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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, etwa eine Synchronmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kühlung des Wickelkopfes eines Stators einer elektrischen Maschine.
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Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator, der einen Rotor der elektrischen Maschine umschließt. Ferner weist die elektrische Maschine typischerweise einen Kühlmittel-Kreislauf auf, um die elektrische Maschine, insbesondere die elektrischen Wicklungen des Stators, zu kühlen. Das Kühlmittel kann in hohlen Kühlmittelkanälen innerhalb des Statorkörpers des Stators geführt werden. Ferner kann das Kühlmittel anhand von Düsen auf den Wickelkopf an einer Stirnfläche des Statorkörpers gesprüht werden. Dabei kann es jedoch vorkommen, dass durch die Düsen kein ausreichend starker Kühlmittel-Strahl gebildet wird, was die Kühleffizienz des Wickelkopfes beeinträchtigt. Ferner kann an der Stirnfläche des Statorkörpers Kühlmittel in den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor gelangen, wodurch die Effizienz der elektrischen Maschine beeinträchtigt wird.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Effizienz und die Zielgenauigkeit der Kühlung eines Wickelkopfes an der Stirnfläche des Statorkörpers eines Stators zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Gemäß einem Aspekt wird ein Stirnflächen-Statorblech für einen Statorkörper eines Stators einer elektrischen Maschine beschrieben. Das Stirnflächen-Statorblech ist ausgebildet, an einer ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet zu werden. Der Statorkörper kann z.B. einen Basis-Körper mit einer Vielzahl von ebenen Statorblechen aufweisen. Dabei kann sich der Basis-Körper von einer ersten äußeren (ebenen) Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten äußeren (ebenen) Stirnfläche erstrecken. Das Stirnflächen-Statorblech kann ausgebildet sein, an der ersten äußeren Stirnfläche oder an der zweiten äußeren Stirnfläche des Basis-Körpers angeordnet (insbesondere befestigt) zu werden, um den Statorkörper zu bilden. Der Statorkörper kann dann ein Blechpaket aufweisen, das die Vielzahl von ebenen Statorblechen des Basis-Körpers und ein oder zwei Stirnflächen-Statorbleche aufweist (bzw. sich daraus zusammensetzt).
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Ein Stirnflächen-Statorblech weist ein oder mehrere Düsen-Vertiefungen auf, die jeweils ausgebildet sind, zusammen mit der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers ein oder mehrere entsprechende Hohlräume zur Aufnahme von Kühlmittel (insbesondere Öl) zu bilden (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). Die ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen können in effizienter Weise durch einen Blech-Umformprozess, insbesondere durch einen Tiefziehprozess, aus einem ebenen Blech, insbesondere aus einem ebenen Statorblech, hergestellt worden sein. In einem bevorzugten Beispiel kann ein für den Basis-Körper verwendetes Statorblech umgeformt worden sein, um das Stirnflächen-Statorblech mit den ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen zu bilden. So kann ein Stirnflächen-Statorblech in besonders effizienter Weise hergestellt werden. Die einzelnen Düsen-Vertiefungen können die (runde) Form einer Beule und/oder Delle aufweisen.
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Das Stirnflächen-Statorblech weist bevorzugt eine Vielzahl von Düsen-Vertiefungen auf, die in Umfangsrichtung umlaufend, insbesondere gleichmäßig verteilt, um die (zentral verlaufende) Längsachse des Statorkörpers angeordnet ist. Der Statorkörper kann z.B. N Statornuten aufweisen (z.B. N=8 oder mehr, oder N=16 oder mehr). Ggf. kann das Stirnflächen-Statorblech eine entsprechende Anzahl von N Düsen-Vertiefungen oder weniger als N Düsen-Vertiefungen aufweisen. Beispielsweise kann das Stirnflächen-Statorblech 4 oder mehr, oder 8 oder mehr, Düsen-Vertiefungen auf. Durch eine Bereitstellung einer gleichmäßig verteilten Anordnung von mehreren Düsen-Vertiefungen kann eine besonders zuverlässige Kühlung des an dem Stirnflächen-Statorblechs angeordneten Wickelkopfes des Stators bewirkt werden.
