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Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit einem Ständer und einem gegenüber dem Ständer drehbar angeordneten und über einen Luftspalt vom Ständer beabstandeten Läufer, wobei der Ständer ein Ständerblechpaket und eine vorzugsweise als Haarnadel-Wicklung ausgebildete Ständerwicklung mit elektrischen Leitungen aufweist, wobei die elektrischen Leitungen wenigstens an einem axialen Ende des Ständers einem Wicklungskopf ausbilden, und mit einer Kühlvorrichtung für den Ständer, wobei die Kühlvorrichtung das Ständerblechpaket axial durchragende und von den elektrischen Leitungen separat ausgebildete Kühlrohre aufweist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die einen elektrischen Energiespeicher, einen mit dem elektrischen Energiespeicher elektrisch gekoppelten Energiewandler und eine an den Energiewandler angeschlossene rotierende elektrische Maschine aufweist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung Verfahren zum Herstellen eines Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine, bei dem in Nuten eines Ständerblechpakets des Ständers, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet ausgebildet und zu einem Luftspalt hin offen sind und die sich in axialer Richtung erstrecken, jeweils wenigstens eine elektrische Leitung einer Ständerwicklung des Ständers angeordnet wird, und zumindest an einem axialen Ende des Ständers axial über das Ständerblechpaket hinausragende Leiterenden der elektrischen Leitungen in vorgegebener Weise miteinander elektrisch leitend verbunden werden, um an dem axialen Ende des Ständers wenigstens einen Wicklungskopf auszubilden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kühlvorrichtung für einen Ständer einer rotierenden elektrischen Maschine, der eine vorzugsweise als Haarnadel-Wicklung ausgebildete Ständerwicklung aufweist, wobei die Kühlvorrichtung ein an einem axialen Ende des Ständers anordbares Gehäuse aufweist, welches einen Hohlraum zum Aufnehmen eines Wicklungskopfes der Ständerwicklung und zum Aufnehmen eines Kühlfluids bereitstellt und welches ein kreisringförmiges Bodenteil aufweist, welches um eine Öffnung des Bodenteils umlaufend ausgebildet ist und in welchem erste Durchgangsöffnungen zum Durchführen von elektrischen Leitungen des Wicklungskopfes ausgebildet sind
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Kühlvorrichtungen, rotierende elektrische Maschinen, Kraftfahrzeuge mit elektrischen Maschinen sowie Verfahren zur Herstellung von Ständern für elektrische Maschinen sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür dem Grunde nach nicht bedarf. Gattungsgemäße rotierende elektrische Maschinen werden nicht nur aber mittlerweile häufig bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen oder dergleichen eingesetzt.
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Eine rotierende elektrische Maschine ist eine Vorrichtung, die in einem Motorbetrieb elektrische Energie in mechanische Energie, insbesondere Bewegungsenergie in Form einer Rotation und/oder in einem Generatorbetrieb mechanische Energie in eine elektrische Energie umformt. Bei der Bewegung handelt es sich in der Regel um eine Drehbewegung, die vom Läufer ausgeführt wird. Der Ständer ist im Unterschied zum Läufer drehfest angeordnet, das heißt, bei der Drehbewegung handelt es sich um eine Drehbewegung des Läufers gegenüber dem Ständer.
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Der Ständer und der Läufer sind mittels eines magnetischen Flusses verkettet, wodurch im Motorbetrieb die Kraftwirkung, nämlich das Drehmoment erzeugt wird, die den Läufer gegenüber dem Ständer drehend antreibt, und im Generatorbetrieb dem Läufer zugeführte mechanische Energie in Form eines Drehmoments in elektrische Energie umwandelt. Zu diesem Zweck weisen der Ständer und der Läufer jeweils eine von einem Strom durchflossene Wicklung auf. Im Ständer oder im Läufer kann die Wicklung auch zumindest teilweise durch einen Permanentmagneten gebildet oder ergänzt sein. Rotierende elektrische Maschinen der gattungsgemäßen Art sind beispielsweise Drehfeldmaschinen, die an ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges elektrisches Energieversorgungsnetz angeschlossen sind, wie beispielsweise Asynchronmaschinen, Synchronmaschinen, Synchronmaschinen mit Dämpferkäfig. Darüber hinaus können rotierende elektrische Maschinen auch als Gleichstrommaschinen wie Nebenschluss- oder Reihenschlussmaschinen oder dergleichen ausgebildet sein.
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Die rotierende elektrische Maschine weist in der Regel einen Ständer und einen gegenüber dem Ständer drehbar angeordneten und über einen Luftspalt vom Ständer beabstandeten Läufer auf. Die rotierende elektrische Maschine kann sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgebildet sein. Bei einem elektrisch antreibbaren Fahrzeug dient die rotierende elektrische Maschine häufig zum Antrieb des Fahrzeugs während eines bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs. Daneben kann sie jedoch auch für andere Antriebsfunktionen vorgesehen sein, beispielsweise bei einem Fensterheber, bei einer ÖL- und/oder Wasserpumpe oder dergleichen.
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Ein besonderer Aspekt bei der Nutzung einer rotierenden elektrischen Maschine im bestimmungsgemäßen Betrieb ist deren Kühlung. Häufig ist lediglich eine Luft- oder Gaskühlung vorgesehen, die - je nach Bedarf - nicht nur aufgrund von Konvektion sondern gegebenenfalls auch durch eine Zwangsbelüftung realisiert sein kann. Sind große Leistungsdichten gefordert, kann darüber hinaus auch eine Kühlung mittels eines flüssigen Kühlmittels wie einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser, Öl oder dergleichen vorgesehen sein. Bei der Nutzung eines flüssigen Kühlmittels erweist es sich jedoch als problematisch, wenn das Kühlmittel in den Luftspalt zwischen dem Läufer und dem Ständer gelangt. Dies kann unerwünschte Effekte insbesondere in Bezug auf den Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine haben und darüber hinaus unter Umständen eine verstärkte Alterung nach sich ziehen oder sogar die rotierende elektrische Maschine beschädigen.
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Darüber hinaus besteht häufig das Problem, dass ein Wicklungskopf einer Ständerwicklung des Ständers unter Umständen nur sehr unzureichend gekühlt wird. In diesem Zusammenhang schlägt zum Beispiel die
DE 10 2017 204 472 A1 vor, eine Haarnadel-Wicklung zu verwenden, die elektrische Leiterungen in Form von Hohlleitern aufweist, die im Bereich der Wicklungsköpfe perforiert sind. An einem ersten axialen Ende eines Ständerblechpakets des Ständers, an dem haarnadelseitige Enden der elektrischen Leitungen der Haarnadel-Wicklung angeordnet sind, ist an das Ständerblechpaket eine Konstruktion aus einer Innenwand und einer ringförmigen Deckplatte vorgesehen, die zusammen mit einem äußeren Maschinengehäuse der elektrischen Maschine, in dem auch das Ständerblechpaket angeordnet ist, einen Hohlraum ausbildet, in den eine Kühlflüssigkeit eingeführt wird. In diesem Hohlraum ist auch der Wicklungskopf angeordnet. Dadurch kann die Kühlflüssigkeit aus dem Hohlraum in die als Hohlleiter ausgebildeten elektrischen Leitungen eindringen und diese zum gegenüberliegenden axialen Ende des Ständerblechpakets durchströmen. Am gegenüberliegenden axialen Ende des Ständerblechpakets ist ein zweiter Wicklungskopf ausgebildet, dessen elektrischen Leitungen ebenfalls im Bereich des dortigen Wicklungskopfs perforiert sind, sodass die Kühlflüssigkeit aus den elektrischen Leitern austreten und mittels einer Auffangwanne aufgefangen werden kann, um einer Rückkühleinheit zugeführt zu werden, von der die Kühlflüssigkeit wieder dem am gegenüberliegenden axialen Ende des Ständerblechpakets angeordneten Wicklungskopf zugeführt wird.
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Die Lehre der
DE 10 2017 204 472 A1 ist vergleichsweise aufwendig und eignet sich wenig für den Einsatz bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen. Besonders die Konstruktion der Kühlung der Wicklungsköpfe eignet sich nicht für einen Einsatz beim Kraftfahrzeug. Darüber hinaus ist die Konstruktion der
DE 10 2017 204 472 A1 in Bezug auf die Herstellung und das erforderliche Material sehr aufwendig. Aus diesem Grund hat sich die Lehre der
DE 10 2017 204 472 A1 bisher auch nicht durchsetzen können.
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Darüber hinaus offenbart die
DE 11 2011 103 347 T5 ein internes Kühlen einer Statorbaugruppe in einer elektrischen Maschine und die
DE 10 2017 114 044 A1 eine Kühlmittelströmungsverteilung unter Verwendung von Beschichtungsmaterialien.
