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Die Erfindung betrifft eine Spulenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es besteht ein Bedarf, Elektromotoren im Hinblick auf die Zielgrößen Effizienz, Leistungsgewicht, Zuverlässigkeit und Lebensdauer zu verbessern, wobei die Zielgrößen teilweise miteinander in Konflikt stehen. In besonderem Maße besteht ein solcher Bedarf bei Anwendungen in der Luftfahrtindustrie, in der die Zukunft der Elektrifizierung von Flugzeugen maßgeblich von der Leistungsdichte der einzusetzenden Motoren und Generatoren abhängt. Die Erhöhung der Dauerleistungsdichte (d.h. die Leistung im Dauerbetrieb bei konstanter Belastung, sogenannter S1-Betrieb) von Elektromotoren ist dabei maßgeblich durch den Strom, mit dem der Elektromotor betrieben werden kann, limitiert. Dieser wird einerseits durch die Leiterdichte und den damit verbundenen Kupferfüllfaktor und andererseits durch die Kühlung beeinflusst, weil die Kühlung bestimmt, welche Verluste maximal möglich sind.
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Die Spulen von Hochleistungs-Elektromotoren sind aus isolierten Kupferleitern gewickelt. Für eine effektive Kühlung der Leiter ist eine sogenannte Direktleiterkühlung bekannt, bei der die Kühlflüssigkeit direkt in Kontakt mit den stromführenden Leitern tritt. Die Direktleiterkühlung stellt eine sehr effiziente Kühlmethode dar, da dabei die thermischen Widerstände minimiert werden.
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Es besteht ein Bedarf, die Effektivität der Kühlung weiter zu verbessern. Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spulenanordnung eines elektromagnetischen Energiewandlers bereitzustellen, die in effektiver Weise eine Kühlung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Spulenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Danach stellt die vorliegende Erfindung eine Spulenanordnung bereit, die einen Wickelkern und eine Spule aufweist, wobei die Spule aus einem mit einer Isolierung versehenen Wickeldraht besteht, der auf den Wickelkern gewickelt ist. Dabei weist die Spule eine Außenseite auf, die dazu geeignet ist, in Kontakt mit einem Kühlmedium zu treten.
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Es ist vorgesehen, dass die Spule an der Außenseite Strukturen ausbildet, die die Oberfläche der Außenseite vergrößern.
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Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, durch Bereitstellung einer vergrößerten Oberfläche an der Außenseite der Wicklung den Wärmetransport in ein Kühlmedium einer Direktleiterkühlung zu erhöhen und hierdurch die Kühlung der Spule zu verbessern. Die erfindungsgemäße Lösung beruht dabei auf der Erkenntnis, dass Direktleiterkühlungen notwendigerweise mindestes zwei wesentliche thermische Widerstände aufweisen, die für eine Wärmeableitung überwunden werden müssen, nämlich den thermische Übergang zum Kühlmedium und die Windungsisolierung. Ein Grund dafür, dass diese Widerstände relativ hoch sind, ist ein begrenzter Kontakt des Kühlmediums zum Wickeldraht. Die erfindungsgemäße Lösung erhöht durch eine Vergrößerung der Oberfläche der Spule, die mit einem Kühlmedium in Kontakt tritt, den Kontakt des Kühlmediums zum Wickeldraht und ermöglicht damit einen erhöhten Wärmetransport. Damit sinkt der thermische Widerstand durch die Windungsisolierung und den Wärmeübergang zum Kühlmedium. Dies bedeutet, dass eine elektrische Maschine, in der die erfindungsgemäße Spulenanordnung zum Einsatz kommt, entweder bei einem höheren Strom (mit besserer Leistungsdichte) oder einer niedrigeren Temperatur (mit höherer Sicherheit) betrieben werden kann.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die die Oberfläche vergrößernden Strukturen durch die Geometrie des Wickeldrahts bereitgestellt sind, wobei der Wickeldraht die Strukturen ausbildet. Gemäß dieser Ausführungsvariante werden die Strukturen somit direkt durch den Wickeldraht gebildet, der in seiner Gesamtheit die Außenseite der Spule bildet, die in Kontakt mit einem Kühlmedium tritt. Die oberflächenvergrößernden Strukturen an der Außenseite der Spule werden damit durch die Summe der an den einzelnen Windungen ausgebildeten oberflächenvergrößernden Strukturen bereitgestellt.