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Das Stirnflächen-Statorblech weist an jeder der ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen jeweils (zumindest oder genau) ein Loch auf, das ausgebildet ist, einen Kühlmittel-Strahl mit Kühlmittel aus dem jeweiligen Hohlraum zu bilden. Die Löcher der einzelnen Düsen-Vertiefungen können somit die Funktion einer Düsenöffnung aufweisen, um jeweils einen Kühlmittel-Strahl zu bilden.
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Die Löcher der einzelnen Düsen-Vertiefung können jeweils zu der zentral verlaufenden Längsachse des Statorkörpers (d.h. zu der Rotationsachse des Rotors) hin orientiert sein. Dabei können die Lage und/oder die Orientierung der Löcher in unterschiedlichen Düsen-Vertiefungen der Vielzahl von Düsen-Vertiefungen ggf. unterschiedlich sein. Die einzelnen Löcher können somit dazu verwendet werden, die jeweils bewirkten Kühlmittel-Strähle in optimierter Weise in Bezug auf den zu kühlenden Wickelkopf auszurichten. So kann eine besonders effiziente und zuverlässige Kühlung eines Wickelkopfes bewirkt werden.
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Der Stator kann somit an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers, an der das Stirnflächen-Statorblech angeordnet ist, einen Wickelkopf aufweisen, der in axialer Richtung über die ebene Stirnfläche des Statorkörpers hinausragt. Die Löcher der ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen können jeweils ausgebildet sein, einen auf den Wickelkopf gerichteten Kühlmittel-Strahl zu bewirken (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). So kann eine besonders effiziente und zuverlässige Kühlung des Wickelkopfes bewirkt werden.
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Es wird somit ein durch Blech-Umformung hergestelltes Statorblech zur Anordnung an der Stirnfläche eines Statorkörpers beschrieben. Dieses Stirnflächen-Statorblech weist ein oder mehrere Düsen-Vertiefungen mit jeweils einer Düsenöffnung auf, wobei durch die ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen in effizienter Weise Düsen gebildet werden, um zuverlässige Kühlmittel-Strähle zur Kühlung eines Wickelkopfs des Stators zu bilden.
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Der Statorkörper kann zumindest einen (typischerweise eine Vielzahl von) in axialer Richtung verlaufenden axialen Kühlmittelkanal aufweisen. Der Kühlkanal kann z.B. in dem Statorjoch und/oder in einem Statorzahn des Statorkörpers angeordnet sein. Ggf. kann der Statorkörper für j eden und/oder in jedem Statorzahn jeweils zumindest oder genau einen Kühlmittelkanal aufweisen.
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Das Stirnflächen-Statorblech kann ein oder mehrere Kanal-Vertiefungen aufweisen, die jeweils ausgebildet sind, zusammen mit der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers ein oder mehrere entsprechende Stirnflächen-Kühlmittelkanäle zwischen dem axialen Kühlmittelkanal und zumindest einer Düsen-Vertiefung zu bilden (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist).
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Das Stirnflächen-Statorblech kann somit zusätzliche ein oder mehrere (kanalförmige) Vertiefungen aufweisen, um ein oder mehrere entsprechende Kühlmittelkanäle zu bilden, die senkrecht zu der Längsachse des Statorkörpers an der ebenen Stirnfläche entlang verlaufen. Diese Stirnflächen-Kühlmittelkanäle leiten Kühlmittel aus den ein oder mehreren axialen Kühlmittekanälen in die einzelnen Düsen-Vertiefungen, und sorgen somit für eine effiziente und zuverlässige Kühlmittelversorgung der durch die Düsen-Vertiefungen gebildeten Düsen.
