpers gebildete ist und wobei einen Verbindungskörper benachbart zu einer Stirnfläche des Spulengrundkörpers angeordnet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 4A und 4B eine Spulenanordnung in verschiedenen schematischen Querschnittsansichten, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 5A bis 5C eine Spulenanordnung in jeweils schematischen Querschnittsansichten während der Herstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 7 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 8A eine Spulenanordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 8B einen Hohlkörper einer Spulenanordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 8C einen mit elektrisch leitfähigem Material gefüllten Hohlkörper einer Spulenanordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 9 einen Stator in einer schematischen Ansicht, wobei der Stator eine Spulenanordnung aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
    • 10 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die hierin verwendete Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung wird der Begriff „verbunden“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Ein Stator und/oder ein Rotor einer elektrischen Maschine kann einen Magnetkörper aufweisen. Der Magnetkörper kann beispielsweise aus Blechlamellen zusammengesetzt sein oder werden zur Führung des magnetischen Flusses. Ferner kann der Stator bzw. der Rotor eine elektrisch isolierte Wicklung aufweisen zum Feldaufbau bzw. zur Spannungsinduktion. Das Einbringen der Wicklung in das Blechpaket stellt herkömmlicherweise einen der langwierigsten und kostenintensivsten Schritte bei der Herstellung elektrischer Maschinen dar. Um die spannungsführenden Leiter der Wicklung gegen den Magnetkörper elektrisch zu isolieren, werden herkömmlicherweise elektrisch und auch thermisch nicht leitfähige Werkstoffe eingesetzt, z.B. ein Epoxidharz oder andere Polymere. Aufgrund der dadurch entstehenden unerwünschten thermischen Isolation kann die Wicklung beispielsweise der heißeste Punkt in der elektrischen Maschine sein. Ferner kann das Isoliersystem der Wicklung aufgrund dessen begrenzter thermischer Stabilität die limitierende Komponente für die Ausnutzung bzw. die Leistungsdichte sein. Darüber hinaus kann die thermische Beanspruchung des Wicklungssystems maßgebend für die Lebensdauer der elektrischen Maschine sein.
  • Die hierin beschriebene gusstechnische Herstellung einer Spulenanordnung, z.B. einer kompletten Statorwicklung oder Rotorwicklung, kann den Herstellungsprozess elektrischer Maschinen stark vereinfachen. Der damit einhergehende Übergang zu einem thermisch belastbaren und thermisch leitfähigen (z.B. keramischen) Isolierwerkstoff kann zudem zu einer Steigerung der Ausnutzung und Leistungsdichte der elektrischen Maschine führen. Es ergeben sich beispielsweise Verbesserungen gegenüber herkömmlichen Designs bezüglich der Lebensdauer und der Zyklenfestigkeit.
  • Isoliersysteme für Wicklungen in elektrischen Maschinen bestehen herkömmlicherweise aus einer separaten Leiterisolation (z.B. eine Lackisolation des Spulendrahts), einer zusätzlichen Hauptisolation (z.B. eine Nutwandauskleidung aus Isolierpapier oder Kunststofffolie) und einer ferner zusätzlichen Phasenisolierung zwischen Spulen mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen. Zur Vermeidung von Lufteinschlüssen und für eine bessere Wärmeabfuhr werden die Wicklungen herkömmlicherweise mit Epoxidharz imprägniert oder vergossen. Typische zulässige Maximaltemperaturen liegen für die Isoliersysteme je nach Wärmeklasse bei maximal 180°C bis 220°C. Die maximal umsetzbare (Verlust-)Leistung der elektrischen Maschine bzw. Komponente kann durch diese Maximaltemperatur limitiert sein. Der Herstellungsprozess eines Stators oder Rotors besteht beispielsweise herkömmlicherweise aus den Schritten: Stanzen der Einzelbleche, Paketieren und Pressen des Magnetkörpers, Einbringen der Hauptisolation, Einbringen der Wicklung (z.B. durch Träufeln, Einziehen oder Nadelwickeln), Fixieren der Wicklung (z.B. durch Bandagieren), Verschaltung der Wicklung, imprägnieren des Wicklungssystems, gegebenenfalls Vergießen der Wicklungsköpfe mittels Vergussmasse sowie Aushärten der Imprägnierung und der Vergussmasse. Anschaulich wird zunächst die Wicklung gebildet und anschließend wird diese elektrisch isoliert.
  • Grundlegend für eine gießtechnisch hergestellte Statorwicklung oder Rotorwicklung kann es sein, nur eine geringe Zahl von elektrischen Leitern (z.B. weniger als 20 oder weniger als 10 elektrischen Leitern) je Nut auszuführen. Dies kann durch sogenannte Stabwellenwicklungen (engl. „Hairpin“-Wicklungen) realisiert sein oder werden. Die Ausbildung des Wickelkopfes (auch als Wicklungskopf bezeichnet) erfolgt beispielsweise mittels Verformung der in das Paket eingeschobenen Profildrähte und anschließendem Verlöten oder Verschweißen der Profildrähte. Im Allgemeinen werden herkömmlicherweise die Wickelköpfe und Schaltverbindungen stets separat von den Spulenwindungsabschnitten in den Nuten gefertigt.
  • Die Herstellung eines Stators oder eines anderen Bauelements mit einer Spulenanordnung kann herkömmlicherweise aufgrund der vielen Prozessschritte beim Einbringen des Wicklungssystems aufwändig und teuer sein. Günstiger ist ein automatisierbarer Prozess (wie z.B. das Druckgießen von Aluminium- oder Kupferleitern). Dies erfordert jedoch eine geeignete Ausgestaltung des Isoliersystems. Herkömmliche Isolierwerkstoffe besitzen zudem eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit. Bedingt durch Stromwärmeverluste im elektrischen Leiter kommt es während des Betriebs des Wicklungssystems zu starken Temperaturgradienten zwischen der Wicklung und dem Blechpaket. Die eingeschränkte Temperaturstabilität der herkömmlichen Isolierwerkstoffe wie beispielsweise Epoxidharz (typischerweise geringer als 220°C) schränkt die elektromagnetische Ausnutzung und damit die Leistungsdichte der elektrischen Maschine bzw. Komponente ein. Die Verwendung von keramischen Isolierstoffen, wie hierin beschrieben ist, kann die thermische Leitfähigkeit und Stabilität der Spulenanordnung verbessern.
  • Alternativ zu keramischen Isolierstoffen können auch andere gießfähige Isolierstoffe verwendet werden. Die Isolation kann alternativ dazu ferner aus vorgefertigten Bauteilen bestehen.
  • Gemäß dem hierin beschriebenen Herstellungsverfahren kann beispielsweise ein Stator bzw. ein Rotor einer elektrischen Maschine oder eine andere Spulenanordnung mit einer gegossenen Wicklung hergestellt werden. Anschaulich werden, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, nicht nur einzelne Leiterabschnitte mittels eines gusstechnischen Verfahrens hergestellt, sondern die gesamte Wicklung der Spulenanordnung. Das gusstechnische Verfahren zum Herstellen der Wicklung kann zeit- und kostengünstiger sein, verglichen mit Verfahren bei dem einzelne Abschnitte der Wicklung mittels Lötens oder Verschweißens miteinander verbunden werden müssen. Zudem wird so der elektrische Widerstand geringer als in der Schaltverbindung bei denen die einzelnen Abschnitte der Wicklung mittels Lötens oder Verschweißens miteinander verbunden werden müssen
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein hochtemperaturstabiles Isoliersystem verwendet, z.B. aufweisend oder bestehend aus einem keramischen Material, insbesondere aus einer thermisch leitenden, elektrisch isolierenden Keramik. Durch die Verwendung thermisch leitfähiger, elektrisch isolierender (beispielsweise keramischer) Isolierwerkstoffe kann die Wärmeabfuhr aus dem Leitermaterial gewährleistet werden. Dadurch sowie aufgrund der thermischen Stabilität der Keramik kann die elektromagnetische Ausnutzung gesteigert werden. Eine Keramik z.B. Al2O3, kann aufgrund einer hohen Wärmeleitfähigkeit verwendet werden um eine ausreichend hohe Dissipation der Wärmeverluste zu erreichen und somit kann die Ausnutzung gesteigert werden ohne einen Temperaturanstieg in Kauf nehmen zu müssen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann ein thermisches Behandeln der Keramik oder des Isolierstoffes, der die Keramik aufweist oder bildet, aufgrund der Temperaturstabilität des Elektrobleches limitiert sein. Beispielsweise kann eine das jeweilige Material auf bis zu ungefähr 500°C oder (z.B. kurzzeitig) bis auf ungefähr 650°C erwärmt werden. Somit kann beispielsweise erreicht werden, dass der Isolierkörper vor dem Eingießen des elektrischen Leiters ausreichend stabil ist.
  • Weiterhin kann durch Verwendung eines geeigneten keramischen Hohlkörpers im Stirnbereich der Spulenanordnung die gesamte Wicklung, d.h. inklusive der Wickelköpfe und Schaltverbindungen, in einem Prozessschritt gusstechnisch hergestellt werden. Somit entfallen beispielsweise elektrische Widerstandserhöhungen in den Schaltverbindungen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Fertigungsprozess zur Fertigung einer bewickelten elektrotechnischen Komponente (z.B. eines Stators, Rotors, etc.) beschrieben, wobei durch ein Einbringen eines hochtemperaturstabilen, thermisch leitfähigen Isoliersystems beispielsweise aus technischer Keramik im Aktivteil sowie im Stirnbereich die Nutzung der (Druck-)Gusstechnologie zum Fertigen isolierter Leiter in der bewickelten elektrotechnischen Komponente eingesetzt werden kann. Dabei wird beispielsweise die gesamte Wicklung (z.B. die gesamte Statorwicklung oder Rotorwicklung) inklusive der Wicklungsköpfe und der Schaltverbindungen in einen mit Hohlkammern versehenen Isolierkörper eingegossen.
