DE20302710U1

DE20302710U1 - Stator mit gekühltem Kern

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Publication number: DE20302710U1
Application number: DE20302710U
Authority: DE
Original assignee: Intrasys GmbH Innovative Transportsysteme
Current assignee: Intrasys GmbH Innovative Transportsysteme
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2013-02-20
Also published as: WO2004075381A1

Abstract

Stator für einen Linearmotor oder Lineargenerator, umfassend:
– einen Kern (48; 148), und
– eine Mehrzahl von Wickelspulen (22; 122), welche mit jeweils wenigstens einem Wickelspulenabschnitt wenigstens einer Seite des Kerns (48; 148) zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kern (48; 148) wenigstens eine Kühlmittelbahn (74, 76, 82; 274, 276, 282, 292, 294, 296) zur Kühlung des Kerns (48; 148) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für einen Linearmotor oder Lineargenerator, umfassend einen Kern, und eine Mehrzahl von Wickelspulen, welche mit jeweils wenigstens einem Wickelspulenabschnitt wenigstens einer Seite des Kerns zugewandt sind.
Derartige Statoren sind in der Technik allgemein bekannt und werden in einer Vielzahl von Fällen als Antrieb bewegter Vorrichtungen oder als Generator eingesetzt.
Nachteilig an den bekannten Statoren ist, dass sie sich im Betrieb erwärmen, was zu einer Verminderung des Wirkungsgrads des Stators führt, etwa durch eine Zunahme des Widerstands der elektrischen Leitungen mit einem Anstieg der Temperatur. Auch besteht oft die Gefahr einer Überhitzung des Stators, so dass seine zulässige Einschaltdauer dementsprechend verkürzt ist oder die für Dauerbetrieb zulässige Leistung dementsprechend niedriger ist.
Eine Quelle dieser Erwärmung sind im Stator auftretende Verluste. Dort treten genauer im Kern Wirbelstromverluste (sog. "Eisenverluste") und in den elektrischen Leitungen der Wickelspulen Verluste auf Grund elektrischen Widerstands (sog. "Kupferverluste") auf.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen gattungsgemäßen Stator anzugeben, bei welchem durch verstärkte Kühlung eine Erwärmung im Betrieb reduziert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator, in dessen Kern wenigstens eine Kühlmittelbahn zur Kühlung des Kerns vorgesehen ist. Durch die Kühlmittelbahn kann dann ein Kühlmittel geleitet werden, welches Wärme von einer Wand der Kühlmittelbahn aufnimmt und die aufgenommene Wärme aus dem Kern sowie aus dem Stator abführt. Dadurch wird dem Kern Wärme entzogen, was zu einer gegenüber einem Kern ohne Kühlmittelbahn verringerten Betriebstemperatur führt.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Statoren ist der Kern in der Regel als Lamellenpaket aus im Vergleich zur Dicke des Kerns dünnen ferromagnetischen Lamellen ausgebildet. Durch diese Gestaltung wird die Ausbildung von Wirbelströmen im Kern erschwert und die von Wirbelströmen verursachten Verluste verringert. Eine Ausgestaltung des Kerns als Lamellenpaket ist daher auch für einen Stator gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft.
Bei einem als Lamellenpaket ausgebildeten Kern kann die Kühlmittelbahn in konstruktiv einfacher Weise dadurch realisiert sein, dass wenigstens ein Teil der Lamellen als Kühllamellen ausgebildet ist, welche jeweils wenigstens eine zumindest abschnittsweise in der Lamellenebene verlaufende und zumindest in der Lamellenebene von Lamellenmaterial umgebene Kühlmittelkanalausnehmung aufweisen. Das die Kühlmittelkanalausnehmung zumindest in der Lamellenebene umgebende Lamellenmaterial sorgt in besonders einfacher Weise für die Dichtheit der Kühlmittelbahn und verhindert ein Austreten von Kühlmittel aus dem Kern, zumal dann, wenn die Lamellen miteinander verklebt sind.