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Die oberflächenvergrößernden Strukturen des Wickeldrahts werden dabei an der einen Stirnseite des Wickeldrahts ausgebildet, die im gewickelten Zustand die Außenseite der Spule bildet. Dabei wird jede Form dieser Stirnseite als oberflächenvergrößernd bezeichnet, die von einer geraden oder halbkreisförmigen Form abweicht. Insbesondere wird jede Form dieser Stirnseite als oberflächenvergrößernd bezeichnet, bei der die Gesamtlänge der Außenkontur der Stirnseite in der Querschnittsansicht größer ist als die Gesamtlänge eines Halbkreises.
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Zur Realisierung derartiger oberflächenvergrößernder Strukturen sind grundsätzlich eine große Anzahl an Formgebungen möglich. Ausgestaltungen hierzu sehen vor, dass der Wickeldraht in der Querschnittsansicht an seiner einen Stirnseite, die im gewickelten Zustand die Außenseite der Spule bildet, mindestens einen Vorsprung oder mindestens eine nutförmige Einbuchtung ausbildet. Andere Ausgestaltungen sehen vor, dass der Wickeldraht in der Querschnittsansicht an seiner einen Stirnseite eine Dreiecksform ausbildet, wobei der Wickeldraht sich in der Querschnittsansicht zur Spitze des Dreiecks verjüngt. Dabei kann zusätzlich beispielsweise vorgesehen sein, dass die Spitze des Dreiecks durch einen abgerundeten Bereich gebildet ist, um die Oberfläche weiter zu vergrößern.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wickeldraht über seine gesamte Länge die gleiche Wickeldrahtgeometrie aufweist. Dies ist jedoch nicht notwendigerweise der Fall. Alternativ können unterschiedliche Abschnitte des Wickeldrahtes, die im gewickelten Zustand in unterschiedlichen Bereichen an der Außenseite der Spule angeordnet sind, eine unterschiedliche Wickeldrahtgeometrie aufweisen, so dass die Wickeldrahtgeometrie der Außenseite nicht homogen ist, sondern variiert.
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Bei dem Wickeldraht handelt es sich beispielsweise um einen mit einer Windungsisolierung versehender Kupferflachleiter.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wickeldraht in der Querschnittsansicht an seiner anderen Stirnseite, die im gewickelten Zustand die dem Wickelkern zugewandte Innenseite der Spule bildet, eine abgeflachte Kontur aufweist, die einen flächigen Kontakt zum Wickelkern oder zu einem zwischen Wickelkern und Spule angeordneten Isolationspapier aufweist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die abgeflachte Struktur durch eine in der Querschnittsansicht rechteckförmige Form der anderen Stirnseite gebildet ist. Durch die Modifikation der Kontur des Wickeldrahts an der Innenseite verringert sich auch der thermische Übergangswiderstand zwischen dem Leiter und dem Wickelkörper. Eine zusätzliche Wärmeableitung über den Wickelkörper wird hierdurch verbessert.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Wickeldraht nicht als Flachleiter ausgebildet, sondern durch eine Litze mit einer Vielzahl von jeweils mit einer Windungsisolierung versehenen Einzeldrähten gebildet. Dabei bildet die Gesamtheit der Einzeldrähte die Außenseite der Spule. Zur Realisierung der oberflächenvergrößernden Strukturen ist bei dieser Ausgestaltung vorgesehen, dass die oberflächenvergrößernden Strukturen in die Außenseite der Spule eingeprägt sind. Dies erfolgt beispielsweise durch ein Aufprägen der Strukturen durch Pressen in die Litzen bzw. Einzeldrähte und ein anschließendes Fixieren der dabei entstandenen Strukturen. Das Fixieren kann beispielsweise mittels Verguss oder Lack erfolgen.
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Dabei wird jede Struktur als oberflächenvergrößernd angesehen, die der Außenseite der Spule eine von einer planen Außenseite abweichende Form gibt. Hierbei sind eine Vielzahl von Formgebungen möglich. Ein Beispiel hierzu sieht vor, dass die Außenseite der Spule in der Querschnittsansicht wellenförmig ausgebildet ist.