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Weiterhin ist es aus der
US 1,871,286 sowie der
GB 165,046 A bekannt, das Eindringen von Kühlflüssigkeit einer Kühlvorrichtung des Ständers in den Luftspalt dadurch zu vermeiden, dass der Läufer innerhalb eines geschlossenen Rohrs drehbar angeordnet ist, welches seinerseits in einer Öffnung des Ständers angeordnet ist. Diese Konstruktion wirkt sich jedoch auf die Funktion der elektrischen Maschine aus und führt unter anderem zu einer erheblichen Reduzierung des Wirkungsgrads. Für eine Anwendung bei rotierenden elektrischen Maschinen, die insbesondere für den Einsatz bei Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, sind diese Lehren ungeeignet.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung, eine gattungsgemäße rotierende elektrische Maschine, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie Herstellverfahren hierfür bereitzustellen, die es erlauben, bei einer einfachen kostengünstigen Herstellung eine gut wirksame Kühlung des Wickelkopfs zu erreichen, ohne den Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine wesentlich zu beeinträchtigen.
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Als Lösung werden mit der Erfindung eine Kühlvorrichtung, eine rotierende elektrische Maschine, ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen eines Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.
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Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
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Bezüglich einer gattungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die Kühlvorrichtung zumindest für den wenigstens einen Wicklungskopf ein am axialen Ende des Ständers anordbares Gehäuse aufweist, welches einen Hohlraum zum Aufnehmen des wenigstens einen Wicklungskopfes und zum Aufnehmen eines Kühlfluids bereitstellt und welches ein ringförmiges Bodenteil aufweist, welches um eine Öffnung des Bodenteils umlaufend ausgebildet ist und in welchem Durchgangsöffnungen zum Durchführen der elektrischen Leitungen im Bereich des wenigstens einen Wicklungskopfes und der Kühlrohre ausgebildet sind, wobei wenigstens eine Durchgangsöffnung zum Durchführen von wenigstens einer der elektrischen Leitungen und wenigstens einem der Kühlrohre ausgebildet ist.
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Bezüglich eines gattungsgemäßen Kraftfahrzeugs wird insbesondere vorgeschlagen, dass dies eine rotierende elektrische Maschine gemäß der Erfindung aufweist.
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Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine wird gemäß einem ersten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass die elektrischen Leitungen vor dem elektrisch leitenden Verbinden ihrer axialen Leiterenden ungebogen in den Nuten angeordnet werden, in einer jeweiligen Nut wenigstens ein ungebogen ausgebildetes, axial über das Ständerblechpaket hinausragendes und von den elektrischen Leitungen separat ausgebildetes Kühlrohr einer Kühlvorrichtung für den Ständer angeordnet wird, ein ringförmiges Bodenteil eines an einem axialen Ende des Ständers anordbaren Gehäuses der Kühlvorrichtung, welches Bodenteil um eine Öffnung des Bodenteils umlaufend ausgebildet ist, mit den elektrischen Leitungen und dem wenigstens einen Kühlrohr verbunden wird, indem die Leiterenden und das wenigstens eine Kühlrohr in Durchgangsöffnungen des Bodenteils eingeführt werden, die axialen Leiterenden zum elektrisch leitenden Verbinden in vorgegebener Weise gebogen und elektrisch leitend miteinander verbunden werden, und ein Deckelteil des Gehäuses fluiddicht mit dem Bodenteil verbunden wird, um einen zumindest den Wicklungskopf aufnehmenden Hohlraum des Gehäuses zu bilden.
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Bezüglich eines gattungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Ständers einer rotierenden elektrischen Maschine wird gemäß einem zweiten Aspekt insbesondere vorgeschlagen, dass ungebogene axiale Leitungen von vorgeformten Haarnadelsteckspulen in Durchgangsöffnungen eines ersten Bodenteils eines ersten Gehäuses einer Kühlvorrichtung für den Ständer, welches erste Bodenteil um eine Öffnung des ersten Bodenteils umlaufend ausgebildet ist, eingeführt werden, die elektrischen Leitungen der Haarnadelsteckspulen in den Nuten angeordnet werden, wobei ein erster Wicklungskopf ausgebildet wird, wenigstens ein axial über das Ständerblechpaket hinausragendes und von den elektrischen Leitungen separat ausgebildetes Kühlrohr der Kühlvorrichtung in einer jeweiligen Nut angeordnet und in eine jeweilige der Durchgangsöffnungen eingeführt wird, und ein erstes Deckelteil des ersten Gehäuses fluiddicht mit dem ersten Bodenteil verbunden wird, um einen zumindest den ersten Wicklungskopf aufnehmenden Hohlraum des ersten Gehäuses zu bilden.
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In Bezug auf eine gattungsgemäße Kühlvorrichtung wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass das Bodenteil zweite Durchgangsöffnungen zum Anschließen von einem Ständerblechpaket des Ständers axial durchragenden und von den elektrischen Leitungen separaten Kühlrohren aufweist.
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Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass zumindest an einem axialen Ende des Ständerblechpakets beziehungsweise des Ständers durch das Gehäuse der Kühlvorrichtung für den jeweiligen Wicklungskopf der Ständerwicklung ein Aufnahmebereich in Form des Hohlraums bereitgestellt werden kann, der mit einem Kühlfluid beaufschlagt werden kann, um den Wicklungskopf im bestimmungsgemäßen Betrieb zuverlässig zu kühlen. Durch das Gehäuse kann erreicht werden, das Kühlfluid nicht in den Luftspalt gelangt und dadurch zu den eingangs genannten Nachteilen führen kann. Somit kann erreicht werden, dass insbesondere der Wicklungskopf des Ständers zuverlässig gekühlt werden kann, wodurch die rotierende elektrische Maschine höher belastet und/oder kompakter konstruiert werden kann.
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Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, lediglich an einem einzigen axialen Ende des Ständers beziehungsweise des Ständerblechpakets für den dort angeordneten Wicklungskopf angewendet zu werden. Vielmehr erlaubt es die Erfindung auch, gleichermaßen einen jeweiligen axial gegenüberliegenden Wicklungskopf zuverlässig zu kühlen.
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Zugleich kann mit der Erfindung auch erreicht werden, dass eine Kühlung des Ständerblechpakets und/oder der Ständerwicklung, die in dem Ständerblechpaket angeordnet ist, zuverlässig verbessert werden kann. Dies kann durch die Kühlrohre erreicht werden, die mit dem wenigstens einen Gehäuse ebenfalls fluidtechnisch in Verbindung stehen. Dadurch kann ferner erreicht werden, dass eine Fluidströmung von einem ersten Gehäuse durch die Kühlrohre, vorzugsweise zu einem zweiten Gehäuse, realisiert werden kann. Somit kann der komplette Ständer durch das Kühlfluid gekühlt werden, und zwar zusätzlich zu den Wicklungsköpfen.
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Durch die Konstruktion der Erfindung ist es ferner möglich, ein einfaches Herstellungsverfahren für den Ständer zu realisieren. So können die Kühlrohre beispielsweise gemeinsam mit den elektrischen Leitern der Ständerwicklung in jeweiligen Nuten angeordnet werden. Beispielsweise kann dies in einem gemeinsamen Verfahrensschritt erfolgen. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Leitungen und die Kühlrohre in dafür vorgesehene Durchgangsöffnungen beziehungsweise Nuten des Ständerblechpakets angeordnet werden. Das Anordnen kann beispielsweise durch Einlegen in die Nuten und/oder Einschieben in die Durchgangsöffnungen und/oder Nuten erfolgen. Hierdurch kann sich eine besonders kostengünstige und einfache Montage bei der Herstellung des Ständers ergeben.
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Durch einfaches Anordnen des Bodenteils des Gehäuses an einem jeweiligen axialen Ende des Ständers beziehungsweise des Ständerblechpakets können dann axiale Leiterenden der elektrischen Leitungen und axiale Enden der Kühlrohre in entsprechende Durchgangsöffnungen des Bodenteils eingeführt werden beziehungsweise mit diesem verbunden werden. Sind die elektrischen Leitungen und die Kühlrohre in voneinander unterschiedlichen Durchgangsöffnungen eingeführt, können die ersten Durchgangsbohrungen sind vorzugsweise an die elektrischen Leitungen, insbesondere deren Querschnitt, angepasst ausgebildet sein. Dagegen können die zweiten Durchgangsbohrungen vorzugsweise an die Kühlrohre, insbesondere deren Querschnitt angepasst ausgebildet sein. Die ersten und die zweiten Durchgangsbohrungen können daher in der Regel voneinander unterschiedliche geometrische Abmessungen aufweisen, zum Beispiel Innendurchmesser, Flanschansätze und/oder dergleichen aufweisen.