  • Neben dem keramischen Isolierkörper sind keine weiteren Isoliermaterialien (insbesondere keine herkömmlichen Isoliermaterialien wie Harze oder andere Polymere) mehr erforderlich. Bei dem hierin beschriebenen Fertigungsprozess können sich die einzelnen Prozessschritte in der Prozessabfolge positiv beeinflussen. Beispielsweise kann eine Restwärme nach einem Aushärten des Isolierkörpers für bessere Fließeigenschaften beim Gießen der elektrischen Leiter ausgenutzt werden. Ein Abkühlungsvorgang erst nach dem Einbringen der elektrischen Leiter kann eine positive Wirkung auf das Gefüge bzw. die Eigenschaften des Isolierkörpers haben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind nur wenige Schritte notwendig, um die elektrische Isolation und den elektrischen Leiter zu bilden, z.B. Spritzen/Drucken des Isolierkörpers und Gießen der Wicklung. Hierdurch ist eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses zu erwarten, Mehrkosten durch den aufwendigeren Prozess zur Herstellung des Isolierkörpers und des gegossenen Leiterkörpers werden dabei kompensiert durch den Wegfall vieler herkömmlicherweise erforderlicher Prozessschritte. Für das gesamte Isoliersystem ist eine deutlich höhere thermische Stabilität zu erwarten, wodurch die Ausnutzung der elektrischen Maschine bzw. Komponente gesteigert werden kann. Weiterhin haben beispielsweise technische Keramiken deutlich bessere thermische Leitfähigkeiten als konventionelle Isolierstoffe. Dadurch können der Temperaturgradient zwischen dem Leiter und dem Blechkörper sowie die entstehenden Stromwärmeverluste gesenkt werden. Darüber hinaus entfallen elektrische Kontaktwiderstände an den herkömmlicherweise notwendigen Schalt- bzw. Schweißverbindungen der Wicklung und es ist mit einem geringeren elektrischen Wicklungswiderstand zu rechnen, woraus ebenfalls eine Reduzierung der Stromwärmeverluste resultiert.
  • Im Folgenden werden verschiedene Verfahrensschritte eines Verfahrens zum Herstellen einer Spulenanordnung (siehe 4A und 4B) beschrieben. Beispielsweise ist in den 1A bis 1F das Bilden eines Spulengrundkörpers mit mehreren Aussparungen veranschaulicht. Ferner ist beispielsweise in den 2A und 2B das Bilden eines jeweiligen Hohlkörpers in jeder der Aussparungen des Spulengrundkörpers veranschaulicht. Ferner ist in den 3A und 3B das Bilden eines Verbindungskörpers veranschaulicht. Ferner ist in den 4A und 4B das Bilden einer Spulenwindung veranschaulicht.
  • 1A, 1C und 1E veranschaulichen jeweils einen Spulengrundkörper 102 in einer schematischen Ansicht (z.B. in einer Draufsicht auf eine Stirnfläche 102s des Spulengrundkörpers 102), gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 1B, 1D und 1F zeigen jeweils eine zugehörige schematische Querschnittsansicht 101c des Spulengrundkörpers 102, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Der Spulengrundkörper 102 kann beispielsweise eine erste Stirnfläche 102s-1 aufweisen sowie und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Spulengrundkörper 102 im Wesentlichen als zylindrisches Rohrprofil dargestellt und beschrieben, jedoch kann der Spulengrundkörper 102 jede andere geeignete geometrische Form (z.B. eine Quaderform, etc.) aufweisen. Mit anderen Worten kann der Spulengrundkörper 102 je nach Anwendung als beliebiges Hohlprofil oder Vollprofil ausgestaltet sein. Daraus könnten sich weitere Vorteile bzgl. der Betriebseigenschaften der elektrischen Maschine ergeben, z.B. eine Minimierung der Stromverdrängung durch Wahl geeigneter Leiter-Geometrien.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist der Spulengrundkörper 102 mehrere Aussparungen 104 auf, z.B. eine erste Aussparung 104-1 und eine zweite Aussparung 104-2. Die Aussparungen 104 erstrecken sich jeweils von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2.
  • Der Spulengrundkörper 102 kann eine Längsrichtung 105a aufweisen bzw. definieren (anschaulich parallel zu der Richtung 105 und senkrecht zu den beiden Richtungen 101, 103). Die Längsrichtung 105a des Spulengrundkörpers 102 kann auch als Spulengrundkörper-Axialrichtung bezeichnet werden. Die erste Stirnfläche 102s-1 und die zweite Stirnfläche 102s-2 können einander in Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a gesehen gegenüberliegen. In einigen Ausgestaltungen kann der Spulengrundkörper 102 rotationssymmetrisch zur Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a ausgestaltet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können sich die Aussparungen 104 entlang der Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a erstrecken. Alternativ dazu können sich die Aussparungen 104 in einem Winkel (z.B. in einem Bereich von ungefähr 5° bis ungefähr 45°) zu der Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a erstrecken. Die Aussparungen 104 können parallel zueinander verlaufen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Spulengrundkörper 102 als Magnetkern (auch als Magnetkörper bezeichnet) ausgestaltet sein. Dazu kann der Spulengrundkörper 102 eine Vielzahl von Blechen (z.B. von Elektroblechen) aufweisen (nicht dargestellt), wobei die jeweiligen Bleche paketiert sind. Anschaulich können die jeweiligen Bleche in der geeigneten Form ausgestanzt oder ausgeschnitten (z.B. mittels eines Lasers, etc.) werden und entlang der Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a übereinander angeordnet werden. Anschließend können die einzelnen Bleche miteinander zu einem Paket verbunden werden, was als Paketieren bezeichnet werden kann. Die Bleche können beispielsweise miteinander verschweißt werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Vielzahl von Blechen teilweise oder vollständig in ein elektrisch isolierendes Gussmaterial eingebettet werden. Anschaulich kann somit beispielsweise ein Paketieren der Bleche auch ohne ein Verschweißen erfolgen, was die Wirbelstromverluste reduzieren kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die jeweiligen Bleche derart geformt (z.B. ausgestanzt, ausgeschnitten, etc.) sein oder werden, dass diese beim Paketieren den Spulengrundkörper 102 sowie die jeweiligen Aussparungen 104 bilden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich jede der Aussparungen 104 von einer Innenumfangswandung 102i des beispielsweise rohrförmigen Spulengrundkörper 102 in den Spulengrundkörper 102 hinein erstrecken, wie in 1A und 1B veranschaulicht ist. Anschaulich können die Aussparungen 104 als Innennuten ausgebildet sein.
  • Alternativ dazu kann sich jede der Aussparungen 104 von einer Außenumfangswandung 102a des beispielsweise rohrförmigen oder stabförmigen Spulengrundkörpers 102 in diesen hinein erstrecken, wie in 1C und 1D veranschaulicht ist. Anschaulich können die Aussparungen 104 als Außennuten ausgebildet sein.
  • Alternativ dazu kann jede der Aussparungen 104 als Durchgangsloch in dem beispielsweise rohrförmigen oder stabförmigen Spulengrundkörper 102 ausgebildet sein, wie in 1E und 1F veranschaulicht ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die jeweilige Aussparung 104 in dem Spulengrundkörper 102 von einer Begrenzungswandung 104w begrenzt. Je nach Ausgestaltung kann die Begrenzungswandung 104w die jeweilige Aussparung teilweise (siehe 1A und 1C) oder vollständig begrenzen (siehe 1E).
  • 2A veranschaulicht einen Spulengrundkörper 102 (z.B. den in 1A dargestellten Spulengrundkörper 102) in einer schematischen Draufsicht, wobei jeweils ein Hohlkörper 202 in jeder der Aussparungen 104 des Spulengrundkörpers 102 gebildet ist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. 2B zeigt eine zugehörige schematische Querschnittsansicht 201c, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein erster Hohlkörper 202-1 in der ersten Aussparung 104-1 des Spulengrundkörpers 102 gebildet und ein zweiter Hohlkörper 202-2 ist in der zweiten Aussparung 104-2 des Spulengrundkörpers 102 gebildet. Der jeweilige Hohlkörper 202 erstreckt sich zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 des Spulengrundkörpers 102 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 des Spulengrundkörpers 102. Anschaulich können die jeweiligen Hohlkörper 202 bündig mit der jeweiligen Stirnfläche 102s abschließen (siehe auch 3A). Alternativ dazu können die jeweiligen Hohlkörper 202 über die jeweiligen Stirnflächen 102s hinausragen (siehe auch 3B).
  • Jeder der beiden Hohlkörper 202 kann eine Hohlkörper-Axialrichtung 205 definieren. Beispielsweise kann der erste Hohlkörper 202-1 eine erste Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 definieren und der zweite Hohlkörper 202-2 kann eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 definieren. Dabei können die beiden Hohlkörper 202-1, 202-2 derart in der zugehörigen Aussparungen 104-1, 104-2 angeordnet sein, dass deren jeweiligen Hohlkörper-Axialrichtungen 205-1, 205-2 parallel zueinander verlaufen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Form und/oder die Lage der Aussparungen 104 die Lage der Hohlkörper 202 definieren. Beispielsweise kann die jeweilige Hohlkörper-Axialrichtung 205 parallel zur Längsrichtung der zugehörigen Aussparung 104 sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Hohlkörper 202 in direktem körperlichen Kontakt mit einer Begrenzungswandung 104w der zugehörigen Aussparung 104 sein, d.h. anschaulich einen direkten körperlichen Kontakt zu dem Spulengrundkörper 102 aufweisen. Beispielsweise kann der jeweilige Hohlkörper 202 innerhalb der zugehörigen Aussparung 104 mittels eines gusstechnischen Verfahrens hergestellt werden. Alternativ dazu kann der Hohlkörper 202 außerhalb der Aussparung 104 hergestellt werden und anschließend in die jeweilige Aussparung 104 eingebracht werden. Beispielsweise können sich die Aussparungen 104 in Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a erstrecken und der jeweilige Hohlkörper 202 kann parallel zur Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a in die jeweilige Aussparung 104 eingesteckt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Hohlkörper 202 ein oder mehrere Durchgangslöcher 204 aufweisen, die sich entlang der Hohlkörper-Axialrichtung 205 durch diesen hindurch erstrecken. Beispielsweise kann der erste Hohlkörper 202-1 mindestens ein erstes Durchgangsloch 204-1 aufweisen, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 durch den ersten Hohlkörper 202-1 erstreckt. In gleicher Weise kann der zweite Hohlkörper 202-2 mindestens ein zweites Durchgangsloch 204-2 aufweisen, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 durch den zweiten Hohlkörper 202-2 erstreckt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen dienen die Hohlkörper 202, die in den Aussparungen 104 gebildet sind, als Form zum Gießen von ein oder mehreren Spulenwindungsabschnitten in den Durchgangslöchern 204 der Hohlkörper 202.