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Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Spule auf ihren beiden Spulenseiten zwei Haupt-Außenflächen ausbildet, wobei die die Oberfläche vergrößernden Strukturen an mindestens einer der Außenflächen ausgebildet sind. Dabei sind eine Vielzahl von Varianten möglich. Gemäß einer Variante sind die oberflächenvergrößernden Strukturen nur an einer der beiden Haupt-Außenflächen gebildet. In einer weiteren Variante sind die oberflächenvergrößernden Strukturen an beiden Haupt-Außenflächen und an diesen symmetrisch ausgebildet. In einer weiteren Variante sind die oberflächenvergrößernden Strukturen an beiden Haupt-Außenflächen und an diesen asymmetrisch ausgebildet, wobei sich die Asymmetrie in unterschiedlichen Formen der Strukturen und/oder deren Ausbildung in unterschiedlichen Bereichen zeigen kann. In einer weiteren Variante sind die oberflächenvergrößernden Strukturen alternativ oder zusätzlich im Bereich der Wickelköpfe vorgesehen, in denen der Wickeldraht zur Bildung von Windungen umgelegt wird. Diese Varianten gelten sowohl für eine Ausgestaltung der Strukturen an Flachleitern als auch für eine Ausgestaltung der Strukturen an Litzen.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Spule eine Einzelzahn-Spulenwicklung einer Einzelzahnspule ist. Dies ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen. Die erfindungsgemäße Lösung ist auch bei anderen Arten von Wicklungen möglich, solange diese Wicklungen eine Direktleiterkühlung ermöglichen, bei der die Kühlflüssigkeit an einer definierten Seite der Windungen vorbeigeführt wird.
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In einem weiteren Erfindungsaspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Stator Spulenanordnungen gemäß Anspruch 1 aufweist. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich beispielsweise um einen Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM), insbesondere um einen PMSM mit Einzelzahnspulen im Stator.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
- 1 in teilweise geschnittener, perspektivischer Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Spulenanordnung mit einem Wickelkern und einer aus einem Wickeldraht gewickelten Spule, wobei die Spule eine Außenfläche bildet, deren Oberfläche durch eine Strukturierung des Wickeldrahts vergrößert ist;
- 2 schematisch in perspektivischer Ansicht eine Spule gemäß der 1, wobei beispielhaft unterschiedliche Wickeldrahtgeometrien realisiert sind;
- 3 die Spule mit Wickeldrahtgeometrien der 2 in einer Querschnittsansicht;
- 4 ein Ausführungsbeispiel einer Spulenanordnung mit einem Wickelkern und einer aus einem Wickeldraht aus Litze gewickelten Spule, wobei die Spule eine Außenseite bildet und die Oberfläche vergrößernde Strukturen in die Außenseite der Spule eingeprägt sind;
- 5 eine perspektivische Darstellung einer Einzelzahnspule gemäß dem Stand der Technik; und
- 6 eine Einzelzahnspule gemäß der 5 in einer perspektivischen Schnittansicht.
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Zum besseren Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung wird zunächst eine Spulenanordnung gemäß dem Stand der Technik anhand der 5 und 6 beschrieben.
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Die 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Beispiel einer Spulenanordnung 100 in Form einer Einzelzahnspule. Die Spulenanordnung 100 umfasst einen Spulenkörper 10, auf den ein Wickeldraht 5 gewickelt ist. Der Spulenkörper 10 umfasst eine Blech-Vorderplatte 2, eine Blech-Hinterplatte 3 sowie einen in der 1 nicht erkennbaren Wickelkern, der sich zwischen der Blech-Vorderplatte 2 und der Blech-Hinterplatte 3 erstreckt und um den der Wickeldraht 5 gewickelt ist. Zwischen dem Wickelträger und dem Wickeldraht 5 kann dabei ein Isolierpapier 7 angeordnet sein. Der Wickelkern weist typischerweise einen quaderförmigen Hauptkörper auf, der aus einem Stapel von rechteckigen, lackisolierten Elektroblechen besteht. Der gewickelte Wickeldraht 5 bildet eine Spule 6.
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Der Wickeldraht 5 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Kupferflachleiter gebildet. Er ist auf den Wickelträger gewickelt und bildet eine Vielzahl von Windungen 50. Die beiden Enden 56, 57 des Wickeldrahts 5 stehen nach oben ab. Alternativ kann der Wickeldraht 5 durch eine Litze gebildet sein.