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Vorzugsweise sind die Durchgangsbohrungen hinsichtlich des Durchmessers derart gewählt, dass eine fluiddichte Verbindung erreicht werden kann. Die axialen Leiterenden brauchen dann lediglich noch in geeigneter Weise gebogen zu werden, damit die vorgegebenen Leiterenden auch elektrisch leitend miteinander verbunden werden können, was beispielsweise mittels Verbindungstechniken wie Klemmen, Löten, Schweißen, Kleben und/oder dergleichen erfolgen kann. Sobald die Leiterenden in vorgegebener Weise elektrisch miteinander verbunden sind und die Kühlrohre angeschlossen sind, kann das Deckelteil mit dem Bodenteil fluiddicht verbunden werden, um den Hohlraum für den Wicklungskopf bereitzustellen. Je nach Bedarf kann ferner vorgesehen sein, dass der Bereich der Verbindungsstellen der axialen Leiterenden mit einer elektrischen Isolation versehen wird, beispielsweise durch Beschichtung, durch Anordnen von Isolierhülsen und/oder dergleichen.
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Das Gehäuse der Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung hat ferner den Vorteil, dass es als separates Bauteil einzeln handhabbar ist. Darüber hinaus kann das Gehäuse auch separat beabstandet von einem Gehäuse der elektrischen Maschine und/oder dem Ständerblechpaket angeordnet sein. Die Erfindung erlaubt es sogar, dass die rotierende elektrische Maschine insgesamt kein separates eigenes Gehäuse benötigt. Dadurch kann der Aufwand für die rotierende elektrische Maschine und natürlich auch für deren Herstellung erheblich reduziert werden. Besonders vorteilhaft eignet sich diese Konstruktion dann natürlich auch für den Einsatz bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, weil die rotierende elektrische Maschine gehäuselos auf einfache Weise in eine Konstruktion des Kraftfahrzeugs integriert werden kann. Dadurch können Bauraum und Gewicht eingespart werden.
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Die Erfindung eignet sich daher insgesamt nicht nur aber besonders für Ständer, deren Ständerwicklungen nach Art von Haarnadel-Wicklungen ausgebildet sind.
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Anders als bei der Lehre der
DE 10 2017 204 472 A1 sind also keine Hohlleiter erforderlich, die, gerade wenn eine Haarnadel-Wicklung bereitgestellt werden soll, an den axialen Leiterenden entsprechende Biegungen aufweisen müssen, um die Haarnadel-Wicklung ausbilden zu können. Besonders bei rotierenden elektrischen Maschinen im mittleren und kleineren Leistungsbereich, wie sie unter Umständen bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommen, kann dann ein Querschnitt des durch den Hohlleiter bereitgestellten Hohlraums nicht mehr zuverlässig gewährleistet werden, sodass die Kühlfunktion bei kleinen und mittleren rotierenden elektrischen Maschinen nur unzureichend oder gar nicht gewährleistet werden kann.
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Das Gehäuse der Kühlvorrichtung ist ein von einem Maschinengehäuse der rotierenden elektrischen Maschine separates Gehäuse. Vorzugsweise ist es nicht in ein Maschinengehäuse integriert ausgebildet. Das Gehäuse ist vorzugsweise ausgebildet, nur an einem axialen Ende des Ständers angeordnet zu werden. Das Gehäuse kann beispielsweise axial beabstandet oder auch mit einer axialen Stirnseite eines Ständerblechpakets verbunden angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch vom Ständerblechpaket axial beabstandet angeordnet. Zu diesem Zweck kann das Gehäuse als Abstandshalter ausgebildete Elemente aufweisen, die an der Stirnseite des Ständerblechpakets im montierten Zustand anliegen und/oder mit diesem verbunden sein können. Die Abstandhalter können auch zumindest teilweise Befestigungselemente zur mechanischen Verbindung des Gehäuses mit der Stirnseite des Ständerblechpakets aufweisen.
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Das Gehäuse stellt den Hohlraum zum Aufnehmen eines Wicklungskopfes der Ständerwicklung bereit. Darüber hinaus kann das Gehäuse ein Kühlfluid aufnehmen, beispielsweise ein Kühlmittel in Form von Wasser, Öl und/oder dergleichen. Dem Grunde nach ist die Erfindung jedoch nicht auf flüssige Kühlmittel beschränkt. Es kann natürlich auch ein gasförmiges Kühlmittel oder dergleichen vorgesehen sein. Das Gehäuse weist ein im Wesentlichen ringförmiges, insbesondere kreisringförmiges, Bodenteil auf, welches um eine Öffnung des Bodenteils umlaufend ausgebildet ist. Die Öffnung des Bodenteils ist vorliegend vorzugsweise ebenfalls kreisförmig ausgebildet. In alternativen Ausgestaltungen kann die Öffnung jedoch auch zumindest teilweise eckig ausgebildet sein, beispielsweise nach Art eines n-Ecks oder dergleichen.
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Das Bodenteil weist die Durchgangsöffnungen zum Einführen der elektrischen Leitungen des jeweiligen Wicklungskopfs auf. Die Durchgangsöffnungen sind an die elektrischen Leitungen des Wicklungskopfes und die Kühlrohre angepasst ausgebildet, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb eine fluidtechnische Abdichtung erreicht werden kann, und zwar insbesondere auch für den Fall, dass wenigstens eine elektrische Leitung und ein wenigstens ein Kühlrohr in eine jeweilige Durchgangsöffnung eingeführt werden. Die fluidtechnische Abdichtung kann zum Beispiel auch unter Mitwirkung einer elektrischen Isolation der elektrischen Leitungen und/oder eines Dichtelements wie zum Beispiel einem Dichtungsring oder dergleichen realisiert sein.
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Das Bodenteil kann ferner erste Durchgangsöffnungen ausschließlich zum Einführen der elektrischen Leitungen des Wicklungskopfs aufweisen. Die ersten Durchgangsöffnungen sind an die elektrischen Leitungen des Wicklungskopfes angepasst ausgebildet, sodass im bestimmungsgemäßen Betrieb eine fluidtechnische Abdichtung erreicht werden kann. Auch hier kann die fluidtechnische Abdichtung zum Beispiel auch unter Mitwirkung einer elektrischen Isolation der elektrischen Leitungen und/oder eines Dichtelements wie zum Beispiel einem Dichtungsring oder dergleichen realisiert sein. Es kann vorgesehen sein, dass mehr als eine elektrische Leitung in eine jeweilige Durchgangsöffnung eingeführt wird.
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Darüber hinaus kann das Bodenteil zweite Durchgangsöffnungen zum Anschließen von das Ständerblechpaket des Ständers axial durchragenden und von den elektrischen Leitungen separaten Kühlrohren aufweisen. Die zweiten Durchgangsbohrungen können daher vorzugsweise hinsichtlich ihres Querschnitts und/oder Anschlusseigenschaften anders als die ersten Durchgangsöffnungen ausgebildet sein. Die zweiten Durchgangsöffnungen können zum Beispiel einen Anschlussflansch zum Anschließen der separaten Kühlrohre aufweisen. Die separaten Kühlrohre können beispielsweise mittels einer Verbindungstechnik wie Schrauben, Schweißen, Löten, Kleben und/oder dergleichen mit dem Bodenteil verbunden sein. Dem Grunde nach besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass die zweiten Durchgangsöffnungen zum Durchstecken der separaten Kühlrohre ausgebildet sind. Die Kühlrohre und/oder die Durchlassöffnungen können ferner einen oder mehrere Dichtungsringe umfassen, die ein fluidtechnisches Abdichten ermöglichen. Die ersten und die zweiten Durchgangsöffnungen können zum Beispiel in einer Ebene nebeneinander angeordnet sein. Je nach Bedarf können sie jedoch in axialer Richtung auch auf voneinander unterschiedlichen Niveaus ausgebildet sein.
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Das Bodenteil kann als ebener flächiger Ring ausgebildet sein, der Durchgangsöffnungen, insbesondere die ersten und die zweiten Durchgangsöffnungen, aufweist. Darüber hinaus kann das Bodenteil an einem radialen inneren Rand und/oder an einem radialen äußeren Rand einen zumindest teilweise umlaufenden Steg aufweisen, der mit dem Deckelteil des Gehäuses fluidtechnisch dichtend verbunden werden kann. Die Durchgangsöffnungen sind im Bodenteil vorzugsweise derart angeordnet, dass die Leiterenden der elektrischen Leitungen sowie auch die Kühlrohre vorzugsweise gemeinsam in einem Arbeitsgang mit dem Bodenteil verbunden werden können. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass zumindest die Leiterenden der elektrischen Leitungen durch die Durchgangsöffnungen beim Verbinden durchgesteckt werden. Abhängig von der jeweiligen Anwendung kann das Durchstecken zugleich jedoch ergänzend auch für die Kühlrohre vorgesehen sein. Das Bodenteil kann quer zu einer radialen Erstreckung und quer zu einer Umfangsrichtung des Bodenteils eben ausgebildet sein. Das Bodenteil kann in alternativen Ausgestaltungen aber auch für die ersten oder die zweiten Durchgangsbohrungen Absätze aufweisen, um zum Beispiel ein Einfädeln der Leiterenden der elektrischen Leitungen vom Einfädeln der Kühlrohre entkoppeln zu können oder dergleichen.