  • 3A und 3B veranschaulichen jeweils eine Spulenanordnung während deren Herstellung in einer schematischen Querschnittsansicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verbindungskörper 302 (auch als Wickelkopf-Isolierkörper bezeichnet) verwendet werden um zumindest zwei der in den Aussparungen 104 angeordneten Hohlkörpern 202 (siehe 2A und 2B) derart miteinander zu verbinden, dass eine durchgehende Hohlraumstruktur 314 gebildet wird. Die durchgehende Hohlraumstruktur 314 kann beispielsweise als Gussform verwendet werden zum Gießen von zumindest einer Spulenwindung, welche sich dann durch zumindest zwei Aussparungen 104 des Spulengrundkörpers 102 hindurch erstreckt. Die durchgehende Hohlraumstruktur 314 kann ferner als Gussform verwendet werden zum Gießen der Schaltverbindungen zwischen mehreren Spulen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Verbindungskörper 302 benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen 102s angeordnet sein. Der Verbindungskörper 302 kann dabei in direktem körperlichen Kontakt mit dem Spulengrundkörper 102 sein, wie in 3A dargestellt ist, und somit auch in direktem körperlichen Kontakt mit den jeweiligen Hohlkörpern 202 sein, die in den Aussparungen 104 gebildet sind. Alternativ dazu kann der Verbindungskörper 302 zumindest mit den jeweiligen Hohlkörpern 202 in direktem körperlichen Kontakt sein. Alternativ dazu kann der Verbindungskörper 302 mittels einer Dichtungsstruktur mit den jeweiligen Hohlkörpern 202 verbunden sein.
  • In dem Verbindungskörper 302 ist mindestens ein Verbindungsdurchgang 304 ausgebildet. Mittels des mindestens einen Verbindungsdurchgangs 304 können das mindestens eine erste Durchgangsloch 204-1 und das mindestens eine zweite Durchgangsloch 204-2 unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur 314 verbunden sein oder werden.
  • Die durchgehende Hohlraumstruktur 314 kann eine erste Öffnung 314a (z.B. eine Eingangsöffnung) und eine zweite Öffnung 314b (z.B. eine Ausgangsöffnung) aufweisen und in dem dazwischenliegenden Bereich im Wesentlichen dicht sein. Optional kann die durchgehende Hohlraumstruktur 314 zusätzlich ein oder mehrere Befüllöffnungen aufweisen, durch welche hindurch die durchgehende Hohlraumstruktur 314 mit dem elektrisch leitfähigen Material gefüllt werden kann (siehe beispielsweise 4B).
  • Anschaulich definiert der Verbindungskörper 302, genauer gesagt die Ausgestaltung des mindestens einen Verbindungsdurchgangs 304 in dem Verbindungskörper 302, die Ausgestaltung der elektrischen Leiter der Spulenanordnung am Wicklungskopf (anschaulich die Verschaltung der Wicklung). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein erster Verbindungskörper 302 benachbart zu der ersten Stirnfläche 102s-1 des Spulengrundkörpers 102 angeordnet sein und ein zweiter Verbindungskörper (nicht dargestellt) kann benachbart zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 des Spulengrundkörpers 102 angeordnet sein. Dabei können die beiden Verbindungskörper verschieden voneinander ausgestaltet sein um die entsprechende Verschaltung der Wicklung an den einander gegenüberliegenden Köpfen der Spulenanordnung zu realisieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Verbindungskörper 302 mittels additiver Fertigung gebildet sein oder werden, z.B. mittels eines Pulverbettverfahrens, mittels eines Freiraumverfahrens, mittels eines Flüssigmaterialverfahrens und/oder mittels eines anderen Schichtbauverfahrens, z.B. mittels eines 3D-Druckverfahrens. Ferner kann der Verbindungskörper 302 segmentiert sein, z.B. aus mehreren Verbindungskörpersegmenten gebildet sein oder werden. Beispielsweise können mehrere Scheiben jeweils eine Aussparungsstruktur derart aufweisen, dass, wenn die mehreren Scheiben zu dem Verbindungskörper 302 zusammengesetzt sind, die Aussparungsstrukturen gemeinsam den mindestens einen Verbindungsdurchgang 304 ausbilden.
  • 4A und 4B veranschaulichen jeweils eine Spulenanordnung 400 in einer schematischen Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die durchgehende Hohlraumstruktur 314 (siehe beispielsweise 3A und 3B) dazu verwendet werden, ein elektrisch leitfähiges Material 402 einzubringen zum Bilden einer Spulenwindung. Eine Spulenwindung weist zumindest zwei Spulenwindungsabschnitte auf, die in voneinander verschiedenen Aussparungen 104 angeordnet sind und die miteinander elektrisch leitfähig verbunden sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die Hohlkörper 202 und der Verbindungskörper 302 derart ausgestaltet, dass diese in einem Prozessschritt mittels eines elektrisch leitfähigen Gussmaterials gefüllt (z.B. im Wesentlichen vollständig gefüllt) werden können. Beispielsweise kann Kupfer oder Aluminium mittels Druckguss (oder anderer geeigneter Verfahren) in die durchgehende Hohlraumstruktur 314 eingebracht werden.
  • Das Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials 402 in die durchgehende Hohlraumstruktur 314 kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das elektrisch leitfähige Material zunächst verflüssigt wird. Das elektrisch leitfähige Material kann beispielsweise geschmolzen werden oder mittels eines anderen Verfahrens in einen gießfähigen Zustand gebracht werden. Anschließend kann das verflüssigte elektrisch leitfähige Material in die durchgehenden Hohlraumstruktur 314 eingebracht werden. Das verflüssigte elektrisch leitfähige Material kann beispielsweise durch eine der Öffnungen 314a, 314b der durchgehenden Hohlraumstruktur 314 eingefüllt werden. Alternativ dazu oder zusätzlich dazu kann beispielsweise der Verbindungskörper 302 mindestens eine Befüllöffnung 302a aufweisen mittels welcher das verflüssigte elektrisch leitfähige Material eingefüllt werden kann. Anschließend kann das verflüssigte elektrisch leitfähige Material in der durchgehenden Hohlraumstruktur aushärten oder ausgehärtet werden. Beispielsweise kann das verflüssigte elektrisch leitfähige Material in der durchgehenden Hohlraumstruktur 314 abkühlen (bzw. abgekühlt werden) und erstarren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Spulenwindung bzw. eine gesamte Spulenwicklung aus elektrisch leitfähigem Material 402 hergestellt, welche frei von Verbindungsstellen ist, z.B. frei von Lötverbindungen, Schweißverbindungen, etc. Dabei kann die Spulenwindung radial vollständig in elektrisch isolierendes Material (z.B. in keramisches Material) des jeweiligen Hohlkörpers 202 und des jeweiligen Verbindungskörpers 302 eingebettet sein.
  • In den 5A bis 5C werden verschiedene Verfahrensschritte zum Bilden von jeweils einem Hohlkörper 202 in einer zugehörigen Aussparung 104 eines Spulengrundkörpers 102 (siehe 2A und 2B) beschrieben.
  • Wie in 5A in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt ist, kann mindestens ein Formkern 502 in jede der Aussparungen 104 eingebracht werden. Dabei erstreckt sich der jeweilige Formkern 502 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 des Spulengrundkörpers 102 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 des Spulengrundkörpers 102.
  • Anschaulich können mindestens ein erster Formkern 502-1 in die erste Aussparung 104-1 und mindestens ein zweiter Formkern 502-2 in die zweite Aussparung 104-2 des Spulengrundkörpers 102 eingebracht werden, wobei sich der erste Formkern 502-1 und der zweite Formkern 502-2 jeweils zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstrecken.
  • Der jeweilige Formkern 502 kann beispielsweise eine Formkern-Axialrichtung 505 definieren. Die Formkern-Axialrichtung 505 kann beispielsweise parallel zur Längsrichtung der Aussparung 104 verlaufen.
  • Wie in 5B in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt ist, kann ein elektrisch isolierendes Material 514 in die jeweilige Aussparung 104 eingebracht werden zum Bilden des jeweiligen Hohlkörpers 202. Das elektrisch isolierende Material 514 umgibt (zumindest zwischen der ersten Stirnfläche 102s-1 und der zweiten Stirnfläche 102s-2) den jeweiligen Formkern 502 radial zur jeweiligen Formkern-Axialrichtung 505 vollständig. Anschaulich wird ein umlaufender Spalt 504 zwischen der jeweiligen Begrenzungswandung 104w und dem zugehörigen Formkern 502 mit dem elektrisch isolierenden Material 514 gefüllt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das elektrisch isolierende Material 514 zumindest in eine erste Aussparung 104-1 zum Bilden des ersten Hohlkörpers 202-1 und in die zweite Aussparung 104-2 zum Bilden des zweiten Hohlkörpers 202-2 eingebracht. Das elektrisch isolierende Material 514 wird derart eingebracht, dass dieses zumindest zwischen der ersten Stirnfläche 102s-1 und der zweiten Stirnfläche 102s-2 den jeweiligen Formkern 502-1, 502-2 radial zur jeweiligen Formkern-Axialrichtung 505-1, 505-2 vollständig umgibt.
  • Anschließend kann der jeweilige Formkern 502 aus der jeweiligen Aussparung 104 entfernt werden unter Ausbildung des jeweiligen Durchgangslochs 204 in dem Hohlkörper 202.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der mindestens eine erste Formkern 502-1 aus der ersten Aussparung 104-1 und der mindestens eine zweite Formkern 502-2 aus der zweiten Aussparung 104-2 entfernt werden unter Ausbildung des mindestens einen ersten Durchgangslochs 204-1 in dem ersten Hohlkörper 202-1 und des mindestens einen zweiten Durchgangslochs 204-1 in dem zweiten Hohlkörper 202-2.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das elektrisch isolierende Material ein keramisches Material sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zum Einbringen des elektrisch isolierenden Materials in die jeweilige Aussparung ein Gussmaterial gebildet werden, welches das elektrisch isolierende Material aufweist. Das Gussmaterial kann beispielsweise mittels Dispergierens des elektrisch isolierenden Materials in einem Dispersionsmedium gebildet werden zum Einbringen des Gussmaterials mittels eines Gussverfahrens, z.B. mittels Pulverspritzguss.
