DE102021200277A1 - Process for manufacturing a cooled stator for an electric machine and electric machine with a cooling system - Google Patents

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Christine Fritsch
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Stators (5) für eine elektrische Maschine (1, 1a, 1b) angegeben, bei dem ein Statorblechpaket (11a..11c) bereitgestellt wird, welches umfangsseitige Rohr-Nuten (16) umfasst, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach außen offen ist. Nach dem Einlegen eines Kühlrohrs (13) eines Kühlsystems in die Rohr-Nut (16) wird dieses mit dem Statorblechpaket (11a..11c) verpresst, wobei das Kühlrohr (13) durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr (13) quer zu dessen Längsachse, welcher im Bereich der Öffnung des Nutprofils wirkt, plastisch verformt wird. Weiterhin wird ein Stator (5) mit Rohr-Nuten (16) der genannten Art und darin verpressten Kühlrohren (13) angegeben. Darüber hinaus wird eine elektrische Maschine (1, 1a, 1b) mit einem solchen Stator (5) angegeben, sowie ein Fahrzeug (23) mit einer solchen elektrischen Maschine (1, 1a, 1b).A method for producing a stator (5) for an electrical machine (1, 1a, 1b) is specified, in which a laminated stator core (11a..11c) is provided which comprises peripheral tube slots (16) which have an undercut Have groove profile, which is open radially outwards. After inserting a cooling pipe (13) of a cooling system in the pipe groove (16), this is pressed with the stator core (11a..11c), the cooling pipe (13) being pressed transversely to the cooling pipe (13) by exerting pressure on it Longitudinal axis, which acts in the area of the opening of the groove profile, is plastically deformed. Furthermore, a stator (5) with tube slots (16) of the type mentioned and cooling tubes (13) pressed into them is specified. In addition, an electrical machine (1, 1a, 1b) with such a stator (5) is specified, as well as a vehicle (23) with such an electrical machine (1, 1a, 1b).

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine sowie einen Stator für eine elektrische Maschine, welcher ein Statorblechpaket und darin angeordnete Kühlrohre eines Kühlsystems umfasst. Weiterhin wird eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator sowie ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine angegeben.The invention relates to a method for producing a stator for an electrical machine and a stator for an electrical machine, which includes a laminated stator core and cooling tubes of a cooling system arranged therein. Furthermore, an electrical machine with such a stator and a vehicle with such an electrical machine are specified.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bei elektrischen Maschinen ist es bekannt, den Stator zu kühlen, um Abwärme, welche beim Betrieb der elektrischen Maschine anfällt, aus dem Stator abzuführen. Bei einigen System werden dazu Kühlrohre im Stator vorgesehen, die Teil eines Kühlsystems sind und von einem Wärmeträger durchströmt werden. Das Kühlsystem kann weiterhin eine Pumpe zum Umwälzen des Wärmeträgers sowie einen Wärmetauscher umfassen. Nachteilig an den bekannten Verfahren zur Herstellung eines Stators ist, dass diese technisch relativ aufwändig sind und die Herstellung der elektrischen Maschine verteuern.In electrical machines, it is known to cool the stator in order to dissipate waste heat from the stator that occurs during operation of the electrical machine. In some systems, cooling tubes are provided in the stator for this purpose, which are part of a cooling system and through which a heat transfer medium flows. The cooling system can also include a pump for circulating the heat carrier and a heat exchanger. A disadvantage of the known methods for producing a stator is that they are technically relatively complex and make the production of the electrical machine more expensive.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Stators, einen verbesserten Stator für eine elektrische Maschine, eine verbesserte elektrische Maschine sowie ein verbessertes Fahrzeug anzugeben. Insbesondere soll die Herstellung des Stators mit geringerem technischen Aufwand erfolgen können.It is therefore an object of the invention to specify an improved method for producing a stator, an improved stator for an electrical machine, an improved electrical machine and an improved vehicle. In particular, it should be possible to manufacture the stator with less technical effort.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Stators für eine elektrische Maschine gelöst, umfassend die Schritte

  • - Bereitstellen eines Statorblechpakets des Stators, welches umfangsseitige Rohr-Nuten aufweist, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach außen offen ist.
  • - Einlegen eines Kühlrohrs eines Kühlsystems in die Rohr-Nut und
  • - Verpressen des Kühlrohrs mit dem Statorblechpaket, wobei das Kühlrohr durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr quer zu dessen Längsachse, welcher im Bereich der Öffnung des Nutprofils wirkt, plastisch verformt wird.
The object of the invention is achieved with a method for producing a stator for an electrical machine, comprising the steps
  • - Providing a stator laminated core of the stator, which has circumferential tube slots which have an undercut slot profile which is open radially outwards.
  • - Insertion of a cooling pipe of a cooling system in the pipe groove and
  • - Pressing the cooling tube with the stator core, the cooling tube being plastically deformed by exerting a pressure on the cooling tube transversely to its longitudinal axis, which acts in the area of the opening of the slot profile.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung mit einem Stator für eine elektrische Maschine gelöst, die ein Statorblechpaket und darin angeordnete Kühlrohre eines Kühlsystems, umfasst, wobei

  • - die Kühlrohre in umfangsseitigen Rohr-Nuten des Statorblechpakets angeordnet sind, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach au-ßen offen ist und
  • - die Kühlrohre mit dem Statorblechpaket verpresst sind, wobei die Verpressung durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr quer zu dessen Längsachse im Bereich der Öffnung des Nutprofils und plastische Verformung des Kühlrohrs hergestellt ist, und
  • - dass der Stator insbesondere nach dem oben genannten Verfahren hergestellt ist.
Furthermore, the object of the invention is achieved with a stator for an electrical machine, which comprises a laminated stator core and cooling tubes of a cooling system arranged therein, wherein
  • - The cooling tubes are arranged in peripheral tube slots of the stator lamination stack, which have an undercut slot profile which is open radially outwards and
  • - The cooling tubes are pressed to the stator core, the pressing being produced by exerting a pressure on the cooling tube transversely to its longitudinal axis in the area of the opening of the groove profile and plastic deformation of the cooling tube, and
  • - That the stator is made in particular according to the above method.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin mit einer elektrischen Maschine gelöst, welche ein Gehäuse und einen im Gehäuse angeordneten und darin drehbar gelagerten Rotor umfasst sowie einen im Gehäuse angeordnete Stator der oben genannten Art.The object of the invention is also achieved with an electrical machine, which comprises a housing and a rotor arranged in the housing and rotatably mounted therein, as well as a stator of the above-mentioned type arranged in the housing.

Schließlich wird die Aufgabe auch durch ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Achsen gelöst, von denen wenigstens eine angetrieben ist, wobei der besagte Antrieb zumindest teilweise oder zeitweise durch die oben genannte elektrische Maschine erfolgt.Finally, the object is also achieved by a vehicle with at least two axles, at least one of which is driven, said drive taking place at least partially or at times by the electric machine mentioned above.