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Wie in der 5 dargestellt, weist die Blech-Vorderplatte 2 eine geringere Breite als die Blech-Hinterplatte 3 auf, die jedenfalls in einem mittigen Bereich 31 breiter als die Blech-Vorderplatte 2 ausgebildet ist. Dies erlaubt es, eine Mehrzahl von Spulenkörpern 10 bzw. Einzelzähnen zu einem ringförmig ausgebildeten Stator einer elektrischen Maschine zusammenzusetzen, wobei die miteinander verbundenen Blech-Hinterplatten 3 einen äußeren Statorring eines solchen Stators bilden.
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Es ist in der 5 erkennbar, dass der Wickeldraht 5 Windungen 50 bildet, die jeweils geradlinig verlaufende Abschnitte sowie an ihren Enden abgerundete Abschnitte 58 bilden, in denen sie um 180° um den Wickelkern umgelegt sind. In den abgerundeten Abschnitten 53 ist der Wickeldraht 5 dabei knickfrei geführt. Um den Wickeldraht 5 bzw. die Windungen 50 in den abgerundeten Abschnitten 53 knickfrei um den Winkelträger herumlegen zu können, ist auf die Enden des quaderförmigen geblechten Wickelkerns jeweils ein aus einem Kunststoff bestehender Wickelkopfträger (in der Darstellung der 5 nicht erkennbar) aufgesetzt, der die erforderliche Rundung für den Wickeldraht 5 bereitstellt.
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Die 6 zeigt schematisch die Spulenanordnung 100 der 5 in einer im Bereich des Wickelkerns geschnittenen, teilweise perspektivischen Ansicht. Dabei ist in der 6 der Wickelkern 4 dargestellt. Dieser ist schematisch als einstückig mit der Blech-Vorderplatte 2 und der Blech-Hinterplatte 3 dargestellt. Eine solche einstückige Ausbildung kann in Ausführungsvariante gegeben sein.
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Die Spule 6 ist durch den gewickelten Wickeldraht 5 gebildet, wobei der Wickeldraht 5 eine Vielzahl aneinander angrenzender Windungen 50 bildet. Dabei bildet der Wickeldraht 5 in seiner gewickelten Gesamtheit eine Außenseite 60 der Spule 6. Diese Außenseite 60 ist dazu geeignet, in Kontakt mit einem Kühlmedium zu treten (nicht dargestellt).
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Der Wickeldraht ist als Kupferflachleiter ausgebildet und mit einer nicht dargestellten Windungsisolierung versehen. Der Wickeldraht 5 bildet dabei eine erste Stirnseite 51 zum Wickelkern 4 hin aus und eine zweite, äußere Stirnseite 52.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der grundsätzliche Aufbau der Spulenanordnung 100 entspricht dem der 6. So umfasst die Spulenanordnung 100 einen Wickelkern 4, auf den eine Spule 6, die aus einem Wickeldraht 5 besteht, gewickelt ist. Der Wickeldraht 5 ist als Flachleiter ausgebildet. Die Spule 6 bildet eine Außenseite 60, die durch die äußeren Stirnseiten 52 des Wickeldrahts 5 gebildet ist.
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In der 1 ist auch eine axiale Richtung x angegeben, die der Längserstreckung der Leiter 5 entspricht. Der dazu senkrechten, radialen Richtung r entspricht die Dicke der Spule 6. Bei einer Direktleiterkühlung strömt ein Kühlmedium in der axialen Richtung x an der Außenseite 60 der Spule 6 vorbei. Als Kühlmedium wird beispielsweise ein Silikonöl eingesetzt.