  • Nach dem Einfüllen des Gussmaterials in die jeweilige Aussparung 104 kann dieses aushärten oder ausgehärtet werden. Das Gussmaterial kann beispielsweise einer Wärmebehandlung unterzogen werden derart, dass dieses aushärtet. Dabei kann zunächst in einer ersten Wärmebehandlung das Dispersionsmedium ausgetrieben werden, wodurch das Gussmaterial zumindest teilweise aushärten kann. Beispielsweise kann nach dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials 402 in den jeweiligen Hohlkörper 202 eine zweite Wärmebehandlung erfolgen, beispielsweise ein Festphasensintern. Alternativ dazu kann auch nur eine Wärmebehandlung erfolgen, mittels derer zunächst das Dispersionsmedium ausgetrieben wird und anschließend das elektrisch isolierende Material gesintert wird.
  • Zum Gießen des Gussmaterials in die jeweilige Aussparung 104 kann mindestens ein Hilfsformkörper 512 verwendet werden, z.B. wenn die Aussparungen 104 als Innennuten oder Außennuten ausgestaltet sind, um entsprechend das Gussmaterial um den jeweiligen Formkern 502 herum zu bilden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen definiert der jeweilige Formkern 502 die Lage und Ausgestaltung des damit erzeugten Hohlkörpers 202 mitsamt der mindestens einen Durchgangsöffnung 204, wie in 5C in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt ist.
  • 6 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Herstellen einer Spulenanordnung 400, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 600 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: in 610, Bilden eines Spulengrundkörpers 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s-1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Aussparung 104-1 und eine zweite Aussparung 104-2 aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstrecken (siehe beispielsweise 1A bis 1F); in 620, Bilden eines ersten Hohlkörpers 202-1 in der ersten Aussparung 104-1, wobei sich der erste Hohlkörper 202-1 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt und eine erste Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 definiert, wobei der erste Hohlkörper 202-1 mindestens ein erstes Durchgangsloch 204-1 aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 durch den ersten Hohlkörper 202-1 erstreckt und Bilden eines zweiten Hohlkörpers 202-2 in der zweiten Aussparung 104-2, wobei sich der zweite Hohlkörper 202-2 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt und eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 definiert, wobei der zweite Hohlkörper 202-2 mindestens ein zweites Durchgangsloch 204-2 aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 durch den zweiten Hohlkörper 202-2 erstreckt (siehe beispielsweise 2A und 2B); in 630, Anordnen eines Verbindungskörpers 302 benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen 102s, wobei in dem Verbindungskörper 302 mindestens ein Verbindungsdurchgang 304 ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch 204-1 und das mindestens eine zweite Durchgangsloch 204-2 unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur 314 verbunden sind (siehe beispielsweise 3A und 3B); und, in 640, Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials 402 in die durchgehende Hohlraumstruktur 314 zum Bilden einer Spulenwindung (siehe beispielsweise 4A und 4B).
  • 7 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Herstellen einer Spulenanordnung 400, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 700 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: in 710, Bilden eines Spulengrundkörpers 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s-1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 mehrere Aussparungen 104 aufweist, wobei sich jede der mehreren Aussparungen 104 von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt (siehe beispielsweise 1A bis 1F und 8); in 720, Bilden eines Hohlkörpers 202, der eine Hohlkörper-Axialrichtung 205 definiert, in jeder der mehreren Aussparungen 104, wobei sich der jeweilige Hohlkörper 202 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt und mindestens ein Durchgangsloch 204 aufweist, welches sich entlang der Hohlkörper-Axialrichtung 205 durch den Hohlkörper 202 erstreckt (siehe beispielsweise 2A, 2B und 8); in 730, Bilden eines Verbindungskörpers 302 benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen 102s, wobei in dem Verbindungskörper 302 mindestens ein Verbindungsdurchgang 304 ausgebildet ist, mittels dessen das jeweilige mindestens eine Durchgangsloch 204 zweier voneinander verschiedener Hohlkörper 202 unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur 314 verbunden sind (siehe beispielsweise 3A, 3B und 8); und, in 740, Füllen der durchgehenden Hohlraumstruktur 314 mit einem elektrisch leitfähigen Material 402 zum Bilden einer Spulenwindung (siehe beispielsweise 4A, 4B und 8).
  • 8A veranschaulicht eine Spulenanordnung 400 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei kann die Spulenanordnung 400 einen Spulengrundkörper 102 aufweisen der eine Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a definiert, welche anschaulich senkrecht zur Zeichenebene verläuft, d.h. senkrecht zu den Richtungen 101 und 103. Der Spulengrundkörper 102 weist beispielsweise zwei einander gegenüberliegende Flächen (auch als Stirnflächen 102s bezeichnet) auf und mehrere Aussparungen 104, die sich jeweils entlang der Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a oder in einem Winkel zur Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a durch diesen hindurch erstrecken.
  • Ferner weist die Spulenanordnung 400 einen Hohlkörper in jeder der mehreren Aussparungen 104 auf. Der jeweilige Hohlkörper 202 kann sich zumindest zwischen den beiden Stirnflächen 102s erstrecken. Der jeweilige Hohlkörper 202 weist mindestens ein Durchgangsloch 204 auf. Dabei kann sich das mindestens eine Durchgangsloch 204 entsprechend der Ausgestaltung der zugehörigen Aussparung 104 entlang der Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a oder in einem Winkel zur Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a durch den Hohlkörper 202 erstrecken. In dem jeweiligen mindestens einen Durchgangsloch 204 des entsprechenden Hohlkörpers 202 kann ein elektrischer Leiter 802 (anschaulich ein Spulenwindungsabschnitt) gebildet sein.
  • Wie hierin beschrieben ist, sind mindestens zwei elektrische Leiter 802 aus zwei voneinander verschiedenen Aussparungen 104 mittels eines elektrischen Verbindungsleiters, welcher in einen Verbindungskörpers 302 eingebettet ist, verbunden.
  • Anschaulich bildet das in den jeweiligen Hohlkörper 202 eingebrachte elektrisch leitfähige Material 402 (siehe beispielsweise 4A) den elektrischen Leiter 802. Ferner bildet das in den jeweiligen Verbindungskörper 302 eingebrachte elektrisch leitfähige Material 402 den elektrischen Verbindungsleiter. Insgesamt wird ein durchgehender elektrischer Leiter aus dem elektrisch leitfähigen Material 402 in den jeweiligen Hohlkörpern 202 und dem jeweiligen Verbindungskörper 302 gebildet.
  • 8B veranschaulicht einen der Hohlkörper 202 der Spulenanordnung 400 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Der Hohlkörper 202 kann beispielsweise ein erstes Durchgangsloch 204a und ein zweites Durchgangsloch 204b aufweisen. In ähnlicher Weise kann der jeweilige Hohlkörper 202 auch mehr als zwei Durchgangslöcher aufweisen. In ähnlicher Weise können auch zwei oder mehr als zwei Hohlkörper 202 gemeinsam in der jeweiligen Aussparungen 104 angeordnet sein oder werden.
  • Ferner kann jedes der Durchgangslöcher 204a, 204b in dem jeweiligen Hohlkörper 202 mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt sein oder werden wodurch jeweils ein elektrischer Leiter 802a, 802b in jedem der Durchgangslöcher 204a, 204b gebildet wird, wie in 8C schematisch dargestellt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Aussparungen 104 rotationssymmetrisch angeordnet sein oder mit anderen Worten kann der Spulengrundkörper 102 rotationssymmetrisch sein. Fernern können beispielsweise auch die in den Aussparungen 104 gebildeten Hohlkörper 202 und deren Durchgangslöcher 204 rotationssymmetrisch angeordnet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die gesamte Wicklung der Spulenanordnung 400 mittels nur einmaliger Anwendung eines Gussverfahrens erzeugt werden, wobei die gesamte Wicklung unmittelbar nach dem Gussverfahren bereits die erforderliche elektrische Isolierung aufweist, nämlich bereitgestellt durch das elektrisch isolierende Material der jeweiligen Hohlkörper 202 und der jeweiligen Verbindungskörper 302.
  • 9 veranschaulicht einen Stator 900 (beispielhaft als elektrotechnische Komponente) in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Spulenanordnung 400 als Stator ausgestaltet sein und in einem Gehäuse 902 angeordnet sein. Im Bereich des Spulengrundkörpers 102 kann das Gehäuse 902 beispielsweise direkt an die Spulenanordnung 400 angrenzen. Mit anderen Worten kann beispielsweise der Spulengrundkörper 102 einen direkten körperlichen Kontakt zu dem Gehäuse 902 aufweisen. Im Bereich des Verbindungskörpers 302 (nicht dargestellt) kann das Gehäuse 902 beispielsweise direkt an die Spulenanordnung 400 angrenzen, d.h. mit anderen Worten kann beispielsweise der Verbindungskörper 302 einen direkten körperlichen Kontakt zu dem Gehäuse aufweisen. Somit kann beispielsweise Wärme, die beim Betrieb der Spulenanordnung 400 im Bereich des Spulengrundkörpers 102 und/oder des Wicklungskopfes entsteht, effizient an das Gehäuse 902 übertragen werden.
  • Innerhalb des als Rohrprofil ausgestalteten Spulengrundkörpers 102 kann ein Rotor 912 drehbar gelagert sein. Der Rotor 912 kann eine Magnetanordnung 912m oder Spulenanordnung 912m aufweisen zum Antreiben des Rotors 912.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Verbindungskörper 302 derart eingerichtet sein, dass sich der Rotor 912 in Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a durch den Verbindungskörper 302 und somit durch die gesamte Spulenanordnung 400 hindurch erstrecken kann. Anschaulich kann der Verbindungskörper 302 rohrförmig sein. Die jeweiligen Verbindungsdurchgänge 304 können dann entsprechend in Axialrichtung gesehen nur über der jeweiligen Rohrstirnfläche des rohrförmigen Spulengrundkörpers 102 angeordnet sein.
  • In 9 ist beispielhaft ein Elektromotor bzw. ein Elektrogenerator als Innenläufer schematisch dargestellt. In ähnlicher Weise kann der Elektromotor bzw. der Elektrogenerator als Außenläufer ausgestaltet sein.