Mit Hilfe der vorgeschlagenen Maßnahmen können die eingangs genannten Nachteile überwunden werden. Insbesondere ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren die Herstellung eines Stators mit geringerem technischen Aufwand. Die radial nach außen hin offenen Rohr-Nuten ermöglichen insbesondere das Einlegen der Kühlrohre radial von außen in die Rohr-Nut. Dies geht besonders schnell und verursacht bei der Herstellung des Stators keine oder nur geringe Probleme. Auch wenn diese Vorgehensweise von Vorteil ist, ist grundsätzlich auch das Einlegen oder Einschieben der Kühlrohre in die Rohr-Nut in axialer Richtung möglich. Durch das Verpressen kann ein Kühlrohr rasch und insbesondere in einem Schritt dauerhaft mit dem Stator verbunden werden, da das Kühlrohr durch die plastische Verformung in den Hinterschneidungsbereich der Rohr-Nut gedrückt wird und dann nicht mehr herausfallen kann, selbst wenn es sich in unerwünschter Weise lockern würde. Vorteilhaft ist die Öffnung der Rohr-Nut daher breiter als das unverformte Kühlrohr und schmäler als das verformte Kühlrohr nach dem Pressvorgang. Vorteilhaft an dem vorgestellten Verfahren ist auch, dass ein Pressstempel relativ großflächig am Kühlrohr ansetzten kann und nur geringe lokale Spannungsspitzen auftreten. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von dünnwandigen Kühlrohren und/oder bei der Verwendung von Kühlrohren aus weichen Materialien von Vorteil.The disadvantages mentioned at the outset can be overcome with the aid of the proposed measures. In particular, the proposed method enables a stator to be manufactured with less technical effort. The tube grooves, which are open radially outwards, make it possible in particular to insert the cooling tubes radially from the outside into the tube groove. This is particularly quick and causes little or no problem in the manufacture of the stator. Even if this procedure is advantageous, in principle it is also possible to insert or push the cooling tubes into the tube groove in the axial direction. By pressing, a cooling tube can be quickly and permanently connected to the stator, especially in one step, since the cooling tube is pressed into the undercut area of the tube groove by the plastic deformation and can then no longer fall out, even if it loosens in an undesired manner would. The opening of the tube groove is therefore advantageously wider than the undeformed cooling tube and narrower than the deformed cooling tube after the pressing process. Another advantage of the method presented is that a press ram can be attached to the cooling tube over a relatively large area and only small local stress peaks occur. This is particularly advantageous when using thin-walled cooling tubes and/or when using cooling tubes made of soft materials.

Die Kühlrohre können generell aus einem Metall bestehen, insbesondere aus Stahl, Aluminium, Kupfer oder Messing. Die Statorbleche des Statorblechpakets können aus Stahl bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Statorbleche aus Stahl bestehen und die Kühlrohre des Kühlsystems aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Dadurch, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient von Aluminium, Kupfer oder Messing größer ist als jener von Stahl werden die Kühlrohre bei Erwärmung der elektrischen Maschine noch stärker gegen die Statorbleche gepresst wodurch der thermische Übergangswiderstand verbessert, jedoch wenigstens nicht verschlechtert wird.The cooling tubes can generally consist of a metal, in particular steel, aluminum nium, copper or brass. The stator laminations of the stator core can be made of steel. It is particularly advantageous if the stator laminations are made of steel and the cooling tubes of the cooling system are made of aluminum, copper or brass. Due to the fact that the thermal expansion coefficient of aluminum, copper or brass is greater than that of steel, the cooling tubes are pressed even more strongly against the stator laminations when the electric machine heats up, which improves the thermal transfer resistance, but at least does not worsen it.

Die Rohr-Nuten können in axialer Richtung oder schräg (das heißt schraubenlinienförmig) verlaufen und können durch Stanzen oder Schneiden entsprechender Ausschnitte in den einzelnen Statorblechen hergestellt sein. Werden die Statorbleche übereinander gestapelt, so entstehen in Folge die Rohr-Nuten. Werden die Statorbleche beim Stapeln nicht verdreht, so entstehen axial verlaufende Rohr-Nuten. Werden die Statorbleche beim Stapeln etwas gegeneinander verdreht, so entsteht eine Schrägstellung der Rohr-Nuten. Die angegebene Weise für die Herstellung der Rohr-Nuten ist zwar von Vorteil, grundsätzlich könnten diese aber auch anders hergestellt werden, beispielsweise durch Fräsen des fertig gestapelten Statorblechpakets.The tube slots can run in the axial direction or obliquely (that is, helically) and can be produced by punching or cutting appropriate cutouts in the individual stator laminations. If the stator laminations are stacked on top of each other, the tube slots are created as a result. If the stator laminations are not twisted when stacked, axially running tube slots are created. If the stator laminations are slightly twisted against each other when stacked, the tube slots will be inclined. Although the specified method for producing the tubular slots is advantageous, in principle they could also be produced differently, for example by milling the finished, stacked stator core.

Der Nutgrund des Nutprofils kann vorzugsweise konvex nach außen gewölbt sein. Insbesondere kann dessen Krümmung einem Radius mit dem Mittelpunkt auf der Drehachse des Rotors entsprechen. Dadurch wird die magnetische Funktion des Statorblechpakets durch die Rohr-Nuten nur gering beeinflusst.The groove base of the groove profile can preferably be convexly curved outwards. In particular, its curvature can correspond to a radius centered on the axis of rotation of the rotor. As a result, the magnetic function of the laminated core of the stator is only slightly influenced by the tube slots.

Die Kühlrohre können Teil eines Kühlsystems der elektrischen Maschine sein, das insbesondere auch eine Pumpe für einen Wärmeträger sowie einen Wärmetauscher aufweisen kann. Als Wärmeträger kann beispielsweise eine im Kühlsystem zirkulierende Wasser-Glykol-Mischung oder Öl verwendet werden. Vorteilhaft braucht das Gehäuse keine Kühlfunktion zu haben, sondern es kann relativ frei gestaltet werden.The cooling tubes can be part of a cooling system of the electrical machine, which can also have a pump for a heat transfer medium and a heat exchanger. A water-glycol mixture circulating in the cooling system or oil, for example, can be used as the heat carrier. Advantageously, the housing does not need to have a cooling function, but rather it can be designed relatively freely.

Die Kühlrohre können vorteilhaft neben ihrer Kühlfunktion auch zum Ausrichten der Statorbleche des Statorblechpakets dienen und somit einen Zusatznutzen erfüllen. Insbesondere brauchen dann keine anderen Maßnahmen zum Ausrichten der Statorbleche ergriffen werden.In addition to their cooling function, the cooling tubes can advantageously also be used to align the stator laminations of the stator laminations and thus provide an additional benefit. In particular, no other measures then need to be taken to align the stator laminations.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren.Further advantageous refinements and developments of the invention result from the dependent claims and from the description in conjunction with the figures.