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Die Spule 6 bildet dabei an ihrer Außenseite 60 Strukturen 521 aus, die die Oberfläche der Außenseite 60 und damit den Wärmetransport in das Kühlmedium vergrößern. Diese Strukturen werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch Vorsprünge 521 gebildet, die der Wickeldraht 5 an seiner zweiten Stirnseite 52 ausbildet. Die oberflächenvergrößernden Strukturen 521 sind somit durch die Geometrie des Wickeldrahtes 5 gegeben, indem dessen Stirnseite 52 entsprechend strukturiert ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Spule 62 Haupt-Außenflächen 61, 62 ausbildet, die beide Teil der Außenseite 60 der Spule 6 sind. Beide Haupt-Außenflächen 61, 62 sind mit einer oberflächenvergrößernden Struktur 521 versehen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass nur eine der Haupt-Außenflächen 61, 62 mit einer entsprechenden Struktur 521 versehen ist. Weiter wird darauf hingewiesen, dass auch die gebogenen Bereiche des Wickeldrahts 5, die typischerweise um nicht dargestellte Wickelkopfträger geführt sind, mit entsprechenden, oberflächenvergrößernden Strukturen ausgebildet sein können.
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In weiteren Ausgestaltungen ist der Wickeldraht 5 nicht über seine gesamte Länge mit der gleichen Wickeldrahtgeometrie 521 versehen. Hierdurch ist es möglich, dass eine entsprechende oberflächenvergrößernde Strukturierung der Außenseite 60 auf bestimmte axiale Bereiche und/oder bestimmte radiale Bereiche r begrenzt ist.
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Die in der 1 dargestellte Oberflächenstrukturierung des Wickeldrahts 5 ist lediglich beispielhaft zu verstehen. Anhand der 2 und 3 werden beispielhaft weitere Geometrien des Wickeldrahts 5 für eine Oberflächenstrukturierung aufgezeigt. Dabei sind die 2 und 3 dahingehend zu verstehen, dass die dort beschriebenen Oberflächenstrukturen entsprechend der 1 an der gesamten Außenseite der Spule oder Teilbereichen derselben ausgebildet sind, ohne dass gleichzeitig unterschiedliche Strukturen vorhanden sind. Gleichzeitig wird jedoch darauf hingewiesen, dass alternativ grundsätzlich möglich ist, dass durch die Ausbildung unterschiedlicher Strukturen entlang unterschiedlicher Längsabschnitte des Wickeldrahts 5 auch eine gemischte Oberflächenstruktur beispielsweise gemäß den 2 und 3 herstellbar ist.
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In der 2 sind die Alternativen einer Halbkreisform 520 der Stirnseite 52, eines rechteckförmigen Vorsprungs 521 an der Stirnseite 52, einer nutförmigen Einbuchtung 522 an der Stirnseite 52 und einer Dreieckform 523 der Stirnseite 52 dargestellt. Die Halbkreisform 520 stellt dabei die „normale“ Stirnseitenkontur der Stirnseite 52 des Wickeldrahts 5 dar. Die davon abweichenden Wickeldrahtgeometrien 521, 522, 523 dienen dazu, die Oberfläche einer solchen normalen Stirnseitenkontur zu erhöhen. Dabei sind zahlreiche weitere Varianten möglich. Beispielsweise kann der Vorsprung 521 statt einer im Querschnitt rechteckigen Form eine andere vorstehende Form aufweisen. In einem anderen Beispiel ist die Außenseite 60 der Spule wellenförmig ausgebildet.
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In der Querschnittsansicht der 3 ist zu erkennen, dass bei der Ausführungsvariante mit einer Dreiecksform 523 vorgesehen sein kann, dass die Spitze des Dreiecks 523 einen abgerundeten Bereich 5230 ausbildet, der die Oberfläche weiter erhöht.
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Weitere Ausführungsvarianten sehen vor, dass in die Außenseite gezielt Strukturen eingebracht sind, die die Turbulenz des vorbeiströmenden Kühlmediums erhöhen, um den Wärmeübergangskoeffizienten zu verbessern.
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Es wird weiter darauf hingewiesen, dass in der Darstellung der 2 und 3 die dem Wickelkern 4 zugewandte erste Stirnseite 51 des Wickeldrahts 5 ebenfalls in Form eines Halbkreises 511 ausgebildet ist. Davon abweichend ist im Ausführungsbeispiel der 1 vorgesehen, dass der Wickeldraht 5 an der inneren Stirnseite 51 eine abgeflachte Kontur, nämlich eine in der Querschnittsansicht rechteckige Form 512 ausbildet. Hierdurch schmiegt sich der Wickeldraht 5 innenseitig an das Isolationspapier 7 an. Auf diese Weise wird eine Wärmeleitung zu dem ebenfalls wärmeleitfähigen Wickelkern 4 erhöht.