  • In 9 ist beispielhaft ein Elektromotor bzw. ein Elektrogenerator dargestellt, wobei die Spulenanordnung 400 als Stator ausgebildet ist. In ähnlicher Weise kann der Elektromotor bzw. der Elektrogenerator derart ausgestaltet sein, dass die Spulenanordnung 400 als Rotor ausgebildet ist oder dass sowohl der Stator als auch der Rotor eine derartige Spulenanordnung 400 aufweist.
  • 10 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1000 zum Herstellen einer Spulenanordnung 400, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 1000 kann beispielsweise Folgendes aufweisen: in 1010, Bilden eines Spulengrundkörpers 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s-1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 mehrere Aussparungen 104 aufweist, wobei sich jede der mehreren Aussparungen 104 von der ersten Stirnfläche 102s 1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt (siehe beispielsweise 1A bis 1F); in 1020, Einbringen mindestens eines Formkerns 502, der eine Formkern-Axialrichtung 505 definiert, in jede der mehreren Aussparungen 104, wobei sich der jeweilige mindestens eine Formkern 502 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt (siehe beispielsweise 5A); in 1030, Einbringen eines Gussmaterials in die mehreren Aussparungen 104, wobei das Gussmaterial zumindest zwischen der ersten Stirnfläche 102s-1 und der zweiten Stirnfläche 102s-2 den jeweiligen Formkern 502 radial zur Formkern-Axialrichtung 505 vollständig umgibt und ein elektrisch isolierendes Material aufweist (siehe beispielsweise 5B); in 1040, Entfernen des jeweiligen Formkerns 502 aus der jeweiligen Aussparung 104 unter Ausbildung eines dem jeweiligen Formkern 502 zugeordneten Hohlraums 204 (siehe beispielsweise 5C); und, in 1050, Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials 402 in den jeweiligen Hohlraum 204 unter Ausbildung eines jeweiligen Spulenwindungsabschnitts (siehe beispielsweise 4A und 4B) .
  • Im Folgenden werden verschiedene Aspekte der hierin beschrieben Ausführungsformen beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein effizientes Verfahren bereitgestellt zum Herstellen einer Spulenanordnung, z.B. zur Verwendung in einer elektrotechnischen Komponente. Das Verfahren kann beispielsweise das Einbringen eines Isolierkörpers aufweisen (z.B. nach dem Stanzen und Paketieren des Magnetkörpers), wobei das Isoliermaterial des Isolierkörpers vorzugsweise eine technische Keramik ist. Anschaulich wird ein Isoliermaterial verwendet, dass ausreichend temperaturbeständig (z.B. in einem Temperaturbereich oberhalb von 220°C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich oberhalb von 300°C) ist sowie ausreichend thermisch leitfähig ist (z.B. mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1 W/(m·K), vorzugsweise mit einer Wärmeleitfähigkeit von mehr als 10 W/(m·K)). Beispielsweise kann das Isoliermaterial Aluminiumoxid, Siliziumcarbid, Aluminiumnitrid, oder ein anderes keramisches Material aufweisen.
  • Beispielsweise kann das Isoliermaterial für den Gussprozess zumindest kurzzeitig thermisch stabil sein bis zu einer Temperatur von ungefähr 1200°C. Somit kann beispielsweise Kupfer mit einer Temperatur in einem Bereich von ungefähr 1080°C bis ungefähr 1200°C mittels Isoliermaterials als Form gegossen werden.
  • Die Abfolge der hierin beschriebenen Prozesse können sich gegenseitig positiv beeinflussen. Die thermische Nachbehandlung des Isolierkörpers und die Restwärme können beispielsweise den Gussprozess des elektrischen Leiters begünstigen und die Temperatur des gegossenen elektrischen Leiters kann den Isolierkörper in seinem Gefüge beispielsweise nochmals positiv beeinflussen.
  • Es versteht sich, dass der jeweilige Isolierkörper dem Gussprozess des elektrischen Leiters standhalten sollte.
  • Insbesondere kann ein Wickelkopf-Isolierkörper mit Hohlräumen im Stirnbereich des Spulengrundkörpers 102 angebracht sein oder werden. Das Herstellen dieses Isolierkörpers kann dabei beispielsweise mittels Spritzgießens, Pressens, Extrudierens oder 3D-Drucks erfolgen. Im Bereich des Wickelkopfes ist neben einer Herstellung durch additive Verfahren auch ein segmentierter Aufbau des Wickelkopf-Isolierkörpers aus mehreren Scheiben oder anderen Segmenten möglich. Die Wickelkopf-Isolierteilkörper (die Segmente des Wickelkopf-Isolierkörpers) werden dabei durch einen Spritzprozess in metallischen Dauerformen (Ceramic Injection Moulding, CIM) hergestellt, vor dem Metalldruckgussprozess (z.B. einem Kupferdruckgussprozess oder Aluminiumdruckgussprozess) zusammengesteckt und durch das Umgießen mit dem Metall (oder allgemein mit einem elektrisch leitfähigen Material) anschließend mechanisch fest verbunden. Die durch den segmentierten Aufbau entstehenden Dehnungsfugen senken dabei die Gefahr der Zerstörung der Keramik des Wickelkopf-Isolierkörpers aufgrund thermisch induzierter mechanischer Spannungen während des Gussprozesses und/oder während des späteren Betriebs. Im den jeweiligen keramischen Isolierkörpern vorzusehende Hohlräume/Aussparungen ermöglichen beispielsweise anschließend das Einbringen der vollständigen Spulenwicklung mittels flüssigen Leitermaterials, beispielsweise durch Druckguss von Kupfer, Aluminium, etc. Es versteht sich, dass jedes andere geeignete Metall oder Metalllegierung zum Bilden der Spulenwicklung verwendet werden kann. Die entstehenden Dehnungsfugen können, sofern erforderlich, während des Gussprozesses des elektrischen Leiters abgedichtet sein.
  • Somit sind bei dem hierin beschriebenen Verfahren zum einen weniger Prozessschritte notwendig als im konventionellen Herstellungsprozess und zum anderen lässt das Verfahren einen höheren Grad an Automatisierung zu, da die meist komplizierte Wicklungstechnik entfällt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Prozessschritte Folgende sein: Stanzen sowie Paketieren und Pressen des Blechpaketes zum Bilden des Spulengrundkörpers 102; Herstellen des Isolierkörpers (z.B. durch Spritzguss/Drucken/Einsatz extrudierter oder gepresster Teile); Wärmebehandlung des Isolierkörpers; Gießen (z.B. Druckguss) von flüssigem Leitermaterial; optional zusätzliche Wärmebehandlung.
  • Die zulässige Temperatur bei der Wärmebehandlung des Isolierkörpers ist dabei beispielsweise abhängig von der Temperaturbeständigkeit der Elektrobleche. Das Paketieren des Blechpaketes kann beispielsweise mittels Verschweißens erfolgen. Alternativ dazu kann das Paketieren auch dadurch realisiert werden, dass die Elektrobleche mit Isoliermaterial zumindest abschnittsweise umspritzt werden (z.B. mit dem gleichen Isoliermaterial aus dem die jeweiligen Isolierkörper gebildet werden).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine keramische Beschichtung der Kanten der Einzelbleche des Spulengrundkörpers 102 auch direkt nach dem Stanzen erfolgen. In diesem Fall wird der keramische Isolierkörper, der die Aussparungen 104 in dem Spulengrundkörper 102 auskleidet, beim Paketieren der Einzelbleche gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist der Isolierkörper verbesserte Materialeigenschaften gegenüber Isolierwerkstoffen auf Polymerbasis auf (z.B. eine höhere Wärmeleitfähigkeit und höhere Temperaturstabilität als Epoxidharz).
  • Aufgrund der gegossenen Leiterstäbe sind höhere Füllfaktoren als mit konventionellen Runddraht- oder Formstabwicklungen erreichbar, was zu geringeren Stromwärmeverlusten bzw. zu einer Verbesserung der Verlustabführung und geringerer Erwärmung führt. Bezüglich der Leiterform liegt aufgrund des Gussprozesses eine höhere Gestaltungsfreiheit im Vergleich zu vorgefertigten Leitern/Stäben bei Formstabwicklungen vor. Die gusstechnisch hergestellten Leiter sind im Gegensatz zu gestabten Ausführungen optimal, d.h. ohne technologisch bedingte Fügespalte, an das keramische Isoliersystem angebunden.
  • Im Isolierkörper können zusätzliche Hohlkammern zur Führung von Kühlmittel (Kühlkanäle) vorgesehen sein oder werden, beispielsweise bei Statoren elektrischer Maschinen im Bereich des Wicklungskopfes oder innerhalb der Aussparungen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Hohlkörper 202 ein oder mehrere Kühlkanäle aufweisen zum Leiten von Kühlmittel durch den Hohlkörper 202. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Verbindungskörper 302 ein oder mehrere Kühlkanäle aufweisen zum Leiten von Kühlmittel durch den Verbindungskörper 302.
  • Insgesamt ergibt sich eine gesteigerte Ausnutzung der elektrotechnischen Komponente gegenüber herkömmlichen Verfahren, bei denen die Wicklung der Spule nicht durchgehend in einem Stück gegossen werden.
  • Der hierin verwendete Begriff „Durchgangsloch“ kann beispielsweise derart verstanden werden, dass dieses von mindestens einer durchgehend geschlossenen Umfangswandung begrenzt wird. Beispielsweise ist ein Durchgangsloch, welches sich entlang einer Axialrichtung erstreckt, radial zur Axialrichtung vollständig von dem Material des jeweiligen Körpers umgeben, durch den sich das Durchgangsloch hindurch erstreckt.
  • Eine durchgehende Hohlraumstruktur kann derart verstanden werden, dass diese im Wesentlichen dicht ist. Beispielsweis kann eine durchgehende Hohlraumstruktur lediglich eine Eingangsöffnung und eine Ausgangsöffnung aufweisen sowie ein oder mehrere Befüllöffnungen, durch welche hindurch die durchgehende Hohlraumstruktur mit elektrisch leitfähigem Material gefüllt werden kann. An Übergangsstellen, z.B. wie hierin beschrieben von dem Verbindungsdurchgang 304 in dem Verbindungskörper 302 zu dem ersten Durchgangsloch 204-1 und/oder zu dem zweiten Durchgangsloch 204-2 der jeweiligen Hohlkörper 202-1, 202-2 kann eine Dichtungsstruktur angeordnet sein zum Abdichten der durchgehenden Hohlraumstruktur 314. Alternativ dazu kann der jeweilige Hohlkörper 202-1, 202-2 mit dem Verbindungskörper 302 einen Formschluss bilden zum Abdichten der durchgehenden Hohlraumstruktur 314 an den entsprechenden Übergangsstellen.