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Ein Querschnitt des Kühlrohrs kann zum Beispiel rund, insbesondere kreisförmig sein. Vorteilhaft ist der Querschnitt des Kühlrohrs jedoch an geometrische Abmessungen der Nut angepasst und kann zum Beispiel eckig, beispielsweise rechteckig oder dergleichen sein. Das Gleiche gilt dem Grunde nach auch für die elektrischen Leitungen. Ein Querschnitt des Kühlrohrs braucht nicht wie ein Querschnitt der wenigstens einen elektrischen Leitung ausgebildet zu sein.
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Vorzugsweise weist das Gehäuse ein Deckelteil auf, wobei das Deckelteil und/oder das Bodenteil ausgebildet sind, fluiddicht miteinander verbunden zu werden und den Hohlraum auszubilden. Das Gehäuse erlaubt es somit, einen Aufnahmeraum sowohl für den Wicklungskopf als auch für das Kühlfluid bereitzustellen. Das Deckelteil kann vorzugsweise entsprechend der äußeren radialen Abmessung des Bodenteils ausgebildet sein. Das Deckelteil kann darüber hinaus eine Öffnung wie das Bodenteil aufweisen und demzufolge ebenfalls im Wesentlichen ringförmig, insbesondere kreisringförmig, umlaufend um die Öffnung ausgebildet sein. Ist das Gehäuse zur Anordnung an einem axialen Ende der elektrischen Maschine vorgesehen, bei dem ein Ende einer Läuferwelle des Läufers herausragt, so weist das Deckelteil vorzugsweise zumindest eine derartige Öffnung auf, die das Durchragen des Wellenendes erlaubt. Ist hingegen vorgesehen, dass kein Wellenende herausragt, kann das Deckelteil auch ohne Öffnung ausgebildet sein.
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Das Deckelteil kann ferner radial außen einen zumindest teilweise umlaufenden Steg aufweisen, der mit dem Bodenteil fluiddicht verbunden werden kann. Weist das Deckelteil eine Öffnung auf, kann ein derartiger Steg alternativ oder ergänzend zumindest teilweise auch radial innenseitig umlaufend um die Öffnung ausgebildet sein. Natürlich können diese Ausgestaltungen auch miteinander kombiniert sein. Das Deckelteil und/oder das Bodenteil können zu ihrer Verbindung mit Dichtungselementen kombinierte Verbindungselemente aufweisen, die zugleich auch ein fluidtechnisches Abdichten ermöglichen. Zu diesem Zweck können beispielsweise Dichtungsringe oder dergleichen vorgesehen sein.
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Das Gehäuse kann wenigstens einen Anschlussstutzen zum Anschließen einer Kühlfluidquelle oder einer Kühlfluidsenke aufweisen. Das Gehäuse ist demnach durch das Kühlfluid durchströmbar ausgebildet, und zwar indem entweder durch das wenigstens eine Kühlrohr Kühlfluid zum Gehäuse zugeführt wird, welches dann über den Anschlussstutzen der Kühlfluidsenke zugeführt wird, oder indem über den Anschlussstutzen das Kühlfluid von der Kühlfluidquelle zum Gehäuse zugeführt wird, welches dann durch das wenigstens eine Kühlrohr aus dem Gehäuse abgeführt wird. Es braucht demnach nur ein einziger Anschlussstutzen vorgesehen zu sein.
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Das Gehäuse kann grundsätzlich aus einem geeigneten Werkstoff gebildet sein, vorzugsweise ein Werkstoff, der elektrisch eine geringe Leitfähigkeit aufweist und darüber hinaus ebenfalls eine möglichst geringe magnetische Leitfähigkeit aufweist. Geeignete Werkstoffe sind zum Beispiel entsprechend ausgebildete Kunststoffe, Keramikstoffe, Verbundwerkstoffe und/oder dergleichen, sowie auch Kombinationen hiervon. Das Gehäuse, insbesondere das Bodenteil und/oder das Deckelteil können zum Beispiel als Spritzgussteil, als Gießteil und/oder dergleichen hergestellt sein.
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In Bezug auf eine rotierende elektrische Maschine wird ferner vorgeschlagen, dass das Ständerblechpaket in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Nuten aufweist, die zum Luftspalt hin offen sind und sich in axialer Richtung erstrecken, wobei in einer jeweiligen Nut wenigstens eine der elektrischen Leitungen angeordnet ist und wobei in zumindest einigen der Nuten jeweils wenigstens eines der Kühlrohre angeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung kann zugleich auch eine Kühlung des Ständerblechpakets und/oder der Ständerwicklung erreicht werden. Um die Kühlrohre im Ständerblechpaket anzuordnen, brauchen bei dieser Ausgestaltung somit keine separaten Durchgangsöffnungen im Ständerblechpaket vorgesehen zu sein. Vielmehr können die Kühlrohre gemeinsam mit den elektrischen Leitungen in den entsprechenden Nuten angeordnet sein. Dabei braucht nicht in jeder Nut, die eine elektrische Leitung aufweist, auch ein Kühlrohr angeordnet zu sein. Dadurch kann der Aufwand und die Montage der elektrischen Maschine, insbesondere des Ständers weiter reduziert werden.
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Zwischen dem wenigstens einen Kühlrohr und der jeweiligen wenigstens einen elektrischen Leitung kann ferner wenigstens ein Isolierelement angeordnet sein. Das Isolierelement kann als Beschichtung gebildet durch einen Isolierstoff, eine Isolierfolie, eine Isolierplatte und/oder dergleichen gebildet sein. Das Isolierelement kann mit dem wenigstens einen Kühlrohr und/oder der jeweiligen wenigstens einen elektrischen Leitung fest verbunden sein. Es kann als separat ausgebildetes Bauteil bei der Herstellung des Ständers angeordnet werden. Es kann aber auch als Verbund mit dem wenigstens einen Kühlrohr und/oder der jeweiligen wenigstens einen elektrischen Leitung bereitgestellt sein. Ein Werkstoff des Isolierelement kann zum Beispiel Kunststoff, Keramik, Glimmer und/oder dergleichen sein.
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Vorteilhaft ist in einer jeweiligen Nut genau ein Kühlrohr angeordnet. Dies erlaubt es, dass in den Nuten, in denen Kühlrohre angeordnet sind, vorzugsweise in sämtlichen Nuten, lediglich Raum für ein einziges Kühlrohr vorgesehen zu werden. Hierdurch ergeben sich weitere Einsparungen in Bezug auf Material und Herstellung.
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Besonders vorteilhaft ist das Kühlrohr gegenüber der wenigstens einen elektrischen Leitung in radialer Richtung luftspaltseitig angeordnet. Dadurch kann die Nut mittels des Kühlrohrs verschlossen werden. Darüber hinaus erweist es sich als vorteilhaft, dass durch die luftspaltseitige Anordnung des Kühlrohrs in der Nut auch ein Kühlungseffekt für den Läufer erreicht werden kann. Dadurch kann separater Kühlaufwand für den Läufer reduziert oder sogar eingespart werden. Das Kühlrohr kann ferner dazu dienen, die wenigstens eine elektrische Leitung in der Nut festzulegen. Zu diesem Zweck kann das Kühlrohr eine geeignete Form im Querschnitt oder auch Befestigungselemente aufweisen, die das Kühlrohr mit der wenigstens einen elektrischen Leitung verbinden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass das Kühlrohr Verbindungsmittel zum Verbinden mit der Nut aufweist. Dem Grunde nach kann aber auch vorgesehen sein, dass das Kühlrohr in der Nut eingepresst und/oder einklebt wird. Dadurch kann die Nut mittels des Kühlrohrs zuverlässig verschlossen werden.
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Dem Grunde nach kann das Gehäuse in Umfangsrichtung segmentiert ausgebildet sein. So kann vorgesehen sein, dass eine an den Wicklungskopf angepasste Segmentierung vorgesehen ist. Das Gehäuse kann somit zum Beispiel aus mehreren, vorzugsweise gleichen Ringsegmenten gebildet sein, die in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet werden, um das gesamte Gehäuse auszubilden. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass jedes der Segmente einen eigenen Anschlussstutzen zum Anschluss einer Kühlfluidquelle und/oder einer Kühlfluidsenke aufweist. Es kann natürlich auch vorgesehen sein, dass die Anschlussstutzen strömungstechnisch miteinander nach Art einer Parallelschaltung gekoppelt sind und gemeinsam an die Kühlfluidquelle beziehungsweise Kühlfluidsenke angeschlossen sind.