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Die einzelnen (kanalförmigen) Kanal-Vertiefungen können in effizienter Weise durch einen Umformprozess, insbesondere durch einen Tiefziehprozess, hergestellt worden sein. Insgesamt kann das Stirnflächen-Statorblech ausgebildet sein, durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen, eines ebenen Blechs, insbesondere eines ebenen Statorblechs, hergestellt zu werden. Das Stirnflächen-Statorblech kann insbesondere durch eine derartige Umformung hergestellt worden sein.
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Das Stirnflächen-Statorblech kann einen Statorjoch-Bereich und eine Vielzahl von Statorzahn-Bereichen aufweisen. Dabei kann der Statorjoch-Bereich Teil des Statorjochs des Statorkörpers und/oder die Vielzahl von Statorzahn-Bereichen kann Teil der entsprechenden Vielzahl von Statorzähnen des Statorkörpers bilden bzw. sein (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). Das Stirnflächen-Statorblech kann somit Teil des Blechpackets des Statorkörpers sein, sodass die Düsenfunktion des Stirnflächen-Statorblechs in besonders effizienter Weise bereitgestellt werden kann (ohne die Leistungsdichte der elektrischen Maschine zu beeinträchtigen).
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Die ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen des Stirnflächen-Statorblechs sind bevorzugt in dem Statorjoch-Bereich angeordnet. So kann eine besonders präzise Orientierung der einzelnen Kühlmittel-Strähle (von außen) auf den Wickelkopf bewirkt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Statorkörper für einen Stator einer elektrischen Maschine beschrieben. Der Statorkörper umfasst einen Basis-Körper mit einer Vielzahl von ebenen (identisch ausgebildeten) Statorblechen. Der Basis-Körper erstreckt sich von einer ersten äußeren Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten äußeren Stirnfläche. Der Stator kann an beiden äußeren Stirnflächen jeweils eine Wickelkopf aufweisen.
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Der Statorkörper umfasst ferner ein erstes Stirnflächen-Statorblech, das wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist, und das an der ersten äußeren Stirnfläche des Basis-Körpers angeordnet ist. Des Weiteren kann der Statorkörper ein zweites Stirnflächen-Statorblech aufweisen, das wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist, und das an der zweiten äußeren Stirnfläche des Basis-Körpers angeordnet ist. Wie bereits weiter oben dargelegt, kann durch die ein oder zwei Stirnflächen-Statorbleche eine besonders effiziente und zuverlässige Kühlung der Wickelköpfe des Stators bewirkt werden.
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Der Statorkörper, insbesondere der Basis-Körper, kann zumindest einen axialen Kühlmittelkanal aufweisen, der in axialer Richtung durch den Basis-Körper verläuft. Das erste und/oder das zweite Stirnflächen-Statorblech können jeweils ausgebildet sein, Kühlmittel aus dem zumindest einen axialen Kühlmittelkanal zu den ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen des jeweiligen Stirnflächen-Statorblechs zu leiten. So kann eine besonders zuverlässige Kühlung des gesamten Stators, insbesondere der gesamten Statorwicklungen, bewirkt werden.
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Der Basis-Körper kann einen ersten Teilkörper und einen zweiten Teilkörper mit jeweils ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen umfassen, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die beiden Teilkörper können jeweils einen Teil (z.B. jeweils die Hälfte) der Statorbleche des Basis-Körpers aufweisen.