  • Ein elektrisch leitfähiges Material kann beispielsweise ein Metall sein. Ein elektrisch leitfähiges Material weist beispielsweise bei 25°C eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 106 S/m auf. Ein elektrisch isolierendes Material (auch als Nichtleiter bezeichnet) weist dagegen beispielsweise bei 25°C eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10-8 S/m auf. Ein elektrisch isolierendes Material kann beispielsweise ein Metalloxid (z.B. Aluminiumoxid (Al2O3)) aufweisen oder daraus bestehen. Ein elektrisch isolierendes Material kann beispielsweise eine Polymerkeramik aufweisen oder daraus bestehen, wobei die Polymerkeramik einen oder mehrere keramische Füllstoffe aufweist.
  • Die jeweilige Aussparung 104 in dem Spulengrundkörper 102 kann die Lage des zugeordneten Hohlkörpers 202 definieren, z.B. kann eine Längsrichtung der Aussparung im Wesentlichen parallel zu der jeweiligen Hohlkörper-Axialrichtung verlaufen.
  • Der hierin verwendete Begriff „mindestens ein“ kann beispielsweise als genau eins oder mehrere (mehr als eins) verstanden werden.
  • Die hierin beschriebenen Isolierkörper (z.B. die in den Aussparungen angeordneten Hohlkörper und/oder die benachbart zu den Stirnflächen angeordneten Verbindungskörper) können beispielsweise mittels eines geeigneten Beschichtungsverfahrens gebildet werden.
  • Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf das vorangehend Beschriebene und das in den Figuren Dargestellte beziehen.
  • Beispiel 1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung 400, das Verfahren aufweisend: Bilden eines Spulengrundkörpers 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s 1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Aussparung 104-1 und eine zweite Aussparung 104-2 aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstrecken; Bilden eines ersten Hohlkörpers 202-1 in der ersten Aussparung 104-1, wobei sich der erste Hohlkörper 202-1 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt und eine erste Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 definiert, wobei der erste Hohlkörper 202-1 mindestens ein erstes Durchgangsloch 204-1 aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 durch den ersten Hohlkörper 202-1 erstreckt; Bilden eines zweiten Hohlkörpers 202-2 in der zweiten Aussparung 104-2, wobei sich der zweite Hohlkörper 202-2 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt und eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 definiert, wobei der zweite Hohlkörper 202-2 mindestens ein zweites Durchgangsloch 204-2 aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 durch den zweiten Hohlkörper 202-2 erstreckt; Anordnen eines Verbindungskörpers 302 benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen 102s, wobei in dem Verbindungskörper 302 mindestens ein Verbindungsdurchgang 304 ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch 204 1 und das mindestens eine zweite Durchgangsloch 204-2 unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur 314 verbunden sind; Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials 402 in die durchgehende Hohlraumstruktur 314 zum Bilden einer Spulenwindung.
  • In Beispiel 2 kann das Verfahren gemäß Beispiel 1 ferner aufweisen, dass der Spulengrundkörper 102 als Rohrprofil gebildet wird, welches eine Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a definiert, wobei die erste Stirnfläche 102s-1 und die zweite Stirnfläche 102s-2 einander in Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a gesehen gegenüberliegen.
  • In Beispiel 3 kann das Verfahren gemäß Beispiel 2 ferner aufweisen, dass die Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a parallel zu der ersten Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 und parallel zu der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 verläuft.
  • In Beispiel 4 kann das Verfahren gemäß Beispiel 2 ferner aufweisen, dass die erste Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 und die zweite Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 parallel zueinander verlaufen und dass die Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a in einem Winkel zu den beiden Hohlkörper-Axialrichtungen 205 verläuft.
  • In Beispiel 5 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 2 bis 4 ferner aufweisen, dass sich jede der beiden Aussparungen 104 von einer Innenumfangswandung 102i des Spulengrundkörpers 102 in den Spulengrundkörper 102 hinein erstreckt, oder dass sich jede der beiden Aussparungen 104 von einer Außenumfangswandung 102a des Spulengrundkörpers 102 in den Spulengrundkörper 102 hinein erstreckt, oder dass jede der beiden Aussparungen 104 als Durchgangsloch in dem Spulengrundkörper 102 ausgebildet ist.
  • In Beispiel 6 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 ferner aufweisen, dass das Bilden des Spulengrundkörpers 102 ein Paketieren einer Vielzahl von Blechen aufweist.
  • In Beispiel 7 kann das Verfahren gemäß Beispiel 6 ferner aufweisen, dass die jeweiligen Bleche der Vielzahl von Blechen derart geformt sind, dass diese beim Paketieren den Spulengrundkörper 102 sowie die erste Aussparung 104-1 und die zweite Aussparung 104-2 bilden.
  • In Beispiel 8 kann das Verfahren gemäß Beispiel 6 oder 7 ferner aufweisen, dass die jeweiligen Bleche der Vielzahl von Blechen ausgestanzt oder ausgeschnitten werden.
  • In Beispiel 9 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 ferner aufweisen, dass das in die durchgehende Hohlraumstruktur 314 gefüllte elektrisch leitfähige Material 402 von dem Spulengrundkörper 102 mittels des ersten Hohlkörpers 202-1 und des zweiten Hohlkörpers 202-2 elektrisch isoliert ist.
  • In Beispiel 10 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 9 ferner aufweisen, dass der erste Hohlkörper 202-1 und der zweite Hohlkörper 202-2 keramisches Material aufweisen oder daraus bestehen.
  • In Beispiel 11 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 ferner aufweisen, dass der erste Hohlkörper 202-1 und der zweite Hohlkörper 202-2 elektrisch isolierendes Material 514 aufweisen oder daraus bestehen.
  • In Beispiel 12 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 9 ferner aufweisen, dass das Bilden des ersten Hohlkörpers 202-1 und des zweiten Hohlkörpers 202-2 aufweist: Einbringen mindestens eines ersten Formkerns 502-1 in die erste Aussparung 104-1 und mindestens eines zweiten Formkerns 502-2 in die zweite Aussparung 104-2, wobei sich der jeweilige Formkern 502 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt; Einbringen eines elektrisch isolierenden Materials 514 in die erste Aussparung 104-1 zum Bilden des ersten Hohlkörpers 202-1 und in die zweite Aussparung 104-2 zum Bilden des zweiten Hohlkörpers 202-2, wobei das elektrisch isolierende Material 514 zumindest zwischen der ersten Stirnfläche 102s-1 und der zweiten Stirnfläche 102s-2 den jeweiligen Formkern 502 radial zur jeweiligen Hohlkörper-Axialrichtung 205 vollständig umgibt; und Entfernen des mindestens einen ersten Formkerns 502-1 aus der ersten Aussparung 104-1 und des mindestens einen zweiten Formkerns 502-2 aus der zweiten Aussparung 104-2 unter Ausbildung des mindestens einen ersten Durchgangslochs 204-1 und des mindestens einen zweiten Durchgangslochs 204-1.
  • In Beispiel 13 kann das Verfahren gemäß Beispiel 12 ferner aufweisen, dass das elektrisch isolierende Material 514 ein keramisches Material ist.
  • In Beispiel 14 kann das Verfahren gemäß Beispiel 12 oder 13 ferner aufweisen, dass das Einbringen des elektrisch isolierenden Materials 514 in die jeweilige Aussparung 104 aufweist: Bilden eines Gussmaterials, vorzugsweise Dispergieren, welches das elektrisch isolierende Material aufweist; Einfüllen des Gussmaterials in die jeweilige Aussparung; und, anschließend, Aushärten, vorzugsweise Festphasensintern, des in die jeweilige Aussparung eingefüllten Gussmaterials.
  • In Beispiel 15 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 14 ferner aufweisen, dass der Verbindungskörper 302 keramisches Material aufweist oder daraus besteht.
  • In Beispiel 16 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 ferner aufweisen, dass der Verbindungskörper 302 elektrisch isolierendes Material aufweist oder daraus besteht.
  • In Beispiel 17 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 16 ferner aufweisen: Bilden des Verbindungskörpers 302 mittels additiver Fertigung; und/oder Bilden des Verbindungskörpers 302 aus mehreren Verbindungskörpersegmenten.
  • In Beispiel 18 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 ferner aufweisen: vor dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials 402 in die durchgehende Hohlraumstruktur 314, thermisches Behandeln des ersten Hohlkörpers 202-1 und des zweiten Hohlkörpers 202-2 zum Aushärten dieser.
  • In Beispiel 19 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 18 ferner aufweisen: nach dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials 402 in die durchgehende Hohlraumstruktur 314, Auskühlen der Spulenanordnung 400 mit vorzugsweise einem thermischen Nachbehandeln.
  • In Beispiel 20 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 19 ferner aufweisen, dass das Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials 402 in die durchgehende Hohlraumstruktur 314 aufweist: Verflüssigen, vorzugsweise Schmelzen, des elektrisch leitfähigen Materials; Einbringen des verflüssigten elektrisch leitfähigen Materials in die durchgehenden Hohlraumstruktur 314; und, anschließend, Aushärten, vorzugsweise Erstarren, des verflüssigten elektrisch leitfähigen Materials in der durchgehenden Hohlraumstruktur 314.
  • In Beispiel 21 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 20 ferner aufweisen, dass das elektrisch leitfähigen Material 402 ein Metall oder mehrere Metalle aus der folgenden Gruppe von Metallen aufweist oder daraus besteht: Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Eisen.
  • In Beispiel 22 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 21 ferner aufweisen: Einbringen mindestens eines Kühlkanals in zumindest einen der Hohlkörper 202.
  • In Beispiel 23 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 22 ferner aufweisen: Einbringen mindestens eines Kühlkanals in den Verbindungskörper 302.