Günstig ist es, wenn das Statorblechpaket vor dem Verpressen des Kühlrohrs auf eine Temperatur im Bereich von -20° bis +10° abgekühlt wird. Dies ist insbesondere niedriger Einsatztemperatur der elektrischen Maschine von Vorteil, da ein guter thermischer Übergangswiderstand zwischen den Kühlrohren und den Statorblechen auch bei der späteren Einsatztemperatur der elektrischen Maschine gewährleistet werden kann.It is favorable if the laminated core of the stator is cooled to a temperature in the range from -20° to +10° before the cooling tube is pressed. This is particularly advantageous when the electrical machine is used at a low temperature, since a good thermal transition resistance between the cooling tubes and the stator laminations can also be ensured at the later operating temperature of the electrical machine.

Günstig ist es, wenn das Kühlsystem eine Umlenkung für ein Kühlmedium des Kühlsystems aufweist, welche durch Biegen des Kühlrohrs hergestellt ist oder durch Anschweißen oder Anlöten eines bogenförmigen Rohrteils. Dadurch können die einzelnen Kühlrohre miteinander verbunden und eine wirksame Kühlung für den Stator geschaffen werden. Das Kühlsystem kann im Grunde aber auch aus einem einzigen Kühlrohr mit mehreren Biegungen hergestellt sein. Erfolgt die Verbindung mehrerer Kühlrohre durch Anschweißen oder Anlöten eines bogenförmigen Rohrteils, dann können die Enden der Kühlrohre nach dem Verpressen, wenn sich diese verformen, durch abermalige Umformung auf eine gewünschte Form gebracht werden. Dies kann beispielsweise durch Umformung mit Hilfe eines Innendorns und eines entsprechenden außenliegenden Gegenstücks erfolgen. Beispielsweise kann auf diese Weise ein zylindrisches Rohrende hergestellt werden. Denkbar wäre aber auch, dass das Rohrende während des Verpressens in Form gehalten wird, zum Beispiel mit Hilfe eines Innendorns.It is favorable if the cooling system has a deflection for a cooling medium of the cooling system, which is produced by bending the cooling tube or by welding or soldering on a curved tube part. As a result, the individual cooling tubes can be connected to one another and effective cooling can be created for the stator. Basically, the cooling system can also be made of a single cooling tube with several bends. If several cooling tubes are connected by welding or soldering on an arcuate tube part, then the ends of the cooling tubes can be brought to a desired shape after pressing if they deform if they are deformed again. This can be done, for example, by forming using an inner mandrel and a corresponding outer counterpart. For example, a cylindrical tube end can be produced in this way. However, it would also be conceivable for the pipe end to be kept in shape during the pressing, for example with the help of an inner mandrel.

Günstig ist es weiterhin, wenn zwischen den umfangsseitigen Rohr-Nuten Zuganker zur axialen Sicherung des Statorblechpakets vorgesehen sind. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes Auseinanderwandern der Statorbleche vermieden.It is also favorable if tie rods are provided between the peripheral tube grooves for axially securing the laminated stator core. This prevents the stator laminations from moving apart undesirably.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn das Gehäuse der elektrischen Maschine ein vorderes Lagerschild und ein hinteres Lagerschild umfasst, in denen Lager zur Lagerung des Rotors angeordnet sind, und welche Anschlüsse für die Kühlrohre des Kühlsystems sowie Kanäle zur Verbindung der Kühlrohre aufweisen. Die Kühlrohre werden insbesondere in Ausnehmungen im Lagerschild eingepresst. Aber auch Einkleben ist beispielsweise möglich. Die Lagerschilde werden damit Teil des Kühlsystems. Ein Biegen des Kühlrohrs oder ein Anschweißen oder Anlöten eines bogenförmigen Rohrteils an ein Kühlrohr kann dann entfallen.It is also advantageous if the housing of the electrical machine includes a front end shield and a rear end shield, in which bearings for mounting the rotor are arranged, and which have connections for the cooling tubes of the cooling system and channels for connecting the cooling tubes. In particular, the cooling tubes are pressed into recesses in the end shield. But gluing is also possible, for example. The end shields thus become part of the cooling system. Bending of the cooling pipe or welding or soldering of an arcuate pipe part to a cooling pipe can then be omitted.

Vorteilhaft ist es schließlich auch, wenn die Kühlrohre radial über das Statorblechpaket hinausragen und eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse durch eine zusätzliche plastische oder elastische Verformung der Kühlrohre hergestellt ist. Daher ist keine oder nur eine grobe Bearbeitung des Innendurchmessers des Gehäuses nötig. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das Gehäuse aus Kunststoff zu fertigen, wobei der Stator vom Material des Gehäuses umspritzt wird. Denkbar ist auch, das Kunststoffgehäuse so flexibel zu gestalten, dass es sich nach dem Einpressen des Stators um diesen schmiegt. In beiden Fällen entsteht ein Formschluss. Beide Gehäusevarianten können auch ohne vorstehende Kühlrohre realisiert werden.Finally, it is also advantageous if the cooling tubes protrude radially beyond the laminated stator core and a frictional connection is produced between the laminated stator core and the housing by additional plastic or elastic deformation of the cooling tubes. Therefore, there is no or only a rough processing of the inside of the housing is necessary. In principle, it would also be possible to manufacture the housing from plastic, in which case the material of the housing is injection-molded around the stator. It is also conceivable to design the plastic housing so flexibly that it nestles around the stator after it has been pressed in. In both cases, a form fit is created. Both housing variants can also be realized without protruding cooling pipes.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.The above configurations and developments of the invention can be combined in any desired manner.

Figurenlistecharacter list

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Figuren dargestellt. Es zeigen:

  • 1 eine schematisch im Halbschnitt dargestellte, beispielhafte elektrische Maschine;
  • 2 das Statorblechpaket der elektrischen Maschine aus 1, bis auf ein Kühlrohr isoliert vom Rest derselben, in Schrägansicht;
  • 3 das Statorblechpaket aus 2 ohne Kühlrohre in Vorderansicht;
  • 4-9 einen beispielhaften Ablauf beim Verpressen eines Kühlrohrs mit dem Statorblechpaket;
  • 10 ein Statorblechpaket mit Kühlrohren, die nach dem Verpressen eine im Wesentlichen kreiszylindrische Form beibehalten;
  • 11 wie 10 nur mit Bohrungen für Zuganker;
  • 12 einen Halbschnitt einer elektrischen Maschine mit Lagerschilden, die Kanäle eines Kühlsystems und Anschlüsse für Kühlrohre aufweisen;
  • 13 einen beispielhaften Ablauf zur Formgebung der stirnseitigen Enden des Kühlrohrs;
  • 14 ein Beispiel für radial über das Statorblechpaket hinausragende Kühlrohre, welche in Kontakt mit dem Gehäuse stehen und
  • 15 eine elektrische Maschine mit einem Stator der vorgeschlagenen Art, welche in ein Fahrzeug eingebaut ist.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the accompanying schematic figures. Show it:
  • 1 an exemplary electrical machine shown schematically in half section;
  • 2 the stator laminated core of the electrical machine 1 , isolated from the rest of the same except for a cooling tube, in oblique view;
  • 3 the stator core 2 without cooling tubes in front view;
  • 4-9 an exemplary process when pressing a cooling tube with the stator core;
  • 10 a laminated stator core with cooling tubes which retain an essentially circular-cylindrical shape after pressing;
  • 11 how 10 only with holes for tie rods;
  • 12 a half section of an electrical machine with end shields that have channels of a cooling system and connections for cooling tubes;
  • 13 an exemplary process for shaping the front ends of the cooling tube;
  • 14 an example of cooling tubes that protrude radially beyond the laminated core of the stator and are in contact with the housing and
  • 15 an electrical machine with a stator of the proposed type, which is installed in a vehicle.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile in den unterschiedlich Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen beziehungsweise gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Indizes. Die in der Beschreibung enthaltene Offenbarungen eines Bauteils kann sinngemäß ein anderes Bauteil mit gleichem Bezugszeichen beziehungsweise gleicher Bauteilbezeichnung übertragen werden. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie zum Beispiel „oben“, „unten“, „hinten“, „vorne“, „seitlich“ und so weiter auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.As an introduction, it is stated that the same parts in the different embodiments are provided with the same reference numbers or the same component designations, possibly with different indices. The disclosures of a component contained in the description can be transferred analogously to another component with the same reference number or the same component designation. The position information selected in the description, such as "top", "bottom", "back", "front", "side" and so on, refers to the figure directly described and shown and, in the event of a change of position, to the new one transfer location.