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Der Basis-Körper kann ein zwischen dem ersten Teilkörper und dem zweiten Teilkörper angeordnetes Statorbauteil umfassen, das ausgebildet ist, Kühlmittel von außerhalb des Statorkörpers in die ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanäle des ersten und zweiten Teilkörpers zu leiten. Das Statorbauteil kann dabei selbst als Statorblech ausgebildet sein. Es kann somit eine mittige Versorgung des Statorkörpers mit Kühlmittel bewirkt werden, um eine besonders zuverlässige und effiziente Kühlung zu ermöglichen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Stator für eine elektrische Maschine beschrieben. Der Stator umfasst einen Statorkörper, der wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist. Der Stator umfasst ferner einen an dem ersten Stirnflächen-Statorblech angeordneten ersten Wickelkopf und/oder einen an dem zweiten Stirnflächen-Statorblech angeordneten zweiten Wickelkopf. Dabei sind das erste und/oder zweite Stirnflächen-Statorblech jeweils ausgebildet, Kühlmittel-Strähle mit Kühlmittel auf den jeweiligen Wickelkopf zu bewirken, um eine effiziente, zuverlässige und zielgerichtete Kühlung des jeweiligen Wickelkopfs zu bewirken.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektrische Maschine, insbesondere eine Synchronmaschine, mit einem Rotor und mit einem Stator beschrieben, wobei der Stator wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist.
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Die elektrische Maschine kann ausgebildet sein, Kühlmittel, ausgehend von einer äußeren Mantelfläche des Statorkörpers des Stators her in ein oder mehrere axiale Kühlmittelkanäle des Statorkörpers des Stators zu leiten, insbesondere an einer in axialer Richtung mittig angeordneten Stelle zwischen zwei Teilkörpern des Statorkörpers. Die elektrische Maschine kann ferner eingerichtet sein, an zumindest einer Stirnfläche des Statorkörpers des Stators Kühlmittel aus den ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen, das zur Kühlung eines Wickelkopfes des Stators verwendet wurde, aufzusammeln. Dieses Kühlmittel kann dann wieder den ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen zugeführt werden.
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Es kann somit ein Kühlmittel-Kreislauf für eine effiziente und zuverlässige Kühlung der Statorwicklungen und/oder der Wickelköpfe des Stators bereitgestellt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene elektrische Maschine umfasst.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
- 1a eine beispielhafte elektrische Maschine;
- 1b einen beispielhaften Wickelkopf an einer Stirnfläche eines Stators;
- 2a einen beispielhaften Querschnitt durch einen Stator;
- 2b eine beispielhafte Statornut;
- 3a eine isometrische Ansicht eines beispielhaften mehrteiligen Statorkörpers mit Stirnflächen-Statorblechen;
- 3b eine isometrische Ansicht auf ein beispielhaftes Stirnflächen-Statorblech; und
- 3c eine isometrische Ansicht auf ein beispielhaftes Stirnflächen-Statorblech und auf einen Wickelkopf.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Effizienz und der Zielgenauigkeit der Kühlung eines Wickelkopfes eines Stators einer elektrischen Maschine. In diesem Zusammenhang zeigt 1a eine beispielhafte elektrische Maschine 100 in einer Ansicht senkrecht auf die Welle 101 der elektrischen Maschine 100. Die Welle 101 der elektrischen Maschine 100 kann der Längsachse des Stators 110 und/oder der Rotationsachse des Rotors 120 der elektrischen Maschine 100 entsprechen. Die Welle 101 verläuft entlang der z-Achse des dargestellten kartesischen Koordinatensystems.
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Die elektrische Maschine 100 umfasst einen Stator 110 mit mehreren Statorwicklungen 111, die an unterschiedlichen Winkelpositionen um die Rotationsachse des Rotors 120 herum angeordnet sind, und die eingerichtet sind, ein elektromagnetisches Drehfeld zu erzeugen. Der Stator 110 ist von einem Gehäuse 135 der elektrischen Maschine 100 umgeben. Die einzelnen Statorwicklungen 111 können jeweils in einer Statornut zwischen zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 des Stators 110 angeordnet sein. Zwischen dem Stator 110 und dem Rotor 120 ist ein Luftspalt 102 angeordnet.
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Des Weiteren umfasst die elektrische Maschine 100 den Rotor 120, der durch das von dem Stator 110 bewirkte Drehfeld angetrieben wird. Der Rotor 120 ist fest mit der von der elektrischen Maschine 100 angetriebenen Welle 101 verbunden (die mit der Rotorachse des Rotors 120 verbunden ist oder die der Rotorachse des Rotors 120 entspricht). Der Rotor 120 umfasst einen Rotorkörper 122.