  • Beispiel 24 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung 400, das Verfahren aufweisend: Bilden eines Spulengrundkörpers 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s-1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 mehrere Aussparungen 104 aufweist, wobei sich jede der mehreren Aussparungen 104 von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt; Bilden eines Hohlkörpers 202, der eine Hohlkörper-Axialrichtung 205 definiert, in jeder der mehreren Aussparungen 104, wobei sich der jeweilige Hohlkörper 202 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt und mindestens ein Durchgangsloch 204 aufweist, welches sich entlang der Hohlkörper-Axialrichtung 205 durch den Hohlkörper 202 erstreckt; Bilden eines Verbindungskörpers 302 benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen 102s, wobei in dem Verbindungskörper 302 mindestens ein Verbindungsdurchgang 304 ausgebildet ist, mittels dessen das jeweilige mindestens eine Durchgangsloch 204 zweier voneinander verschiedener Hohlkörper 202 unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur 314 verbunden sind; und Füllen der durchgehenden Hohlraumstruktur 314 mit einem elektrisch leitfähigen Material 402 zum Bilden einer Spulenwindung.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der jeweilige Verbindungskörper derart ausgebildet sein oder werden, dass mehrere Wicklungsstränge ausgebildet werden, die voneinander elektrisch isoliert sind. Jeder der mehreren Wicklungsstränge kann eine Spule oder mehrere Spulen aufweisen. Jede Spule kann mindestens eine Windung aufweisen. Anschaulich können die Windungsabschnitte in den Aussparungen auf einfache Weise zu Spulen und mehreren Wicklungssträngen gusstechnisch verbunden werden.
  • Beispiel 25 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung 400, das Verfahren aufweisend: Bilden eines Spulengrundkörpers 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s-1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 mehrere Aussparungen 104 aufweist, wobei sich jede der mehreren Aussparungen 104 von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt; Einbringen mindestens eines Formkerns 502, der eine Formkern-Axialrichtung 505 definiert, in jede der mehreren Aussparungen 104, wobei sich der jeweilige mindestens eine Formkern 502 zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt; Einbringen eines Gussmaterials 514g in die mehreren Aussparungen 104, wobei das Gussmaterial 514g zumindest zwischen der ersten Stirnfläche 102s-1 und der zweiten Stirnfläche 102s-2 den jeweiligen Formkern 502 radial zur Formkern-Axialrichtung 505 vollständig umgibt und ein elektrisch isolierendes Material aufweist; und Entfernen des jeweiligen Formkerns 502 aus der jeweiligen Aussparung 104 unter Ausbildung eines dem jeweiligen Formkern 502 zugeordneten Hohlraums 204; und Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials 402 in den jeweiligen Hohlraum 204 unter Ausbildung eines jeweiligen Spulenwindungsabschnitts.
  • In Beispiel 26 kann das Verfahren gemäß Beispiel 25 ferner aufweisen, dass das Gussmaterial eine Dispersion (z.B. eine Suspension) des elektrisch isolierenden Materials in einem flüssigen Dispersionsmedium ist.
  • In Beispiel 27 kann das Verfahren gemäß Beispiel 26 ferner aufweisen: vor dem Entfernen des jeweiligen Formkerns, Austreiben des flüssigen Dispersionsmediums des in die mehreren Aussparungen eingebrachten Gussmaterials.
  • In Beispiel 28 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 25 bis 27 ferner aufweisen, dass das elektrisch isolierende Material ein keramisches Material ist.
  • In Beispiel 29 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 25 bis 28 ferner aufweisen: vor dem Entfernen des jeweiligen Formkerns, thermisches Behandeln des in die mehreren Aussparungen eingebrachten Gussmaterials zum Aushärten.
  • In Beispiel 30 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 25 bis 29 ferner aufweisen: nach dem Entfernen des jeweiligen Formkerns und/oder nach dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials, Sintern, vorzugsweise Festphasensintern, des in die mehreren Aussparungen eingebrachten Gussmaterials.
  • In Beispiel 31 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 25 bis 30 ferner aufweisen, dass das Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials in den jeweiligen Hohlraum aufweist: Verflüssigen, vorzugsweise Schmelzen, des elektrisch leitfähigen Materials; Einbringen des verflüssigten elektrisch leitfähigen Materials in den jeweiligen Hohlraum; und, anschließend, Aushärten, vorzugsweise Erstarren, des verflüssigten elektrisch leitfähigen Materials in dem jeweiligen Hohlraum.
  • In Beispiel 32 kann das Verfahren gemäß einem der Beispiele 25 bis 31 ferner aufweisen: Einbringen mindestens eines Kühlkanals dem Hohlkörper 202.
  • Beispiel 33 ist eine Spulenanordnung 400 aufweisend: einen Spulengrundkörper 102, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Stirnfläche 102s-1 und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche 102s-2 aufweist, wobei der Spulengrundkörper 102 eine erste Aussparung 104-1 und eine zweite Aussparung 104-2 aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102-2 erstrecken; einen ersten Hohlkörper 202-1, der in der ersten Aussparung 104-1 angeordnet ist und sich zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt, wobei der erste Hohlkörper 202-1 eine erste Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 definiert und mindestens ein erstes Durchgangsloch 204-1 aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 durch den ersten Hohlkörper 202-1 erstreckt; einen zweiten Hohlkörper 202-2, der in der zweiten Aussparung 104-2 angeordnet ist und sich zumindest von der ersten Stirnfläche 102s-1 zu der zweiten Stirnfläche 102s-2 erstreckt, wobei der zweite Hohlkörper 202-2 eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 definiert und mindestens ein zweites Durchgangsloch 204-2 aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 durch den zweiten Hohlkörper 202-2 erstreckt; einen Verbindungskörper 302, welcher benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen 102s ist, wobei in dem Verbindungskörper 302 mindestens ein Verbindungsdurchgang 304 ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch 204-1 und das mindestens eine zweite Durchgangsloch 204-2 unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur 314 verbunden sind; einen durchgehenden elektrischen Leiter 402, der sich durch die durchgehende Hohlraumstruktur 314 erstreckt und eine Spulenwindung bildet.
  • In Beispiel 34 kann die Spulenanordnung 400 gemäß Beispiel 33 ferner aufweisen, dass der durchgehende elektrische Leiter innerhalb der durchgehenden Hohlraumstruktur 314 frei von Lötverbindungsstellen und/oder Schweißverbindungsstellen ist.
  • In Beispiel 35 kann die Spulenanordnung 400 gemäß Beispiel 33 oder 34 ferner aufweisen, dass der Spulengrundkörper 102 als Rohrprofil ausgebildet ist, welches eine Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a definiert, wobei die erste Stirnfläche 102s-1 und die zweite Stirnfläche 102s-2 einander in Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a gesehen gegenüberliegen.
  • In Beispiel 36 kann die Spulenanordnung 400 gemäß Beispiel 35 ferner aufweisen, dass die Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a parallel zu der ersten Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 und parallel zu der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 verläuft.
  • In Beispiel 37 kann die Spulenanordnung 400 gemäß Beispiel 35 ferner aufweisen, dass die erste Hohlkörper-Axialrichtung 205-1 und die zweite Hohlkörper-Axialrichtung 205-2 parallel zueinander verlaufen und dass die Spulengrundkörper-Axialrichtung 105a in einem Winkel zu den beiden Hohlkörper-Axialrichtungen 205 verläuft.
  • In Beispiel 38 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 35 bis 37 ferner aufweisen, dass sich jede der beiden Aussparungen 104 von einer Innenumfangswandung 102i des Rohrprofils in das Rohrprofil hinein erstreckt, oder dass sich jede der beiden Aussparungen 104 von einer Außenumfangswandung 102a des Rohrprofils in das Rohrprofil hinein erstreckt, oder dass jede der beiden Aussparungen 104 als Durchgangsloch in dem Rohrprofil ausgebildet ist.
  • In Beispiel 39 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 35 ferner aufweisen, dass der Spulengrundkörper 102 als ein Paket aus einer Vielzahl von Blechen gebildet ist.
  • In Beispiel 40 kann die Spulenanordnung 400 gemäß Beispiel 39 ferner aufweisen, dass die jeweiligen Bleche der Vielzahl von Blechen derart geformt sind, dass diese die erste Aussparung 104-1 und die zweite Aussparung 104-2 bilden.
  • In Beispiel 41 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 40 ferner aufweisen, dass der durchgehende elektrische Leiter von dem Spulengrundkörper 102 mittels des ersten Hohlkörpers 202-1 und des zweiten Hohlkörpers 202-2 elektrisch isoliert ist.
  • In Beispiel 42 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 42 ferner aufweisen, dass der erste Hohlkörper 202-1 und der zweite Hohlkörper 202-2 keramisches Material aufweisen oder daraus bestehen.
  • In Beispiel 43 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 42 ferner aufweisen, dass der erste Hohlkörper 202-1 und der zweite Hohlkörper 202-2 elektrisch isolierendes Material aufweisen oder daraus bestehen.
  • In Beispiel 44 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 43 ferner aufweisen, dass der Verbindungskörper 302 keramisches Material aufweist oder daraus besteht.
  • In Beispiel 45 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 44 ferner aufweisen, dass der Verbindungskörper 302 elektrisch isolierendes Material aufweist oder daraus besteht.
  • In Beispiel 46 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 45 ferner aufweisen, dass das elektrisch leitfähige Material 402 ein Metall oder mehrere Metalle aus der folgenden Gruppe von Metallen aufweist oder daraus besteht: Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Wolfram, Eisen.
  • In Beispiel 47 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 46 ferner aufweisen, dass zumindest einer der beiden Hohlkörper 202 mindestens einen Kühlkanal aufweist.
  • In Beispiel 48 kann die Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 47 ferner aufweisen, dass zumindest der Verbindungskörper 302 mindestens einen Kühlkanal aufweist.
  • Beispiel 49 ist ein Aktuator aufweisend eine Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 48.
  • Beispiel 50 ist ein Elektromotor oder Elektrogenerator aufweisend: einen Stator aufweisend eine Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 48; und/oder einen Rotor aufweisend eine Spulenanordnung 400 gemäß einem der Beispiele 33 bis 48.