1 zeigt einen Halbschnitt durch eine schematisch dargestellte elektrische Maschine 1a. Die elektrische Maschine 1a umfasst, eine Welle 2 mit einem darauf sitzenden, hier nicht im Detail dargestellten, Rotor 3, wobei die Welle 2 mit Hilfe von (Wälz)lagern 4a, 4b um eine Drehachse A gegenüber einem Stator 5 drehbar gelagert ist. Konkret sitzt das erste Lager 4a in einem vorderen Lagerschild 6a und das zweite Lager 4b in einem hinteren Lagerschild 7a. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1a ein (mittleres) Gehäuseteil 8, welches das vordere Lagerschild 6a und das hintere Lagerschild 7a verbindet und den Stator 5 aufnimmt. Das vordere Lagerschild 6a, das hintere Lagerschild 7a und das Gehäuseteil 8 bilden in diesem Beispiel das Gehäuse 9 der elektrische Maschine 1a. 1 shows a half section through a schematically illustrated electrical machine 1a. The electrical machine 1a comprises a shaft 2 with a rotor 3 seated thereon, not shown in detail here, the shaft 2 being rotatably mounted about an axis of rotation A relative to a stator 5 with the aid of (roller) bearings 4a, 4b. Specifically, the first bearing 4a sits in a front bearing plate 6a and the second bearing 4b in a rear bearing plate 7a. Furthermore, the electrical machine 1a includes a (middle) housing part 8 which connects the front end shield 6a and the rear end shield 7a and accommodates the stator 5 . In this example, the front end shield 6a, the rear end shield 7a and the housing part 8 form the housing 9 of the electrical machine 1a.

Der Stator 5 weist in diesem Beispiel mehrere Statorbleche 10 auf, welche ein Statorblechpaket 11a beziehungsweise einen Stator-Grundkörper bilden, sowie im Statorblechpaket 11a angeordnete Statorwicklungen 12. Weiterhin umfasst der Stator 5 ein in Längsrichtung des Statorblechpakets 11a verlaufendes Kühlrohr 13 mit stirnseitigen Rohrbögen 14a, 14b. Das Kühlrohr 13 und die Rohrbögen 14a, 14b sind Teil eines in der 1 nicht zur Gänze dargestellten Kühlsystems der elektrischen Maschine 1a. Das Kühlsystem kann insbesondere auch eine Pumpe für einen Wärmeträger sowie einen Wärmetauscher aufweisen. Als Wärmeträger kann beispielsweise eine im Kühlsystem zirkulierende Wasser-Glykol-Mischung oder Öl verwendet werden.In this example, the stator 5 has a plurality of stator laminations 10, which form a stator lamination stack 11a or a stator base body, as well as stator windings 12 arranged in the stator lamination stack 11a. 14b. The cooling tube 13 and the tube bends 14a, 14b are part of one in the 1 not shown in its entirety cooling system of the electric machine 1a. In particular, the cooling system can also have a pump for a heat carrier and a heat exchanger. A water-glycol mixture circulating in the cooling system or oil, for example, can be used as the heat carrier.

2 zeigt das Statorblechpaket 11a, bis auf ein Kühlrohr 13 isoliert vom Rest der elektrischen Maschine 1a, in Schrägansicht. Wie aus der 2 gut erkennbar ist, weist das Statorblechpaket 11a mehrere Statorwicklungs-Nuten 15 auf, welche die Statorwicklungen 12 aufnehmen, sowie mehrere Rohr-Nuten 16, welche die Kühlrohre 13 aufnehmen. Sowohl die Statorwicklungs-Nuten 15 als auch die Rohr-Nuten 16 verlaufen in dem gezeigten Beispiel in axialer Richtung. Die Statorwicklungs-Nuten 15 und/oder die Rohr-Nuten 16 könnten aber auch schräg, das heißt schraubenlinienförmig verlaufen. In einer der Rohr-Nuten 16 ist stellvertretend ein Kühlrohr 13 eingepresst. Bei der fertigen elektrischen Maschine 1a sind natürlich mehrere der Rohr-Nuten 16 oder sogar alle Rohr-Nuten 16 mit Kühlrohren 13 besetzt. Wie aus der 2 erkennbar ist, weisen die Rohr-Nuten 16 ein hinterschnittenes Nutprofil auf. 2 shows the laminated stator core 11a, isolated from the rest of the electrical machine 1a except for a cooling tube 13, in an oblique view. How from the 2 is clearly visible, the stator lamination packet 11a has a plurality of stator winding slots 15 which accommodate the stator windings 12 and a plurality of tube slots 16 which accommodate the cooling tubes 13. Both the stator winding slots 15 and the tube slots 16 run in the axial direction in the example shown. However, the stator winding slots 15 and/or the tube slots 16 could also run obliquely, that is to say helically. A cooling tube 13 is representatively pressed into one of the tube grooves 16 . Of course, several of the tube slots 16 or even all tube slots 16 are included in the finished electrical machine 1a Cooling tubes 13 occupied. How from the 2 can be seen, the pipe grooves 16 have an undercut groove profile.