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Der Rotor 120 einer elektrischen Maschine 100 kann als Rotorkörper 122 ein Eisenblechpaket (z.B. zusammengesetzt aus gegenseitig isolierten Blechen) aufweisen. In entsprechender Weise kann auch der Statorkörper des Stators 110 aus einzelnen (gegenseitig isolierten) Statorblechen (z.B. Eisenblechen) zusammengesetzt sein.
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Der Stator 110 erstreckt sich entlang der Rotationsachse bzw. der Längsachse des Rotors 120 von einer ersten Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche. Dabei weist der Stator 110 unterschiedliche magnetische Statorzähne 113 auf, die an verschiedenen Winkelpositionen (gleichmäßig verteilt) um die Rotationsachse des Rotors 120 angeordnet sind. Um die einzelnen Statorzähne 113 kann jeweils eine Spule (d.h. jeweils ein oder mehrere Windungen bzw. Wicklungen 111) angeordnet sein, durch die ein Magnetfeld erzeugt wird. Die einzelnen Statorzähne 113 können somit magnetische Pole des Stators 110 bilden. Die Windungen bzw. Wicklungen 111 bilden an den Stirnflächen des Stators 110 jeweils einen Wickelkopf.
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Zwischen zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 der Stators 110 wird jeweils eine Statornut gebildet, in denen die Windungen 111 angeordnet sind. Eine Statornut erstreckt sich entlang der Längsachse (d.h. entlang der z-Achse) von der ersten Stirnfläche bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche des Stators 110. Die in einer Statornut angeordneten Windungen 111 können anhand einer Nutisolation elektrisch gegenüber dem (elektrisch leitenden) Statorkörper isoliert sein.
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1b veranschaulicht den durch die Statorwicklungen 111 gebildeten Wickelkopf 115 an einer Stirnfläche 116 des Stators 110. Der Wickelkopf 115 wird typischerweise mit einem (flüssigen) Kühlmittel 130 gekühlt. Das Kühlmittel 130 kann z.B. mit ein oder mehreren Düsen (nicht dargestellt) auf den Wickelkopf 115 gesprüht werden. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Stator 110 kann das Kühlmittel 130 zur Kühlung des Wickelkopfes 115 in effizienter Weise aus Kühlmittelkanälen des Statorkörpers des Stators 110 bezogen werden.
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2a zeigt einen Ausschnitt des Luftspalts 102 und des daran angrenzenden Rotors 120 und Stators 110. Insbesondere zeigt 2a drei Statornuten 202, die jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 des Statorkörpers 118 angeordnet sind. In den Statornuten 202 sind jeweils Statorwicklungen 111 angeordnet, die jeweils von einer (prismaförmigen) Nutisolation 201 umgeben werden. Wie bereits dargelegt, erstrecken sich die einzelnen Statornuten 202, die einzelnen Statorwicklungen 111 und die einzelnen Nutisolationen 201 jeweils von einer ersten Stirnfläche 116 bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 116 des Stators 110 entlang der Längsachse, d.h. entlang der z-Achse.
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Die einzelnen Statorzähne 113 können an dem, dem Luftspalt 102 zugewandten, Ende jeweils einen Statorschuh 203 aufweisen, der sich entlang des Luftspalts 102 in tangentialer Richtung erstreckt. Durch die Statorschuhe 203 von zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 wird eine Wand der dazwischenliegenden Statornut 202 gebildet (wobei die Wand zwischen der Statornut 202 und dem Luftspalt 102 verläuft). Die Statorschuhe 203 der zwei direkt benachbarten Statorzähne 113 berühren sich jedoch typischerweise nicht, sodass die Statornut 202 zum Luftspalt 102 hin einen Spalt 204 aufweist, der sich entlang der Längsachse von der ersten Stirnfläche 116 bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 116 des Stators 110 erstreckt. 2a zeigt eine mit „B“ markierte Statornut 202, wobei die Statornut 202 in 2b in vergrößerter Form dargestellt ist.