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Zur Strukturierung des Wickeldrahts 5 sind eine Mehrzahl von Verfahren einsetzbar. Ein erstes Verfahren sieht vor, dass die äußere Kante bzw. Stirnseite 52 des Wickeldrahts 5 zum Beispiel durch Walzen oder Extrudieren abgeflacht wird, beispielsweise zur Realisierung der Strukturierung 523 der 2 und 3. Ein zweites Verfahren sieht vor, dass die zusätzlichen Strukturen durch Fräsen der entsprechenden Stirnseite 52 bereitgestellt werden. Beispielsweise werden Nuten entsprechend der Struktur 522 oder Kühlfinnen in die äußere Oberfläche des Wickeldrahts 5 gefräst. Ein drittes Verfahren sieht einen 3D-Druck der Spule vor, wobei sämtliche der dargestellten Strukturen 521-523 generierbar sind. Ein viertes Verfahren sieht ein Fertigen der Spule 6 aus einem Block beispielsweise durch Fräsen oder Wasserstrahlschneiden vor, wobei entsprechende Strukturen wie die dargestellten Strukturen 521-523 herstellbar sind.
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Die 4 zeigt ein weiteres Ausgangsbeispiel, das sich von den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 dadurch unterscheidet, dass als Wickeldraht kein Flachleiter, sondern eine Litze, die eine Vielzahl von jeweils mit einer Windungsisolierung versehene Einzeldrähte 55 aufweist, verwendet wird. Die Einzeldrähte 55 sind dabei in der 4 schematisch dargestellt. Bei der Verwendung einer Litze geht bei der gewickelten Spule 6 jedenfalls in Ausführungsvarianten die Trennung zwischen einzelnen Windungen verloren, wobei die Gesamtheit der Einzeldrähte 55 insgesamt die Spule 6 und deren Außenseite 60 bildet. Dabei ist die Außenseite 60 ohne weitere Maßnahmen näherungsweise plan ausgebildet.
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Zur Bildung von Strukturen, die die Oberfläche der Außenseite 60 vergrößern, sind solche Strukturen durch Pressen und anschließendes Fixieren der eingepressten Formen gebildet. So ist gemäß der 4 eine wellenförmige Struktur 524 in die Außenseite 60 gepresst, die die Oberfläche der Außenseite 60 vergrößert. Das zum Verpressen genutzte Werkzeug weist dabei eine negative Form der gewünschten Kühlstruktur auf. Die Fixierung der eingepressten Struktur erfolgt beispielsweise durch einen Verguss oder einen Lack.
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Auch beim Ausführungsbeispiel der 4 sind beide Haupt-Außenflächen 61, 62 der Außenseite mit einer Struktur 524 versehen, wobei dies nur beispielhaft der Fall ist. Gerade bei einer Strukturierung der Oberfläche durch Pressen ist es in einfacher Weise möglich, unterschiedliche oberflächenvergrößernde Strukturen in unterschiedlichen axialen oder radialen Bereichen der Spule 6 auszubilden. Die Strukturen können dabei symmetrisch oder asymmetrisch an den beiden Haupt-Außenflächen 61, 62 und/oder im Bereich der Wickelkopfträger ausgebildet sein.
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Die Erfindung wurde anhand der 1-4 beispielhaft anhand einer Einzelzahnspule beschrieben. Die Erfindung kann allgemein in allen Ausprägungsformen elektromagnetischer Energiewandler wie Motoren, Generatoren, rotierenden oder linearen Maschinen, Transformatoren, Induktionsöfen, etc. eingesetzt werden, die eine Direktleiterkühlung einer Spule vorsehen.
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Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist und verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von den hier beschriebenen Konzepten abzuweichen. Weiter wird darauf hingewiesen, dass beliebige der beschriebenen Merkmale separat oder in Kombination mit beliebigen anderen Merkmalen eingesetzt werden können, sofern sie sich nicht gegenseitig ausschließen. Die Offenbarung dehnt sich auf alle Kombinationen und Unterkombinationen eines oder mehrerer Merkmale aus, die hier beschrieben werden und umfasst diese. Sofern Bereiche definiert sind, so umfassen diese sämtliche Werte innerhalb dieser Bereiche sowie sämtliche Teilbereiche, die in einen Bereich fallen.