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Das Herstellverfahren gemäß dem ersten Aspekt sieht vor, dass die elektrischen Leitungen mit ihren Leiterenden zumindest an einem axialen Ende ungebogen in den Nuten angeordnet werden. Dem Grunde nach können die elektrischen Leitungen jedoch auch durch Haarnadel-Spulen gebildet sein, die entsprechend in den Nuten angeordnet werden und die ungebogene Leiterenden aufweisen. Darüber hinaus wird in einer jeweiligen Nut wenigstens ein ungebogen ausgebildetes, axial über das Ständerblechpaket hinausragendes und von den elektrischen Leitungen separates Kühlrohr einer Kühlvorrichtung für den Ständer angeordnet. Nicht in jeder Nut braucht ein derartiges Kühlrohr angeordnet zu sein. Vorzugsweise ist jedoch in jeder Nut ein entsprechendes Kühlrohr angeordnet. Je nach Bedarf kann in einer jeweiligen Nut auch mehr als ein Kühlrohr angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass fertigungstechnisch in einem Arbeitsgang sowohl die elektrischen Leitungen als auch das Kühlrohr in der jeweiligen Nut angeordnet werden können.
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Durch Wahl der Reihenfolge der Anordnung der elektrischen Leitungen und der Kühlrohre kann die Anordnung dieser Elemente in der Nut vorgegeben werden.
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Ferner kann ein im Wesentlichen ringförmiges Bodenteil eines Gehäuses der Kühlvorrichtung mit den elektrischen Leitungen und den Kühlrohren verbunden werden, indem die Leiterenden in erste und die Kühlrohre in zweite Durchgangsöffnungen des Bodenteils eingeführt werden. Bezüglich der Kühlrohre meint „Einführen“ nicht nur ein Durchstecken, sondern es kann - abhängig von einer jeweiligen konkreten Anwendung - auch ein stirnseitiges Verbinden vorgesehen sein, beispielsweise in dem die zweiten Durchgangsöffnungen jeweilige Anschlussflansche für die Kühlrohre umfassen, die mit den Kühlrohren verbunden werden können.
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Das Bodenteil ist, wie oben bereits erläutert, um eine Öffnung des Bodenteils umlaufend ausgebildet. Vorzugsweise ist die Öffnung des Bodenteils in der Regel derart bemessen, dass der Läufer bei der Fertigstellung der rotierenden elektrischen Maschine als separates Bauteil an einem axialen Ende in eine Durchgangsöffnung des Ständers eingeführt werden kann. Ein Innendurchmesser des Bodenteils ist deshalb in der Regel vorzugsweise größer als ein Außendurchmesser des Läufers. Ist hingegen ein Durchführen des Läufers nicht vorgesehen, braucht das Bodenteil eine entsprechende Öffnung auch nicht aufzuweisen. Es kann somit als Platte ausgebildet sein, die die entsprechenden ersten und zweiten Durchgangsöffnungen aufweist.
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Das Bodenteil kann mit der Stirnseite des Ständerblechpakets verbunden sein. Es kann jedoch auch mit einem Gehäuse der rotierenden elektrischen Maschine verbunden sein, um es gegenüber dem Ständerblechpaket und der Ständerwicklung festzulegen. Natürlich können auch Abweichungen und Kombinationen hiervon vorgesehen sein.
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Ist die Verbindung hergestellt, werden die axialen Leiterenden in vorgegebener Weise gebogen und elektrisch leitend miteinander verbunden, um den Wicklungskopf auszubilden. Dies ist möglich, da das Gehäuse in diesem Verfahrensstand durch das Deckelteil noch nicht geschlossen ist und somit die Leiterenden von außen zugänglich sind. Das elektrisch leitende Verbinden der axialen Leiterenden kann darüber hinaus vorsehen, dass die Leiterenden in vorgegebener Weise mit einer elektrischen Isolierung versehen werden, beispielsweise eine elektrische Beschichtung, Anordnen einer Isolierhülse und/oder dergleichen. Diese Maßnahme ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Kühlfluid im bestimmungsgemäßen Betrieb keine ausreichende elektrische Isolation bereitzustellen vermag.
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Schließlich kann ein Deckelteil des Gehäuses fluiddicht mit dem Bodenteil verbunden werden, um den Hohlraum des Gehäuses zu bilden. In dem Hohlraum ist nun der Wicklungskopf angeordnet. Da das Gehäuse fluiddicht ist, kann in dem Gehäuse nunmehr auch das Kühlfluid angeordnet werden, welches der Kühlung des Wicklungskopfes sowie auch das Ständers dient. Dadurch, dass der Hohlraum mit den Kühlrohren fluidtechnisch gekoppelt ist, kann somit ein dem Hohlraum zugeführtes Kühlfluid über die Kühlrohre abströmen, beziehungsweise alternativ über die Kühlrohre zugeführt werden und über jeweiligen einen Anschlussflansch abströmen. Dem Grunde nach kann jedoch auch vorgesehen sein, dass über einige der Kühlrohre das Kühlfluid zugeführt und über andere der Kühlrohre wieder abgeführt wird. In diesem Fall benötigt dieses Gehäuse keinen separaten Anschlussflansch für das Kühlfluid.
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Bezüglich eines Herstellverfahrens gemäß dem zweiten Aspekt werden ungebogene axiale Leiterenden von vorgeformten Haarnadelsteckspulen in erste Durchgangsöffnungen eines ersten Bodenteils eines ersten Gehäuses einer Kühlvorrichtung für den Ständer eingeführt. Auch hier ist das erste Bodenteil um eine Öffnung des ersten Bodenteils umlaufend ausgebildet. Für das erste Bodenteil gilt dem Grunde nach das, was zuvor bereits zum Bodenteil erläutert wurde.
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Sodann werden die elektrischen Leitungen der Haarnadelsteckspulen in den Nuten angeordnet. Das Anordnen kann zum Beispiel ein Einstecken in die Nuten umfassen. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass die Haarnadelsteckspulen in den Nuten eingelegt werden.
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Die den Leitungsenden der Haarnadelsteckspulen gegenüberliegenden haarnadelseitigen Enden der Haarnadelsteckspulen bilden einen ersten Wicklungskopf der Ständerwicklung. Sodann wird ein erstes Deckelteil des ersten Gehäuses fluiddicht mit dem ersten Bodenteil verbunden, um einen Hohlraum des ersten Gehäuses zu bilden. Der ersten Wicklungskopf ist somit im Hohlraum des ersten Gehäuses angeordnet und kann daher - wie zuvor bereits beschrieben - durch ein Kühlfluid gekühlt werden.
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Das erste Gehäuse ist somit an einem ersten axialen Ende des Ständers beziehungsweise des Ständerblechpakets angeordnet.
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Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass über das Ständerblechpaket axial hinausragende Endbereiche der elektrischen Leitungen der Haarnadelsteckspulen in Durchgangsöffnungen eines zweiten Bodenteils eines zweiten Gehäuses der Kühlvorrichtung, welches zweite Bodenteil um eine Öffnung des zweiten Bodenteils umlaufend ausgebildet ist, eingeführt werden, welches zweite Gehäuse an einem dem ersten Gehäuse axial gegenüberliegenden axialen Ende des Ständers angeordnet wird, das wenigstens eine Kühlrohr in eine jeweilige der Durchgangsöffnungen des zweiten Bodenteils eingeführt wird, die Endbereiche der elektrischen Leitungen in vorgegebener Weise gebogen und elektrisch leitend miteinander verbunden werden, um einen zweiten Wicklungskopf auszubilden, und ein zweites Deckelteil des zweiten Gehäuses fluiddicht mit dem zweiten Bodenteil verbunden wird, um einen zumindest den zweiten Wicklungskopf aufnehmenden Hohlraum des zweiten Gehäuses zu bilden. Das diesbezügliche Herstellverfahren wurde in diesem Umfang bereits im Rahmen des ersten Aspekts erläutert, weshalb diesbezüglich auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen wird. Bei dieser Weiterbildung ist an beiden axialen Enden des Ständers ein Gehäuse im Sinne der Erfindung angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Gehäusekonstruktion kann somit erreicht werden, dass sowohl der erste Wicklungskopf als auch der zweite Wicklungskopf zuverlässig gekühlt werden können, obwohl sie an axial gegenüberliegenden Ende des Ständers ausgebildet sind. Zu diesem Zweck können die beiden Gehäuse über entsprechend ausgebildete Anschlussflansche fluidtechnisch miteinander gekoppelt sein, sodass sie von einem Kühlfluid durchströmt werden können.
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Gemäß einer Weiterbildung in Bezug auf den zweiten Aspekt wird vorgeschlagen, dass in einer jeweiligen Nut wenigstens ein ungebogen ausgebildetes, axial über das Ständerblechpaket hinausragendes und von den elektrischen Leitungen separat ausgebildetes Kühlrohr einer Kühlvorrichtung angeordnet wird, und das erste und/oder das zweite Bodenteil des jeweiligen Gehäuses der Kühlvorrichtung mit den Kühlrohren verbunden wird, indem axiale Enden der Kühlrohre in jeweilige zweite Durchgangsöffnungen des jeweiligen Bodenteils eingeführt werden. Dies erlaubt es, für das Ständerblechpaket eine entsprechend dem ersten Aspekt beschriebene Kühlwirkung zu erreichen. Die Kühlrohre können nach dem Anordnen der Haarnadelsteckspulen in denjenigen Nuten angeordnet werden. Es kann jedoch auch bei einer alternativen Ausgestaltung vorgesehen sein, dass zunächst die Kühlrohre in den Nuten und anschließend die elektrischen Leitungen der Haarnadelsteckspulen in den Nuten angeordnet werden. Natürlich kann dies auch je nach Bedarf variiert werden. Für das Einführen der Enden der Kühlrohre in die jeweiligen Durchgangsöffnungen wird auf die obigen Ausführungen verwiesen.