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3a zeigt einen beispielhaften mehrteiligen Statorkörper 118 eines Stators 110. Der Statorkörper 118 umfasst einen ersten Teilkörper 301 und einen zweiten Teilkörper 302, die entlang der Längsachse des Statorkörpers 118 hintereinander angeordnet sind. Die Teilkörper 301, 302 können jeweils aus einer Vielzahl von (identisch ausgebildeten) Statorblechen zusammengesetzt sein, z.B. jeweils aus 50 oder mehr, oder 100 oder mehr Statorblechen. Ferner können die beiden Teilkörper 301, 302 baugleich sein, sodass durch die beiden Teilkörper 301, 302 jeweils eine Hälfte des Basis-Körpers 301, 302 des Statorkörpers 118 gebildet wird.
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Der Statorkörper 118 kann in dem Statorjoch und/oder in den einzelnen Statorzähnen 113 jeweils ein oder mehrere hohle Kühlmittelkanäle 305 aufweisen, die jeweils in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung, verlaufen. Durch die einzelnen axialen Kühlmittelkanäle 305 kann jeweils Kühlmittel 130 geleitet werden, um die Statorwicklungen 111 zu kühlen.
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Zwischen den beiden Teilkörpern 301, 302 kann ein zentrales Statorbauteil 303, insbesondere ein zentrales Statorblech, angeordnet sein, das an den zentralen Stirnflächen 316 der beiden Teilkörper 301, 302 anliegt. Das zentrale Statorbauteil 303 kann ein Statorjoch und Statorzähne 113 aufweisen. Ferner kann das zentrale Statorbauteil 303 ausgebildet sein, Kühlmittel 130 von außerhalb des Statorkörpers 118 in die axialen Kühlmittelkanäle 305 der beiden Teilkörper 301, 302 zu leiten.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zielgerichteten Kühlung der Wickelköpfe 115 an den äußeren Stirnflächen 116 des Statorkörpers 118. Der in 3a dargestellte Statorkörper 118 weist zu diesem Zweck an den äußeren Stirnflächen 116 jeweils ein Stirnflächen-Statorblech 310 auf. Insbesondere ist an der äußeren Stirnfläche 116 des ersten Teilkörpers 301 ein erstes Stirnflächen-Statorblech 310 angeordnet, und an der äußeren Stirnfläche 116 des zweiten Teilkörpers 302 ist ein zweites Stirnflächen-Statorblech 310 angeordnet.
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Ein Stirnflächen-Statorblech 310 kann jeweils mehrere Düsen-Vertiefungen 311 aufweisen, die umlaufend in Umfangsrichtung an dem Joch des Stirnflächen-Statorblechs 310 angeordnet sind. Dabei kann eine Düsen-Vertiefung 311 jeweils als lokale, ggf. dellen- oder beulenförmige, Vertiefung des Statorblechs 310 ausgebildet sein. Die einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 können z.B. im Rahmen eines Tiefziehprozesses aus einem ebenen Blechteil geformt werden.
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3b und 3c zeigen weitere Details eines Stirnflächen-Statorblechs 310. Insbesondere veranschaulicht 3b, dass die einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 jeweils ein Loch 312, z.B. eine Bohrung, aufweisen, durch das jeweils Kühlmittel 130 austreten kann. Insbesondere kann durch das Loch 312 einer Düsen-Vertiefung 311 ein Kühlmittel-Strahl auf den Wickelkopf 115 des Stators 110 bewirkt werden (wie in 3c dargestellt).
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3b zeigt ferner, wie das Kühlmittel 130 aus einem axialen Kühlmittelkanal 305 über ein oder mehrere Kanal-Vertiefungen 313 des Stirnflächen-Statorblechs 310 zu ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen 311 geleitet wird. Die einzelnen Kanal-Vertiefungen 313 können durch kanalförmige Vertiefungen innerhalb des Stirnflächen-Statorblechs 310 gebildet werden.