Die Statorwicklungs-Nuten 15 und/oder die Rohr-Nuten 16 können durch Stanzen oder Schneiden entsprechender Ausschnitte in den einzelnen Statorblechen 10 hergestellt sein. Werden die Statorbleche 10 übereinander gestapelt, so entstehen in Folge die Statorwicklungs-Nuten 15 und die Rohr-Nuten 16. Werden die Statorbleche 10 beim Stapeln nicht verdreht, so entstehen axial verlaufende Statorwicklungs-Nuten 15 und Rohr-Nuten 16. Werden die Statorbleche 10 beim Stapeln etwas gegeneinander verdreht, so entsteht eine Schrägstellung der Statorwicklungs-Nuten 15 und der Rohr-Nuten 16. Die angegebene Weise für die Herstellung der Statorwicklungs-Nuten 15 und die Rohr-Nuten 16 ist zwar von Vorteil, grundsätzlich könnte diese aber auch anders hergestellt werden, beispielsweise durch Fräsen und/oder Räumen des fertig gestapelten Statorblechpakets 11a.The stator winding slots 15 and/or the tube slots 16 can be produced by punching or cutting corresponding cutouts in the individual stator laminations 10 . If the stator laminations 10 are stacked one on top of the other, the stator winding slots 15 and the tubular slots 16 are formed as a result. If the stator laminations 10 are not twisted during stacking, axially running stator winding slots 15 and tubular slots 16 are formed. If the stator laminations 10 slightly twisted relative to one another when stacked, the stator winding slots 15 and tube slots 16 are inclined be made, for example by milling and / or broaching the finished stacked stator core 11a.

3 zeigt das Statorblechpaket 11a nun in Vorderansicht, und die 4 bis 9 zeigen den Ablauf beim Verpressen eines Kühlrohrs 13 mit dem Statorblechpaket 11a, wobei die 4 bis 9 jeweils einen Ausschnitt aus dem oberen Teil des Statorblechpakets 11a zeigen. 3 shows the stator core 11a now in front view, and the 4 until 9 show the process when pressing a cooling tube 13 with the stator core 11a, wherein the 4 until 9 each show a section of the upper part of the stator core 11a.

4 zeigt das auf einer Basis 17 angeordnete Statorblechpaket 11a mit der noch freien Rohr-Nut 16. 5 zeigt einen Verfahrensschritt, bei dem ein Kühlrohr 13 von oben an die Rohr-Nut 16 herangeführt wird. In dem in 6 dargestellten Verfahrensschritt ist das Kühlrohr 13 in die Rohr-Nut 16 eingelegt. In dem in 7 dargestellten Verfahrensschritt wird ein Pressstempel 18 auf das Kühlrohr 13 zubewegt. In dem in 8 dargestellten Verfahrensschritt drückt der Pressstempel 18 auf das Kühlrohr 13 und verformt dieses. Im Detail wird das Kühlrohr 13 durch Ausüben eines Pressdrucks quer zu dessen Längsachse, welcher im Bereich der Öffnung der Rohr-Nut 16 wirkt, plastisch verformt. In dem in 9 dargestellten Verfahrensschritt wird der Pressstempel 18 nach dem Verpressen des Kühlrohrs 13 mit dem Statorblechpaket 11a wieder vom Kühlrohr 13 wegbewegt. 4 shows the stator core 11a arranged on a base 17 with the still free tube slot 16. 5 shows a method step in which a cooling tube 13 is brought up to the tube groove 16 from above. in the in 6 illustrated method step, the cooling tube 13 is inserted into the tube groove 16. in the in 7 In the method step shown, a ram 18 is moved towards the cooling tube 13 . in the in 8th illustrated method step presses the ram 18 on the cooling tube 13 and deforms it. In detail, the cooling tube 13 is plastically deformed by exerting a pressure transversely to its longitudinal axis, which acts in the area of the opening of the tube groove 16 . in the in 9 In the method step shown, after the cooling tube 13 has been pressed with the stator lamination stack 11a, the press ram 18 is moved away from the cooling tube 13 again.

Das Verfahren zur Herstellung eines Stators 5 für die elektrische Maschine 1a umfasst also die Schritte

  • - Bereitstellen eines Statorblechpakets 11a des Stators 5, welches umfangsseitige Rohr-Nuten 16 aufweist, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach außen offen ist.
  • - Einlegen eines Kühlrohrs 13 eines Kühlsystems in die Rohr-Nut 16 und
  • - Verpressen des Kühlrohrs 13 mit dem Statorblechpaket 11a, wobei das Kühlrohr 13 durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr 13 quer zu dessen Längsachse, welcher im Bereich der Öffnung des Nutprofils oder der Rohr-Nut 16 wirkt, plastisch verformt wird.
The method for producing a stator 5 for the electrical machine 1a therefore comprises the steps
  • - Provision of a stator core 11a of the stator 5, which has circumferential tube grooves 16 which have an undercut groove profile which is open radially outwards.
  • - Insertion of a cooling pipe 13 of a cooling system in the pipe groove 16 and
  • - Pressing the cooling tube 13 with the stator core 11a, wherein the cooling tube 13 is plastically deformed by exerting a pressure on the cooling tube 13 transversely to its longitudinal axis, which acts in the area of the opening of the groove profile or the tube groove 16.

Es entsteht somit ein Stator 5 für eine elektrische Maschine 1a, umfassend ein Statorblechpaket 11a und darin angeordnete Kühlrohre 13 eines Kühlsystems, wobei

  • - die Kühlrohre 13 in umfangsseitigen Rohr-Nuten 16 des Statorblechpakets 11a angeordnet sind, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach außen offen ist und
  • - die Kühlrohre 13 mit dem Statorblechpaket 11a verpresst sind, wobei die Verpressung durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr 13 quer zu dessen Längsachse im Bereich der Öffnung des Nutprofils oder der Rohr-Nut 16 und plastische Verformung des Kühlrohrs 13 hergestellt ist.
The result is a stator 5 for an electrical machine 1a, comprising a laminated stator core 11a and cooling tubes 13 of a cooling system arranged therein, wherein
  • - The cooling pipes 13 are arranged in peripheral pipe grooves 16 of the stator core 11a, which have an undercut groove profile which is open radially outwards and
  • - the cooling tubes 13 are pressed with the stator core 11a, the pressing being produced by exerting a pressure on the cooling tube 13 transversely to its longitudinal axis in the area of the opening of the groove profile or the tube groove 16 and plastic deformation of the cooling tube 13.

Vorteilhaft wird die Verpressung wie in den Figuren dargestellt hergestellt, grundsätzlich wäre auch aber eine andere Art der Herstellung möglich.The pressing is advantageously produced as shown in the figures, although another type of production would also be possible in principle.

10 zeigt nun ein Statorblechpaket 11b, das dem Statorblechpaket 11a sehr ähnlich ist. Im Unterschied dazu sind aber die Rohr-Nuten 16 anders geformt, sodass das Kühlrohr 13 beim Verpressen im wesentlichen seine kreiszylindrische Form beibehält. An dieser Stelle wird angemerkt, dass das Kühlrohr 13 bei dieser Ausführungsvariante axial in die Rohr-Nut 16 eingeschoben wird, wohingegen das Kühlrohr 13 im Falle des Statorblechpakets 11a radial von außen in die Rohr-Nut 16 eingelegt werden kann (so wie dies in den 4-9 dargestellt ist). Das Kühlrohr 13 des Statorblechpakets 11a kann aber alternativ ebenfalls axial in die Rohr-Nut 16 eingeschoben werden. 10 now shows a stator core 11b, which is very similar to the stator core 11a. In contrast to this, however, the tube grooves 16 are shaped differently, so that the cooling tube 13 essentially retains its circular-cylindrical shape during compression. At this point, it should be noted that the cooling tube 13 is pushed axially into the tube slot 16 in this embodiment variant, whereas the cooling tube 13 in the case of the laminated core 11a of the stator can be inserted radially from the outside into the tube slot 16 (as is shown in Figs 4-9 is shown). Alternatively, the cooling tube 13 of the laminated core 11a of the stator can also be pushed axially into the tube slot 16 .