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Bezüglich des zweiten Aspekts wird ferner vorgeschlagen, dass die jeweiligen Leitungen und die jeweiligen Enden der Kühlrohre zumindest bei einem der jeweiligen Bodenteile gemeinsam in die entsprechenden Durchgangsöffnungen eingeführt werden. Dadurch kann eine besonders einfache Montage bei der Herstellung des Ständers erreicht werden.
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Insgesamt wird für das Herstellverfahren weiter vorgeschlagen, dass zum fluidtechnischen Abdichten der Durchgangsöffnungen wenigstens ein Dichtungselement im Bereich der Durchgangsöffnungen des jeweiligen Bodenteils angeordnet wird. Das Dichtungselement kann zum Beispiel ein Imprägniermaterial aufweisen, welches in einem fluiden Zustand ist und in einem Imprägnierprozess ausgehärtet werden kann. Dadurch kann eine zuverlässige fluidtechnische Dichtung erreicht werden. Dem Grunde nach können jedoch auch andere Dichtungselemente alternativ oder ergänzend vorgesehen sein, beispielsweise Dichtungsringe, Dichtungswerkstoffe, die im Bereich der Durchgangsöffnung angeordnet werden können und/oder dergleichen.
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Die für das erfindungsgemäße Gehäuse angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten natürlich im gleichen Maß auch für die erfindungsgemäße rotierende elektrische Maschine sowie das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt. Darüber hinaus gelten die vorgenannten Vorteile und Wirkungen natürlich gleichermaßen auch für die erfindungsgemäßen Herstellverfahren und umgekehrt. Insbesondere können daher Vorrichtungsmerkmale auch verfahrenstechnisch formuliert sein und umgekehrt.
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Zu der Erfindung gehört auch die Steuervorrichtung für das Kraftfahrzeug. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kühlsystems, der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 in einer schematischen Schnittansicht quer zu einer axialen Längserstreckung einen Ausschnitt einer Synchronmaschine mit einem in einer Durchgangsöffnung eines Ständers angeordneten permanenterregten Läufer mit in Nuten angeordneten Kühlrohren;
- 2 die Synchronmaschine in einer schematischen Schnittansicht entlang der axialen Längserstreckung;
- 3 eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Außenseite eines ersten Deckelteils eines ersten Gehäuses einer Kühlvorrichtung für einen ersten Wicklungskopf der Synchronmaschine gemäß 1;
- 4 eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Innenseite des ersten Deckelteils gemäß 3;
- 5 eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Innenseite eines ersten Bodenteils des ersten Gehäuses für den ersten Wicklungskopf gemäß 3;
- 6 eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Außenseite eines zweiten Deckelteils eines zweiten Gehäuses der Kühlvorrichtung für einen zweiten Wicklungskopf der Synchronmaschine gemäß 1;
- 7 eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Innenseite des zweiten Deckelteils gemäß 6;
- 8 eine perspektivische schematische Ansicht auf eine Innenseite eines zweiten Bodenteils des zweiten Gehäuses für den zweiten Wicklungskopf gemäß 6 ;
- 9 in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die eine Synchronmaschine umfasst, die eine Energiekoppelvorrichtung gemäß 1 umfasst; und
- 10 eine schematische Darstellung einer einzelnen Haarnadelsteckspule.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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2 zeigt in einer schematischen Schnittansicht entlang einer Längserstreckung eine Synchronmaschine 10 als rotierende elektrische Maschine, die vorliegend als Innenläufer ausgebildet ist. Die Synchronmaschine 10 weist einen Ständer 14 auf, der in axialer Richtung eine nicht bezeichnete Durchgangsöffnung aufweist, in der koaxial ein Läufer 16 über einen Luftspalt 40 vom Ständer 14 radial beabstandet und drehbar angeordnet ist. Der Ständer 14 weist ein Ständerblechpaket 42 auf, in welchem eine, vorliegend als Haarnadel-Wicklung ausgebildete, Ständerwicklung 18 mit elektrischen Leitungen 44 angeordnet ist. An den axialen Enden des Ständers 14 bilden die elektrischen Leitungen 44 jeweilige Wicklungsköpfe 28, 30 aus.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen Ausschnitt der Synchronmaschine 10 quer zu ihrer axialen Längserstreckung. Der Läufer 16 ist vorliegend als permanenterregter Läufer mit Permanentmagneten ausgebildet.
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Die Synchronmaschine 10 umfasst ferner eine Kühlvorrichtung 12, die das Ständerblechpaket 42 axial durchragende und von den elektrischen Leitungen 44 separat ausgebildete Kühlrohre 46 aufweist. Während die elektrischen Leitungen 44 aus einem elektrisch gut leitfähigen Werkstoff gebildet sind, beispielsweise Aluminium, Kupfer, Silber, Legierungen mit diesen Werkstoffen und/oder dergleichen, sind die Kühlrohre 46 vorliegend aus einem elektrisch schlecht leitenden und einem nicht magnetisierbaren Werkstoff gebildet, beispielsweise einem Kunststoff, einer Keramik, einem Verbundwerkstoff oder dergleichen. Sowohl die elektrischen Leitungen 44 als auch die Kühlrohre 46, die im Bereich des Ständerblechpakets 42 angeordnet sind, weisen vorliegend einen im Wesentlichen etwa rechteckförmigen Querschnitt auf. Dabei ist in der vorliegenden Ausgestaltung vorgesehen, dass eine Abmessung des rechteckförmigen Querschnitts der elektrischen Leitungen 44 und der Kühlrohre 46, an die die elektrischen Leitungen 44 beziehungsweise die Kühlrohre aneinander angrenzen, vorliegend etwa gleich ausgebildet ist. Ferner ist vorliegend vorgesehen, dass Ecken des rechteckförmigen Querschnitts jeweils abgerundet sind.
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Aus 2 ist ferner ersichtlich, dass die Synchronmaschine 10 eine Kühlvorrichtung 12 aufweist. Die Kühlvorrichtung 12 umfasst einen Wärmetauscher 68, der dazu dient, ein Öl 32, welches vorliegend als Kühlfluid für die Synchronmaschine 10 dient, zu kühlen. Die Kühlvorrichtung 12 umfasst ferner an den axialen Enden des Ständers 14 anordbare Gehäuse 20, 22, welche einen jeweiligen Hohlraum 24, 26 bereitstellen. Die Gehäuse 20, 22 dienen dazu, jeweiligen Wicklungsköpfe 28, 30 aufzunehmen, die durch die elektrischen Leitungen 44 an den jeweiligen axialen Enden des Ständers 14 ausgebildet sind. Die Wicklungsköpfe 28, 30 sind in den jeweiligen Hohlräumen 24, 26 aufgenommen. Darüber hinaus dienen die Gehäuse 20, 22 zum Aufnehmen des Öls 32. Dadurch kann insbesondere im Bereich der Wicklungsköpfe eine effiziente gute Kühlung eines jeweiligen der Wicklungsköpfe 28, 30 erreicht werden.
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Jedes der Gehäuse 20, 22 weist ein jeweiliges ringförmiges Bodenteil 34, 36 auf (5, 8), wobei das jeweilige ringförmige Bodenteil 34, 36 um eine jeweilige Öffnung dieses Bodenteils 34, 36 ausgebildet ist. In dem jeweiligen ringförmigen Bodenteil 34, 36 sind Durchgangsöffnungen 38 ausgebildet. Die Durchgangsöffnungen 38 dienen zum Einführen der elektrischen Leitungen 44 im Bereich des jeweiligen Wicklungskopfes 28, 30. Darüber hinaus dienen die Durchgangsöffnungen 38 auch dazu, die Kühlrohre 46 aufzunehmen. Das heißt, eine jeweilige Durchgangsöffnung 38 kann dazu genutzt werden, zugleich als Durchführung für die jeweiligen elektrischen Leitungen 44 und wenigstens ein jeweiliges der Kühlrohre 46 zu dienen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, das jeweilige ringförmige Bodenteil 34, 36 bei der Herstellung des Ständers 14 einfach auf die axial aus dem Ständerblechpaket 42 herausragenden jeweiligen Enden der elektrischen Leitungen 44 und der Kühlrohre 46 aufzustecken. Dies erlaubt es, eine besonders einfache und kostengünstige Montage zu erreichen.