Claims (20)

  1. Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung (400), das Verfahren aufweisend: • Bilden eines Spulengrundkörpers (102), wobei der Spulengrundkörper (102) eine erste Stirnfläche (102s-1) und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche (102s-2) aufweist, wobei der Spulengrundkörper (102) eine erste Aussparung (104-1) und eine zweite Aussparung (104-2) aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstrecken; • Bilden eines ersten Hohlkörpers (202-1) in der ersten Aussparung (104-1), wobei sich der erste Hohlkörper (202-1) zumindest von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt und eine erste Hohlkörper-Axialrichtung (205-1) definiert, wobei der erste Hohlkörper (202-1) mindestens ein erstes Durchgangsloch (204-1) aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung (205-1) durch den ersten Hohlkörper (202-1) erstreckt; • Bilden eines zweiten Hohlkörpers (202-2) in der zweiten Aussparung (104-2), wobei sich der zweite Hohlkörper (202-2) zumindest von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt und eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung (205-2) definiert, wobei der zweite Hohlkörper (202-2) mindestens ein zweites Durchgangsloch (204-2) aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung (205-2) durch den zweiten Hohlkörper (202-2) erstreckt; • Anordnen eines Verbindungskörpers (302) benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen (102s), wobei in dem Verbindungskörper (302) mindestens ein Verbindungsdurchgang (304) ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch (204-1) und das mindestens eine zweite Durchgangsloch (204-2) unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur (314) verbunden sind; • Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials (402) in die durchgehende Hohlraumstruktur (314) zum Bilden einer Spulenwindung.
  2. Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Spulengrundkörper (102) als Rohrprofil gebildet wird, welches eine Spulengrundkörper-Axialrichtung (105a) definiert, wobei die erste Stirnfläche (102s-1) und die zweite Stirnfläche (102s-2) einander in Spulengrundkörper-Axialrichtung (105a) gesehen gegenüberliegen.
  3. Das Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei sich jede der beiden Aussparungen (104) von einer Innenumfangswandung (102i) des Spulengrundkörpers (102) in den Spulengrundkörper (102) hinein erstreckt, oder wobei sich jede der beiden Aussparungen (104) von einer Außenumfangswandung (102a) des Spulengrundkörpers (102) in den Spulengrundkörper (102) hinein erstreckt, oder wobei jede der beiden Aussparungen (104) als Durchgangsloch in dem Spulengrundkörper (102) ausgebildet ist.
  4. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bilden des Spulengrundkörpers (102) ein Paketieren einer Vielzahl von Blechen aufweist, wobei die jeweiligen Bleche der Vielzahl von Blechen vorzugsweise derart geformt sind, dass diese beim Paketieren den Spulengrundkörper (102) sowie die erste Aussparung (104-1) und die zweite Aussparung (104-2) bilden.
  5. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das in die durchgehende Hohlraumstruktur (314) gefüllte elektrisch leitfähige Material (402) von dem Spulengrundkörper (102) mittels des ersten Hohlkörpers (202-1) und des zweiten Hohlkörpers (202-2) elektrisch isoliert ist.
  6. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Hohlkörper (202-1) und der zweite Hohlkörper (202-2) elektrisch isolierendes Material (514) aufweisen oder daraus bestehen; und/oder wobei der Verbindungskörper (302) elektrisch isolierendes Material aufweist oder daraus besteht.
  7. Das Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei das elektrisch isolierende Material (514) ein keramisches Material ist.
  8. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bilden des ersten Hohlkörpers (202-1) und des zweiten Hohlkörpers (202-2) aufweist: • Einbringen mindestens eines ersten Formkerns (502-1) in die erste Aussparung (104-1) und mindestens eines zweiten Formkerns (502-2) in die zweite Aussparung (104-2), wobei sich der jeweilige Formkern (502) zumindest von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt; • Einbringen eines elektrisch isolierenden Materials (514) in die erste Aussparung (104-1) zum Bilden des ersten Hohlkörpers (202-1) und in die zweite Aussparung (104-2) zum Bilden des zweiten Hohlkörpers (202-2), wobei das elektrisch isolierende Material (514) zumindest zwischen der ersten Stirnfläche (102s-1) und der zweiten Stirnfläche (102s-2) den jeweiligen Formkern (502) radial zur jeweiligen Hohlkörper-Axialrichtung (205) vollständig umgibt; und • Entfernen des mindestens einen ersten Formkerns (502-1) aus der ersten Aussparung (104-1) und des mindestens einen zweiten Formkerns (502-2) aus der zweiten Aussparung (104-2) unter Ausbildung des mindestens einen ersten Durchgangslochs (204-1) und des mindestens einen zweiten Durchgangslochs (204-1).
  9. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner aufweisend: • Bilden des Verbindungskörpers (302) mittels additiver Fertigung; und/oder • Bilden des Verbindungskörpers (302) aus mehreren Verbindungskörpersegmenten.
  10. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend: vor dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials (402) in die durchgehende Hohlraumstruktur (314), • thermisches Behandeln des ersten Hohlkörpers (202-1) und des zweiten Hohlkörpers (202-2) zum Aushärten dieser; und/oder nach dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials (402) in die durchgehende Hohlraumstruktur (314), • Auskühlen der Spulenanordnung (400) mit vorzugsweise einem thermischen Nachbehandeln.
  11. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials (402) in die durchgehende Hohlraumstruktur (314) aufweist: • Verflüssigen, vorzugsweise Schmelzen, des elektrisch leitfähigen Materials; • Einbringen des verflüssigten elektrisch leitfähigen Materials in die durchgehenden Hohlraumstruktur (314); und, anschließend, • Aushärten, vorzugsweise Erstarren, des verflüssigten elektrisch leitfähigen Materials in der durchgehenden Hohlraumstruktur (314).
  12. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, ferner aufweisend: • Einbringen mindestens eines Kühlkanals in zumindest einen der Hohlkörper (202); und/oder • Einbringen mindestens eines Kühlkanals in den Verbindungskörper (302).
  13. Verfahren zum Herstellen einer Spulenanordnung (400): • Bilden eines Spulengrundkörpers (102), wobei der Spulengrundkörper (102) eine erste Stirnfläche (102s-1) und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche (102s-2) aufweist, wobei der Spulengrundkörper (102) mehrere Aussparungen (104) aufweist, wobei sich jede der mehreren Aussparungen (104) von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt; • Einbringen mindestens eines Formkerns (502), der eine Formkern-Axialrichtung (505) definiert, in jede der mehreren Aussparungen (104), wobei sich der jeweilige mindestens eine Formkern (502) zumindest von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt; • Einbringen eines Gussmaterials (514g) in die mehreren Aussparungen (104), wobei das Gussmaterial (514g) zumindest zwischen der ersten Stirnfläche (102s-1) und der zweiten Stirnfläche (102s-2) den jeweiligen Formkern (502) radial zur Formkern-Axialrichtung (505) vollständig umgibt und ein elektrisch isolierendes Material aufweist; und • Entfernen des jeweiligen Formkerns (502) aus der jeweiligen Aussparung (104) unter Ausbildung eines dem jeweiligen Formkern (502) zugeordneten Hohlraums (204); und • Einbringen eines elektrisch leitfähigen Materials (402) in den jeweiligen Hohlraum (204) unter Ausbildung eines jeweiligen Spulenwindungsabschnitts.
  14. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei das Gussmaterial eine Dispersion des elektrisch isolierenden Materials in einem flüssigen Dispersionsmedium ist.
  15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, ferner aufweisend: vor dem Entfernen des jeweiligen Formkerns, • Austreiben des flüssigen Dispersionsmediums des in die mehreren Aussparungen eingebrachten Gussmaterials.
  16. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das elektrisch isolierende Material ein keramisches Material ist.
  17. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner aufweisend: vor dem Entfernen des jeweiligen Formkerns, • thermisches Behandeln des in die mehreren Aussparungen eingebrachten Gussmaterials zum Aushärten.
  18. Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 17, ferner aufweisend: nach dem Entfernen des jeweiligen Formkerns und/oder nach dem Einbringen des elektrisch leitfähigen Materials, • Sintern, vorzugsweise Festphasensintern, des in die mehreren Aussparungen eingebrachten Gussmaterials.
  19. Spulenanordnung (400) aufweisend: • einen Spulengrundkörper (102), wobei der Spulengrundkörper (102) eine erste Stirnfläche (102s-1) und eine der ersten Stirnfläche gegenüberliegende zweite Stirnfläche (102s-2) aufweist, wobei der Spulengrundkörper (102) eine erste Aussparung (104-1) und eine zweite Aussparung (104-2) aufweist, welche sich jeweils von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102-2) erstrecken; • einen ersten Hohlkörper (202-1), der in der ersten Aussparung (104-1) angeordnet ist und sich zumindest von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt, wobei der erste Hohlkörper (202-1) eine erste Hohlkörper-Axialrichtung (205-1) definiert und mindestens ein erstes Durchgangsloch (204-1) aufweist, welches sich entlang der ersten Hohlkörper-Axialrichtung (205-1) durch den ersten Hohlkörper (202-1) erstreckt; • einen zweiten Hohlkörper (202-2), der in der zweiten Aussparung (104-2) angeordnet ist und sich zumindest von der ersten Stirnfläche (102s-1) zu der zweiten Stirnfläche (102s-2) erstreckt, wobei der zweite Hohlkörper (202-2) eine zweite Hohlkörper-Axialrichtung (205-2) definiert und mindestens ein zweites Durchgangsloch (204-2) aufweist, welches sich entlang der zweiten Hohlkörper-Axialrichtung (205-2) durch den zweiten Hohlkörper (202-2) erstreckt; • einen Verbindungskörper (302), welcher benachbart zu zumindest einer der beiden Stirnflächen (102s) ist, wobei in dem Verbindungskörper (302) mindestens ein Verbindungsdurchgang (304) ausgebildet ist, mittels dessen das mindestens eine erste Durchgangsloch (204-1) und das mindestens eine zweite Durchgangsloch (204-2) unter Ausbildung einer durchgehenden Hohlraumstruktur (314) verbunden sind; • einen durchgehenden elektrischen Leiter (402), der sich durch die durchgehende Hohlraumstruktur (314) erstreckt und eine Spulenwindung bildet.
  20. Die Spulenanordnung (400) gemäß Anspruch 19, wobei der durchgehende elektrische Leiter innerhalb der durchgehenden Hohlraumstruktur (314) frei von Lötverbindungsstellen und/oder Schweißverbindungsstellen ist.
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