Die 10 zeigt auch eine Möglichkeit, wie die einzelnen Kühlrohre 13 verbunden werden können. Konkret erfolgt dies durch Rohrbögen 14a, die über Verbindungsrohre 19 verbunden werden. Beispielsweise können die Rohrbögen 14a mit den Kühlrohren 13 und den Verbindungsrohren 19 verlötet oder verschweißt werden. Denkbar ist aber auch, dass das Kühlrohr 13 selbst entsprechend gebogen wird. Das Kühlsystem kann daher im Grunde aus einem einzigen Kühlrohr 13 hergestellt sein, es ist aber auch möglich, dass mehrere Kühlrohre 13 mit jeweils einer Biegung oder mehreren Biegungen zu einem Kühlsystem verlötet oder verschweißt wird. Die Biegungen oder Bögen bilden generell Umlenkungen für ein Kühlmedium des Kühlsystems.the 10 also shows a way in which the individual cooling tubes 13 can be connected. Specifically, this is done by pipe bends 14a, which are connected via connecting pipes 19. For example, the pipe bends 14a can be soldered or welded to the cooling pipes 13 and the connecting pipes 19. However, it is also conceivable that the cooling tube 13 itself is bent accordingly. The cooling system can therefore basically be produced from a single cooling tube 13, but it is also possible for a number of cooling tubes 13, each with one bend or a number of bends, to be soldered or welded to form a cooling system. The bends or arches generally form deflections for a cooling medium of the cooling system.

Die 11 zeigt eine Ausführungsvariante eines Statorblechpakets 11c, welcher dem in 10 dargestellten Statorblechpaket 11b sehr ähnlich ist. Bei dieser Ausführungsvariante sind jedoch zwischen den umfangsseitigen Rohr-Nuten 16 Bohrungen 20 für Zuganker vorgesehen, die der axialen Sicherung des Statorblechpakets 11c dienen.the 11 shows an embodiment variant of a stator lamination stack 11c, which corresponds to that in 10 illustrated stator core 11b is very similar. In this embodiment variant, however, 16 bores 20 for tie rods are provided between the peripheral tube grooves, which serve to axially secure the stator core 11c.

12 zeigt einen Halbschnitt durch eine schematisch dargestellte elektrische Maschine 1b, welche der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1a sehr ähnlich ist. Im Unterschied dazu sind das vordere Lagerschild 6b und das hintere Lagerschild 7b aber anders geformt. Konkret umfassen diese Anschlüsse für die Kühlrohre 13 des Kühlsystems, sowie Kanäle 21a, 21b zur Verbindung der Kühlrohre 13. Die Kühlrohre 13 können insbesondere in Ausnehmungen in die Lagerschilde 6b, 7b eingepresst werden, aber auch ein Einkleben der Kühlrohre 13 in die Lagerschilde 6b, 7b ist beispielsweise möglich. 12 shows a half-section through a schematically illustrated electrical machine 1b, which corresponds to that in 1 illustrated electric machine 1a is very similar. In contrast to this, the front end shield 6b and the rear end shield 7b are shaped differently. Specifically, these include connections for the cooling tubes 13 of the cooling system, as well as channels 21a, 21b for connecting the cooling tubes 13. The cooling tubes 13 can be pressed in particular into recesses in the bearing plates 6b, 7b, but the cooling tubes 13 can also be glued into the bearing plates 6b, 7b is possible, for example.

Damit die Kühlrohre 13 beim Verpressen an den stirnseitigen Enden eine gewünschte Form beibehalten, können Innendorne 22a, 22b in das Kühlrohr 13 eingeschoben werden, während mit dem Pressstempel 18 ein Pressdruck auf das Kühlrohr 13 ausgeübt wird. Das Statorblechpaket 11a liegt dabei auf der Basis 17 auf. Denkbar wäre auch, dass die Enden der Kühlrohre 13 nach dem Verpressen mit dem Pressstempel 18 mit Hilfe eines Innendorns 22a, 22b und eines entsprechenden außenliegenden Gegenstücks umgeformt und in eine gewünschte Form gebracht werden. In beiden Fällen wird eine Verbindung der Kühlrohre 13 mit Rohrbögen 14a, 14b oder weiteren Kühlrohren 13, beispielsweise durch Verschweißen oder Verlöten, erleichtert. Dasselbe trifft für das Einstecken oder Einpressen in die Anschlüsse in den Lagerschilden 6b, 7b zu, das durch ein definierte Form der Enden der Kühlrohre 13 ebenfalls erleichtert oder überhaupt erst ermöglicht wird.So that the cooling tubes 13 retain a desired shape when pressed at the front ends, inner mandrels 22a, 22b can be pushed into the cooling tube 13, while a pressing pressure is exerted on the cooling tube 13 with the ram 18. The laminated core 11a of the stator rests on the base 17 . It would also be conceivable for the ends of the cooling tubes 13 to be shaped and brought into a desired shape after being pressed with the press ram 18 with the aid of an inner mandrel 22a, 22b and a corresponding outer counterpart. In both cases, a connection of the cooling tubes 13 to tube bends 14a, 14b or other cooling tubes 13, for example by welding or soldering, is facilitated. The same applies to the insertion or pressing into the connections in the end shields 6b, 7b, which is also facilitated or made possible in the first place by a defined shape of the ends of the cooling tubes 13.

Vorteilhaft ist es, wenn die Kühlrohre 13 radial über das Statorblechpaket 11a hinausragen und eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Statorblechpaket 11a und dem Gehäuse 9 (konkret mit dem Gehäuseteil 8) durch eine zusätzliche plastische oder elastische Verformung der Kühlrohre 13 hergestellt ist. Eine solche Anordnung ist in 14 beispielhaft dargestellt. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist keine oder nur eine grobe Bearbeitung des Innendurchmessers des Gehäuseteils 8 nötig. Grundsätzlich wäre es auch möglich, das Gehäuseteil 8 aus Kunststoff zu fertigen, wobei der Stator 5 vom Material des Gehäuseteils 8 umspritzt wird. Denkbar ist auch, das Kunststoffgehäuse so flexibel zu gestalten, dass es sich (im ausgehärteten Zustand) nach dem Einpressen des Stators 5 um diesen schmiegt. In beiden Fällen entsteht ein Formschluss. Beide Gehäusevarianten können aber grundsätzlich auch ohne vorstehende Kühlrohre 13 realisiert werden.It is advantageous if the cooling tubes 13 protrude radially beyond the stator core 11a and a frictional connection between the stator core 11a and the housing 9 (specifically with the housing part 8) is produced by an additional plastic or elastic deformation of the cooling tubes 13. Such an arrangement is in 14 shown as an example. As a result of the proposed measures, no or only rough machining of the inside diameter of the housing part 8 is necessary. In principle, it would also be possible to manufacture the housing part 8 from plastic, the stator 5 being overmoulded with the material of the housing part 8 . It is also conceivable to make the plastic housing so flexible that it (in the hardened state) nestles around the stator 5 after it has been pressed in. In both cases, a form fit is created. In principle, however, both housing variants can also be realized without projecting cooling pipes 13 .