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In alternativen Ausgestaltungen kann natürlich auch vorgesehen sein, dass für die elektrischen Leitungen 44 und die Kühlrohre 46 separate Durchgangsöffnungen 38 vorgesehen sind, die vorzugsweise an die elektrischen Leitungen beziehungsweise Kühlrohre 46 angepasst ausgebildet sind. Zu diesem Zweck können die Durchgangsöffnungen 38 mittels eines Stegs in jeweiligen Bereiche unterteilt sein.
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In der vorliegenden Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass das Ständerblechpaket 42 in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Nuten 48 aufweist (1), die zum Luftspalt 40 hin offen sind und sich in axialer Richtung erstrecken. Vorliegend sind die Nuten parallel zu einer nicht dargestellten Drehachse des Läufers 16 ausgebildet. In alternativen Ausgestaltungen können die Nuten 48 jedoch auch zum Beispiel geschrägt ausgebildet sein.
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Vorliegend ist ferner vorgesehen, dass in einer jeweiligen der Nuten 48 mehrere elektrische Leitungen 44 radial übereinander angeordnet sind. Eine jeweilige der Nuten 48 ist dabei entsprechend einer Abmessung des rechteckförmigen Querschnitts der jeweiligen elektrischen Leiterung 44 ausgebildet. Ferner ist vorliegend vorgesehen, dass die elektrischen Leitungen 44 mit einer nicht dargestellten elektrischen Isolation gegeneinander elektrisch isoliert sind. Diese ist an einem Außenumfang der jeweiligen elektrischen Leitung 44 nach Art einer Beschichtung angebracht. Die elektrische Isolation kann jedoch auch in einer anderen Weise realisiert sein.
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Aus 1 ist weiterhin ersichtlich, dass in jeder der Nuten 48 eines der Kühlrohre 46 angeordnet ist. Vorliegend ist vorgesehen, dass in einer jeweiligen Nut 48 genau ein Kühlrohr 46 angeordnet ist. Das Kühlrohr 46 ist ferner gegenüber den elektrischen Leitungen 44, die ebenfalls in der gleichen Nut 48 angeordnet sind, in radialer Richtung luftspaltseitig angeordnet. Ferner ist vorgesehen, dass zwischen dem jeweiligen Kühlrohr 46 und der unmittelbar benachbarten elektrischen Leitung 44 ein Isolierelement in Form eines Isolationsstreifens 72 angeordnet ist. Der Isolationsstreifen 72 ist vorliegend durch ein aus Glimmer gebildetes Plättchen gebildet, welches sich über die axiale Erstreckung der unmittelbaren parallelen Anordnung des jeweiligen Kühlrohrs 46 gegenüber der jeweiligen elektrischen Leitung 44 und über die Breite der Nut in Umfangsrichtung erstreckt.
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Das Gehäuse 20 umfasst ferner ein Deckelteil 58 welches in jeweiligen perspektivischen Ansichten in den 3 und 4 dargestellt ist. 3 zeigt eine perspektivische schematische Außenansicht, wohingegen 4 eine schematische perspektivische Innenansicht des Deckelteils 58 zeigt. Das Deckelteil 58 ist, wie in 2 dargestellt, im fertiggestellten Zustand des Ständers 14 mit dem Bodenteil 34 fluiddicht verbunden. Die fluiddichte Verbindung zwischen dem Bodenteil 34 und dem Deckelteil 58 wird jedoch erst dann hergestellt, wenn axiale Enden der elektrischen Leitungen 44 des Wicklungskopfes 28 in entsprechender Weise gebogen und elektrisch miteinander verbunden sind, sodass die Ständerwicklung 18 komplettiert ist. Zu diesem Zweck können die Enden der elektrischen Leitungen 44 in vorgegebener Weise elektrisch miteinander verschweißt oder verlötet werden, je nach Bedarf.
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Darüber hinaus kann für eine entsprechende Verbindungsstelle eine Isolierhülse oder dergleichen vorgesehen sein, sodass im Bereich des Wicklungskopfes 28 eine vollständige elektrische Isolation des Wicklungskopfes 28 erreicht werden kann.
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Weiterhin ist in der vorliegenden Ausgestaltung vorgesehen, dass im Bereich der Durchgangsöffnungen 38 ein Imprägniermaterial als Dichtungselement angeordnet wird. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass ein flüssiges beziehungsweise gelartiges Imprägniermaterial im Bereich der Durchgangsöffnungen 38 des jeweiligen ringförmigen Bodenteils 34, 36 eingebracht wird. Dieses kann dann durch eine in gewünschter Weise ausführbare Bewegung an die gewünschten Stellen, insbesondere im Bereich der Durchgangsöffnungen 38, fließen, sodass eine Verteilung des Imprägniermaterials über das Bodenteil 34, 36 erreicht werden kann. Sobald eine gewünschte Verteilung des Imprägniermaterials erreicht ist, kann das Imprägniermaterial in geeigneter Weise gehärtet werden. Dadurch kann eine Dichtung des Bodenteils gegenüber den Durchgangsöffnungen 38 erreicht werden. Sodann kann das Deckelteil 58 mit dem Bodenteil 34 in geeigneter Weise fluiddicht verbunden werden. Zu diesem Zweck können ebenfalls das Imprägniermaterial oder auch Dichtringe oder dergleichen vorgesehen sein.
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In den Fig. ist nicht dargestellt, dass das Deckelteil 58 eine Eintrittsöffnung für einen Öleintritt des Öls 32 aufweist, welches über eine Kühlmittelleitung vom Wärmetauscher 68 zugeführt wird. Eine entsprechende Zuführöffnung für das Öl 32 ist in 2 bei 66 vorgesehen. Das Öl 32, welches hier als Kühlfluid dient, kann dann den Hohlraum 24 des Gehäuses 20 durchströmen und von dort aus in die Kühlrohre 46 gelangen. Dadurch wird der Wicklungskopf 28 sowie auch das Ständerblechpaket 42 gekühlt.
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Dadurch, dass die Kühlrohre 46 im Ständerblechpaket 42 luftspaltseitig in den Nuten 48 angeordnet sind, kann ergänzend auch eine Kühlwirkung für den Läufer 16 erreicht werden. Der Läufer 16 braucht daher keine eigene separate Kühlung aufzuweisen.
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Am axial dem Gehäuse 20 gegenüberliegenden Ende des Ständers 14 ist das Gehäuse 22 angeordnet, welches dem Grunde nach vergleichbar wie das Gehäuse 20 ausgebildet ist, weshalb auf die entsprechenden Ausführungen zum Gehäuse 20 verwiesen wird. Auch hier ist ein Bodenteil vorgesehen, welches als ringförmiges Bodenteil 36 ausgebildet ist (8). Das ringförmige Bodenteil 36 ist dem Grunde nach vergleichbar mit dem ringförmigen Bodenteil 34 ausgebildet. Auch hier sind Durchgangsöffnungen 38 vorgesehen, durch die die elektrischen Leitungen 44 und das jeweilige Kühlrohr 46 einer jeweiligen der Nuten 48 gemeinsam durchgeführt werden. Die Dichtung der Durchgangsöffnungen 38 erfolgt in gleicher Weise wie bei dem Gehäuse 20.
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Das Gehäuse 22 umfasst ferner ein Deckelteil 60, wie es anhand der 6 und 7 dargestellt ist. In 6 ist eine schematische perspektivische Außenansicht des Deckelteils 60 dargestellt, wohingegen 7 eine schematische perspektivische Innenansicht zeigt. Das Deckelteil 60 weist ferner einen Durchgangsöffnung 74 für einen Anschlussbereich auf, durch die ein elektrischer Anschluss für die Ständerwicklung 18 realisiert werden kann. Im Übrigen entspricht die Konstruktion des Deckelteils 60 im Wesentlichen der Konstruktion des Deckelteils 58, weshalb von weiteren Ausführungen hierzu abgesehen wird.
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Das Gehäuse 22 wird im Übrigen entsprechend den Ausführungen zum Gehäuse 20 fertiggestellt. In den 6 und 7 nicht ersichtlich ist eine Austrittsöffnung 70, durch die das Öl 32 austreten kann und von der das Öl 32 über eine weitere nicht weiter bezeichnete Kühlmittelleitung zum Wärmetauscher 68 geführt wird. Dadurch kann ein geschlossener Kühlkreislauf erreicht werden. Das durch die Kühlrohre 46 vom Gehäuse 20 zugeführte Öl 32 durchströmt den Hohlraum 26 des Gehäuses 22 und tritt an der Austrittsöffnung 70 aus. Dadurch ist auch der Wicklungskopf 30 durch das Öl 32 gekühlt.
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In der vorliegenden Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Deckelteile 58, 60 ebenfalls ringförmig ausgebildet sind. Dadurch kann der Läufer 16 an beiden axialen Enden seiner Läuferwelle für eine gewünschte Antriebsfunktion kontaktiert werden. In alternativen Ausgestaltungen, bei der eines der axialen Enden der Synchronmaschine 10 nicht kontaktiert zu werden braucht, kann zumindest das Deckelteil 58, 60 gegebenenfalls auch das Bodenteil 34, 36 ohne eine jeweilige Öffnung ausgeführt sein.