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Insgesamt kann ein Stirnflächen-Statorblech 310 in effizienter Weise durch Verformung, insbesondere durch Tiefziehen, eines ebenen Blechs hergestellt werden. Dabei können durch den Verformungsprozess die einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 und/oder die einzelnen Kanal-Vertiefungen 313, die zwischen den axialen Kühlmittelkanälen 305 und den Düsen-Vertiefungen 311 verlaufen, gebildet werden.
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Es kann an den äußeren Stirnflächen 116 des Statorkörpers 118 jeweils ein Stirnflächen-Statorblech 310 befestigt (z.B. geklebt) werden. Die beiden Stirnflächen-Statorbleche 310 können baugleich und/oder spiegelsymmetrisch ausgebildet sein (mit einer Spiegelebene, die senkrecht zu der Längsachse des Statorkörpers 118 ausgerichtet ist).
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Durch die einzelnen Stirnflächen-Statorbleche 310 können in effizienter Weise Kühlmittel-Düsen (d.h. Düsen-Vertiefungen 311 mit jeweils einem Loch 312) ausgebildet werden, die zuverlässig mit Kühlmittel 130 aus den axialen Kühlmittelkanälen 305 des Statorkörpers 118 versorgt werden, sodass zuverlässig Kühlmittel-Strähle auf den, an dem Stirnflächen-Statorblech 310 angeordneten, Wickelkopf 115 bewirkt werden können.
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Die als Vertiefungen 311 in einem Stirnflächen-Statorblech 310 ausgebildeten Düsen bilden zusammen mit der angrenzenden (ebenen) Stirnfläche 116 des Teilkörpers 301, 302 des Statorkörpers 118 Hohlräume, in denen sich Kühlmittel 130 sammeln kann, sodass ausreichend Kühlmittel 130 zur Bildung der Kühlmittel-Strähle bereitgestellt werden kann. Ferner bilden kanalförmige Vertiefungen 313 in dem Stirnflächen-Statorblech 310 zusammen mit der angrenzenden (ebenen) Stirnfläche 116 des Teilkörpers 301, 302 des Statorkörpers 118 Stirnflächen-Kühlmittelkanäle, über die in effizienter und zuverlässiger Weise Kühlmittel 130 aus den axialen Kühlmittelkanälen 305 zu den einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 geführt und dort gesammelt werden kann.
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Das Ausbilden von relativ starken Kühlmittel-Strählen ermöglicht eine zuverlässige Kühlung der Wickelköpfe 115 an den äußeren Stirnflächen 116 des Statorkörpers 118. Ferner kann so zuverlässig vermieden werden, dass Kühlmittel 130 in den Luftspalt 102 zwischen dem Rotor 120 und dem Stator 110 gelangt und dadurch die Effizienz der elektrischen Maschine 100 beeinträchtigt.
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Es können somit ein oder mehrere Tiefziehbleche 310 direkt in den Stapelprozess zur Herstellung des Statorkörpers 118 des Stators 110 integriert werden. Die Tiefziehbleche 310 werden an beiden Seiten, d.h. Stirnflächen, des Statorkörpers 118 verliersicher integriert. Mithilfe dieser Bleche 310 wird sämtliches am Statorkörper 118 austretendes Kühlmittel 130 (insbesondere Öl) gebündelt und über definiert angeordnete Löcher 312 in den einzelnen Blechen 310 ausgespritzt, um die Statorwicklungen 113, 115 bestmöglich zu benetzen. Die einzelnen Löcher 312 können in Bezug auf den jeweiligen Winkel und/oder die jeweilige Lage definiert sein und/oder variieren. Zusätzliche Bauteile sind nicht zum Bewirken der Kühlmittel-Strähle erforderlich, wodurch eine effiziente Montage ermöglicht wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