Generell können die Kühlrohre 13 aus einem Metall bestehen, insbesondere aus Stahl, Aluminium, Kupfer oder Messing. Die Statorbleche 10 des Statorblechpakets 11a können aus Stahl bestehen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Statorbleche 10 aus Stahl bestehen und die Kühlrohre 13 des Kühlsystems aus Aluminium, Kupfer oder Messing. Dadurch, dass der thermische Ausdehnungskoeffizient von Aluminium, Kupfer oder Messing größer ist als jener von Stahl, werden die Kühlrohre 13 bei Erwärmung der elektrischen Maschine 1a, 1b noch stärker gegen die Statorbleche 10 gepresst, wodurch der thermische Übergangswiderstand verbessert, jedoch wenigstens nicht verschlechtert wird.In general, the cooling tubes 13 can consist of a metal, in particular steel, aluminum, copper or brass. The stator laminations 10 of the stator laminations 11a can be made of steel. It is particularly advantageous if the stator laminations 10 are made of steel and the cooling tubes 13 of the cooling system are made of aluminum, copper or brass. Because the thermal expansion coefficient of aluminum, copper or brass is greater than that of steel, the cooling tubes 13 are pressed even more strongly against the stator laminations 10 when the electrical machine 1a, 1b heats up, which improves the thermal contact resistance, but at least does not worsen it .

Wenn die Einsatztemperatur der elektrischen Maschine 1a, 1b besonders niedrig ist, kann es deshalb auch von Vorteil sein, wenn das Statorblechpaket 11a vor dem Verpressen des Kühlrohrs 13 auf eine Temperatur im Bereich von -20° bis +10° abgekühlt wird. Dadurch kann ein guter thermischer Übergangswiderstand zwischen den Kühlrohren 13 und den Statorblechen 10 auch bei der späteren Einsatztemperatur der elektrischen Maschine 1a, 1b gewährleistet werden.If the operating temperature of the electrical machine 1a, 1b is particularly low, it can therefore also be advantageous if the laminated stator core 11a is cooled to a temperature in the range of -20° to +10° before the cooling tube 13 is pressed. As a result, a good thermal transition resistance between the cooling tubes 13 and the stator laminations 10 can also be ensured at the subsequent operating temperature of the electrical machine 1a, 1b.

Der Nutgrund des Nutprofils der Rohr-Nuten 16 kann vorzugsweise konvex nach außen gewölbt sein. Insbesondere kann dessen Krümmung einem Radius mit dem Mittelpunkt auf der Drehachse A entsprechen. Dadurch wird die magnetische Funktion des Statorblechpakets 11a durch die Rohr-Nuten 16 geringer beeinflusst.The groove base of the groove profile of the pipe grooves 16 can preferably be convexly curved outwards. In particular, its curvature can correspond to a radius centered on the axis of rotation A. As a result, the magnetic function of the laminated core 11a of the stator is less influenced by the tube slots 16 .

Vorteilhaft braucht das Gehäuse 9 durch die vorgeschlagenen Maßnahmen keine Kühlfunktion zu haben, sondern es kann frei gestaltet werden.Advantageously, due to the proposed measures, the housing 9 does not need to have a cooling function, but can be designed freely.

Die Kühlrohre 13 können vorteilhaft neben ihrer Kühlfunktion auch zum Ausrichten der Statorbleche 10 des Statorblechpakets 11a dienen und somit einen Zusatznutzen erfüllen. Insbesondere brauchen dann keine anderen Maßnahmen zum Ausrichten der Statorbleche 10 ergriffen werden.In addition to their cooling function, the cooling tubes 13 can advantageously also serve to align the stator laminations 10 of the stator laminations 11a and thus fulfill an additional benefit. In particular, no other measures for aligning the stator laminations 10 then need to be taken.

Die 15 zeigt schließlich die in ein Fahrzeug 23 eingebaute elektrische Maschine 1. Das Fahrzeug 23 weist wenigstens zwei Achsen auf, von denen wenigstens eine angetrieben ist. Konkret ist der Elektromotor 1 mit einem optionalen Getriebe 24 und einem Differentialgetriebe 25 verbunden. An das Differentialgetriebe 25 schließen die Halbachsen 26 der Hinterachse an. An den Halbachsen 26 sind schließlich die angetriebenen Räder 27 montiert. Der Antrieb des Fahrzeugs 23 erfolgt zumindest teilweise oder zeitweise durch die elektrische Maschine 1. Das heißt, die elektrische Maschine 1 kann zum alleinigen Antrieb des Fahrzeugs 23 dienen oder zum Beispiel im Verbund mit einer Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein (Hybridantrieb).the 15 finally shows the electric machine 1 installed in a vehicle 23. The vehicle 23 has at least two axles, at least one of which is driven. Specifically, the electric motor 1 is connected to an optional gear 24 and a differential gear 25 . The semi-axles 26 of the rear axle connect to the differential gear 25 . Finally, the driven wheels 27 are mounted on the semi-axles 26 . The vehicle 23 is driven at least partially or temporarily by the electric machine 1. The This means that the electric machine 1 can be used to drive the vehicle 23 alone or, for example, can be provided in combination with an internal combustion engine (hybrid drive).