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Im Folgenden wird eine weitere Ausgestaltung beschrieben bei der die Herstellung einer Synchronmaschine 10, wie zuvor beschrieben, unter Nutzung einer Haarnadel-Wicklung als Ständerwicklung 18 beschrieben wird. Dem Grunde nach kann der Aufbau der Synchronmaschine 10 dem entsprechen, was bereits in Bezug auf die Synchronmaschine 10 gemäß der 1 bis 8 erläutert wurde. Im Folgenden werden deshalb lediglich die Unterschiede insbesondere in Bezug auf die Herstellung des Ständers 14 erläutert.
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Ausgegangen wird von einem Ständerblechpaket 42 des Ständers 14, welches Nuten 48 aufweist, wie bereits anhand der 1 und 2 oben erläutert. Zunächst werden ungebogene axiale Leitungen 44 von vorgeformten Haarnadelsteckspulen 62 (10) in Durchgangsöffnungen 38 eines ersten Bodenteils 34 eines ersten Gehäuses 20 einer Kühlvorrichtung 12 für den Ständer 14 eingeführt. Bezüglich des Bodenteils 34 wird auf die obigen Ausführungen zu den 5 und 8 verwiesen.
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Sodann werden die Leitungen 44 der Haarnadelsteckspulen 62 in den Nuten 48 angeordnet, wobei ein erster Wicklungskopf 28 ausgebildet wird. Daraufhin wird ein axial über das Ständerblechpaket 42 hinausragendes und von elektrischen Leitungen 44 separat ausgebildetes Kühlrohr 46 der Kühlvorrichtung 12 in einer jeweiligen der Nuten 48 angeordnet und ebenfalls mit den axialen Enden der Leitungen 44 in die Durchgangsöffnungen 38 eingeführt. Dies kann in einem gemeinsamen Arbeitsschritt erfolgen.
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Vor dem Anordnen der Kühlrohre 46 kann darüber hinaus radial innenseitig zunächst noch ein elektrischer Isolationsstreifen 72 angeordnet werden, wie ebenfalls oben erläutert. Dieser elektrische Isolationsstreifen 72 kann ebenfalls so ausgebildet sein, dass er durch die Durchgangsöffnung 38 hindurch ragt und somit bis in den Hohlraum 24 hineinragt. Da die elektrischen Leitungen 44 der Haarnadelsteckspulen 62 an diesem axialen Ende beim ersten Wicklungskopf 28 bereits in vorgegebener Weise elektrisch miteinander verbunden sind, braucht ein separater Schritt des elektrischen Verbindens an dieser Stelle nicht mehr vorgesehen zu sein. Es können hier nun die Schritte zum Abdichten der Durchgangsöffnungen 38 vorgesehen werden, beispielsweise mittels des oben genannten Imprägniermaterials, woraufhin dann das Deckelteil 58 fluiddicht mit dem Bodenteil 34 verbunden werden kann. Damit ist das erste Gehäuse 20 komplettiert.
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Die am gegenüberliegenden axialen Ende des Ständerblechpakets 42 axial hinausragenden Endbereiche 64 der elektrischen Leitungen 44 der Haarnadelsteckspulen 62 werden in Durchgangsöffnungen 38 eines zweiten Bodenteils 36 eines zweiten Gehäuses 22 der Kühlvorrichtung 12 eingeführt. Bezüglich des zweiten Bodenteils 36 wird auf die obigen Ausführungen zu den 5 und 8 verwiesen. Die jeweils in einer Nut 48 angeordneten elektrischen Leitungen 44 und das jeweilige Kühlrohr 46 werden zusammen mit dem Isolationsstreifen 72 in jeweilige der Durchgangsöffnungen 38 des zweiten Bodenteils 36 eingeführt. Sodann werden die Endbereiche 34 der elektrischen Leitungen 44 in vorgegebener Weise gebogen und elektrisch leitend miteinander verbunden, beispielsweise durch Schweißen, Löten oder dergleichen, um den zweiten Wicklungskopf 30 auszubilden. Auch hier kann vorgesehen sein, dass die Verbindungsstellen der elektrischen Leitungen 44 mit einer elektrischen Isolation, beispielsweise einer Isolierhülse oder dergleichen versehen werden können, sodass der zweite Wicklungskopf 30 vollständig elektrisch isoliert ausgebildet ist. Ebenso kann hier vorgesehen sein, dass ein Abdichten mittels des Imprägniermaterials, wie beim ersten Gehäuse 20, erfolgt. Ferner kann ein elektrischer Anschlussbereich vorgesehen sein, der zum Anschließen der Ständerwicklung 18 dient. Sodann wird das Deckelteil 60 mit dem entsprechenden Bodenteil 36 fluiddicht verbunden. Ebenso wird der Anschlussbereich im Bereich der Durchgangsöffnung 74 fluidtechnisch abgedichtet. Somit ist der Ständer 14 nun komplettiert.
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Wenn die Öffnungen der Deckelteile 58, 60 sowie der Bodenteile 34, 36 ausreichend groß sind, kann anschließend der Läufer 16 von einem der axialen Enden des Ständers 14 eingeführt werden. Sind diese Öffnungen hingegen nicht ausreichend groß beziehungsweise der Innendurchmesser zu klein, kann vorgesehen sein, dass der Läufer 16 vor der Montage wenigstens eines der Gehäuse 20, 22 in der Durchgangsöffnung des Ständerblechpakets 42 positioniert wird.
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9 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein Kraftfahrzeug 50 mit einer elektrischen Antriebseinrichtung 52, die die Synchronmaschine 10 zum Antreiben des Kraftfahrzeugs 50 umfasst. Die Antriebseinrichtung 52 ist ferner über einen Wechselrichter 56 als Energiewandler an eine Hochvoltbatterie 54 angeschlossen, die der elektrischen Energieversorgung der Antriebseinrichtung 52 dient.
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Durch die Erfindung können insgesamt die folgenden Vorteile erreicht werden. Die Erfindung ermöglicht eine effektive Wärmeabfuhr aus der rotierenden elektrischen Maschine, insbesondere durch eine Kühlung der jeweiligen Wicklungsköpfe. Darüber hinaus kann auch das Ständerblechpaket der rotierenden elektrischen Maschine gekühlt werden, und zwar durch die Kühlrohre, die in den jeweiligen Nuten des Ständerblechpakets angeordnet sind. Gerade da, wo besonders viel Verlustwärme entstehen kann, ist eine effektive Kühlung möglich. Die Verlustwärme entsteht insbesondere auch in den elektrischen Leitungen 44. Durch die mit der Erfindung erreichbare gute Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine kann ein großes Leistungs-Volumen-Verhältnis und/oder ein gutes Leistungs-Gewichts-Verhältnis der rotierenden elektrischen Maschine erreicht werden. Insbesondere kann bei einer vorgegebenen Baugröße die Leistung erhöht oder bei einer vorgegebenen Leistung eine Baugröße reduziert werden. Dabei erweist es sich ferner als besonders vorteilhaft, dass eine funktionstechnische Trennung zwischen der Kühlung und dem Führen des elektrischen Stroms realisiert werden kann.
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Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung bei Haarnadel-Wicklungen einsetzen. Das Kühlrohr braucht bei der Erfindung keine Schweißkontaktierung aufzuweisen und kann endseitig an beiden Enden geöffnet ausgebildet sein. Die Erfindung erlaubt es ferner, dass die Wicklungsköpfe komplett im Kühlfluid eingetaucht sein können. Dadurch kann eine gute, zuverlässige Kühlung der Wicklungsköpfe erreicht werden, und die Reduzierung von Hotspots kann weitgehend reduziert werden.
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Zugleich erlaubt es die Erfindung, dass der Luftspalt 40 kühlfluidfrei bleiben kann, wodurch Auswirkungen auf den Wirkungsgrad der rotierenden elektrischen Maschine, beispielsweise wegen Reibung, mechanischer Verluste des Läufers und/oder dergleichen weitgehend vermieden werden können. Die Erfindung ermöglicht es, einen geschlossenen, abgedichteten Hohlraum für den jeweiligen Wicklungskopf bereitstellen zu können. Der Läufer kann dagegen vollständig frei von Kühlfluid bleiben. Separate Öffnungen für das Kühlfluid im Ständerblechpaket können vermieden werden. Schließlich erlaubt es die Erfindung, den Luftspalt klein auszubilden.
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Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung das Kühlen eines Wicklungskopfs einer rotierenden elektrischen Maschine bereitgestellt werden kann. Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017204472 A1 [0007, 0008, 0027]
- DE 112011103347 T5 [0009]
- DE 102017114044 A1 [0009]
- US 1871286 [0010]
- GB 165046 A [0010]