Abschließend wird festgehalten, dass der Schutzbereich durch die Patentansprüche bestimmt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Die in den Figuren enthaltenen Merkmale können beliebig ausgetauscht und miteinander kombiniert werden. Insbesondere wird auch festgehalten, dass die dargestellten Vorrichtungen in der Realität auch mehr oder auch weniger Bestandteile als dargestellt umfassen können. Teilweise können die dargestellten Vorrichtungen beziehungsweise deren Bestandteile auch unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt sein.Finally, it is stated that the scope of protection is determined by the patent claims. However, the description and drawings should be used to interpret the claims. The features contained in the figures can be arbitrarily exchanged and combined with one another. In particular, it is also stated that in reality the devices shown can also include more or fewer components than shown. In some cases, the devices shown or their components may also be shown not to scale and/or enlarged and/or reduced.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung eines Stators (5) für eine elektrische Maschine (1, 1a, 1b), aufweisend folgend Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines Statorblechpakets (11a..11c) des Stators (5), welches umfangsseitige Rohr-Nuten (16) aufweist, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach außen offen ist. - Einlegen eines Kühlrohrs (13) eines Kühlsystems in die Rohr-Nut (16) und - Verpressen des Kühlrohrs (13) mit dem Statorblechpaket (11a..11c), wobei das Kühlrohr (13) durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr (13) quer zu dessen Längsachse, welcher im Bereich der Öffnung des Nutprofils wirkt, plastisch verformt wird.Method for producing a stator (5) for an electrical machine (1, 1a, 1b), having the following method steps: - Providing a stator core (11a..11c) of the stator (5), which has peripheral tube slots (16) which have an undercut slot profile which is open radially outwards. - Insertion of a cooling tube (13) of a cooling system in the tube groove (16) and - Pressing the cooling tube (13) with the stator core (11a..11c), the cooling tube (13) being plastically deformed by exerting a pressure on the cooling tube (13) transversely to its longitudinal axis, which acts in the area of the opening of the slot profile . Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlrohr (13) axial in die Rohr-Nut (16) eingeschoben wird oder radial von außen in die Rohr-Nut (16) eingelegt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the cooling tube (13) is pushed axially into the tube groove (16) or is inserted radially from the outside into the tube groove (16). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (11a..11c) vor dem Verpressen des Kühlrohrs (13) auf eine Temperatur im Bereich von -20° bis +10° abgekühlt wird.procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the stator laminated core (11a..11c) is cooled to a temperature in the range from -20° to +10° before the cooling tube (13) is pressed. Stator (5) für eine elektrische Maschine (1, 1a, 1b), umfassend ein Statorblechpaket (11a..11c) und darin angeordnete Kühlrohre (13) eines Kühlsystems, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kühlrohre (13) in umfangsseitigen Rohr-Nuten (16) des Statorblechpakets (11a..11c) angeordnet sind, welche ein hinterschnittenes Nutprofil aufweisen, das radial nach außen offen ist und - die Kühlrohre (13) mit dem Statorblechpaket (11a..11c) verpresst sind, wobei die Verpressung durch Ausüben eines Pressdrucks auf das Kühlrohr (13) quer zu dessen Längsachse im Bereich der Öffnung des Nutprofils und plastische Verformung des Kühlrohrs (13) hergestellt ist, und - dass der Stator (5) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellt ist.Stator (5) for an electrical machine (1, 1a, 1b), comprising a stator core (11a..11c) and arranged therein cooling tubes (13) of a cooling system, characterized in that - the cooling tubes (13) in peripheral tube grooves (16) of the stator core (11a..11c) are arranged, which have an undercut groove profile which is open radially outwards and - the cooling tubes (13) are pressed with the stator core (11a..11c), the compression being exerted a pressing pressure on the cooling tube (13) transverse to its longitudinal axis in the area of the opening of the groove profile and plastic deformation of the cooling tube (13) is produced, and - that the stator (5) in particular according to one of Claims 1 until 3 is made. Stator (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem eine Umlenkung für ein Kühlmedium des Kühlsystems aufweist, welche durch Biegen des Kühlrohrs (13) hergestellt ist oder durch Anschweißen oder Anlöten eines bogenförmigen Rohrteils (14a, 14b).Stator (5) after claim 4 , characterized in that the cooling system has a deflection for a cooling medium of the cooling system, which is produced by bending the cooling pipe (13) or by welding or soldering on an arcuate pipe part (14a, 14b). Stator (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den umfangsseitigen Rohr-Nuten (16) Zuganker zur axialen Sicherung des Statorblechpakets (11a..11 c) vorgesehen sind.Stator (5) after claim 4 , characterized in that between the peripheral tube grooves (16) tie rods for axially securing the stator core (11a..11c) are provided. Elektrische Maschine (1, 1a, 1b), umfassend - ein Gehäuse (9) und - einen im Gehäuse (9) angeordneten und darin drehbar gelagerten Rotor (3), gekennzeichnet durch - einen im Gehäuse (9) angeordnete Stator (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 6.Electrical machine (1, 1a, 1b), comprising - a housing (9) and - a rotor (3) arranged in the housing (9) and rotatably mounted therein, characterized by - a stator (5) arranged in the housing (9). one of the Claims 4 until 6 . Elektrische Maschine (1, 1a, 1b), dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (9) ein vorderes Lagerschild (6b) und ein hinteres Lagerschild (7b) umfasst, in denen Lager (4a, 4b) zur Lagerung des Rotors (3) angeordnet sind, und welche Anschlüsse für die Kühlrohre (13) des Kühlsystems sowie Kanäle (21a, 21b) zur Verbindung der Kühlrohre (13) aufweisen.Electrical machine (1, 1a, 1b), characterized in that the housing (9) comprises a front bearing plate (6b) and a rear bearing plate (7b), in which bearings (4a, 4b) for supporting the rotor (3) are arranged are, and which have connections for the cooling pipes (13) of the cooling system and channels (21a, 21b) for connecting the cooling pipes (13). Elektrische Maschine (1, 1a, 1b), dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrohre (13) radial über das Statorblechpaket (11a..11c) hinausragen und eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Statorblechpaket (11a..11c) und dem Gehäuse (9) durch eine zusätzliche plastische oder elastische Verformung der Kühlrohre (13) hergestellt ist.Electrical machine (1, 1a, 1b), characterized in that the cooling tubes (13) project radially beyond the stator core (11a..11c) and a frictional connection between the stator core (11a..11c) and the housing (9). an additional plastic or elastic deformation of the cooling tubes (13) is produced. Fahrzeug (23) mit wenigstens zwei Achsen, von denen wenigstens eine angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet dass der besagte Antrieb zumindest teilweise oder zeitweise durch die elektrische Maschine (1, 1a, 1b) nach einem der Ansprüche 7 bis 9 erfolgt.Vehicle (23) with at least two axles, at least one of which is driven, characterized in that said drive is at least partially or temporarily by the electric machine (1, 1a, 1b) according to one of Claims 7 until 9 he follows.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3119032A (en) 1959-10-31 1964-01-21 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement for cooling turbogenerators
US20110101700A1 (en) 2009-11-05 2011-05-05 Henrik Stiesdal Arrangement for Cooling of an Electrical Machine
DE102011082353A1 (en) 2011-09-08 2013-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Stator for an electric motor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112010005722T5 (en) * 2010-07-06 2013-05-29 Mitsubishi Electric Corporation Rotor of a linear motor and linear motor
DE102011076904A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Robert Bosch Gmbh Stator for electric motor used as electric drive for hybrid vehicle, has stator laminations which are interconnected by cooling element
DE102016216240A1 (en) * 2016-08-29 2018-03-01 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Electric machine and method for manufacturing the electric machine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3119032A (en) 1959-10-31 1964-01-21 Bbc Brown Boveri & Cie Arrangement for cooling turbogenerators
US20110101700A1 (en) 2009-11-05 2011-05-05 Henrik Stiesdal Arrangement for Cooling of an Electrical Machine
DE102011082353A1 (en) 2011-09-08 2013-03-14 Siemens Aktiengesellschaft Stator for an electric motor

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