Grundsätzlich kann daran gedacht sein, den Kern ausschließlich aus Kühllamellen aufzubauen, was zu einer besonders starken Kühlwirkung führt. Jedoch ist zu bedenken, dass jede Materialausnehmung im Inneren des Kerns die eigentliche Funktion des Kerns schwächt, nämlich das ihn durchsetzende Magnetfeld zu leiten. Um eine durch Kühlmittelkanalausnehmungen hervorgerufene Schwächung des Kerns in Grenzen zu halten, kann ein anderer Teil der Lamellen als massive Kernlamellen ausgebildet sein, wobei die Kernlamellen zur Gewährleistung einer Versorgung der Kühllamellen mit Kühlmittel wenigstens eine Verbindungsöffnung zur Kühlmittelzufuhr oder -abfuhr zu den Kühllamellen hin beziehungsweise von diesen weg aufweisen.
Die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung einer Kühllamelle kann als Langnut ausgebildet sein. Dies ermöglicht einen Aufbau des Kerns ausschließlich aus Kühllamellen, da die Langnut nicht nur in der Lamellenebene, sondern auch in einer Richtung orthogonal zu dieser von Lamellenmaterial umgeben ist und somit im Kern eine Kühllamelle auch als in der Lamellenstapelrichtung erste oder/und letzte Lamelle vorgesehen sein kann.
Jedoch ist durch eine Verwendung von Langnuten als Kühlmittelkanalausnehmung der für eine Kühlmittelströmung bereitstehende Strömungsquerschnitt begrenzt. Dementsprechend ist die pro Zeiteinheit maximal durch die Kühlmittelbahn durchleitbare Menge an Kühlmittel gering. Der durch den Kern fließende Kühlmittelstrom kann dadurch erhöht werden, dass die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung als Langloch, d.h. die Kühllamelle durchsetzend, ausgebildet ist. Dann kann etwa durch Aufeinanderlegen mehrerer Kühllamellen ein Kühlmittelkanal beliebigen Querschnitts erzeugt werden. Außerdem kann ein Langloch besonders einfach, etwa durch Stanzen aus einem Lamellenblech, erzeugt werden.
Zum Abtransport einer möglichst großen Wärmemenge ist es vorteilhaft, wenn das in der wenigstens einen Kühlmittelkanalausnehmung strömende Kühlmittel möglichst lange in Kontakt mit dem es umgebenden Lamellenmaterial ist. Eine verlängerte Kontaktzeit wird beispielsweise erreicht, wenn das Langloch oder die Langnut in der Lamellenebene mehrfach abgewinkelt, vorzugsweise mäanderförmig, ausgebildet ist.
Zur Sicherstellung einer eindeutigen Lagebeziehung benachbarter Lamellen zueinander in dem den Kern bildenden Lamellenpaket kann in konstruktiv besonders einfach zu realisierender Art und Weise ein die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung umgebender Lamellenabschnitt zumindest abschnittsweise zur Festlegung der Kühllamelle in dem Lamellenpaket ausgebildet sein. Durch die korrekte Lagebeziehung benachbarter Lamellen in dem Lamellenpaket wird die Dichtigkeit des von Kühlmittel durchströmten Kerns verbessert. Die Ausbildung des Lamellenabschnitts zur Festlegung der Kühllamellen in dem Lamellenpaket kann beispielsweise durch Vorsehen einer Nut auf einer Seite (Nut-Seite) des Kühllamellenabschnitts und durch Vorsehen einer Feder bzw. allgemein eines Vorsprungs auf der der Nut- Seite gegenüberliegenden Seite des Kühllamellenabschnitts erreicht werden. So kann der Vorsprung der einen Lamelle im Lamellenpaket in die Nut der benachbarten Lamelle eingreifen, wodurch eine weiter verbesserte Dichtwirkung erreichbar ist.
Eine andere, besonders einfach herzustellende und daher bevorzugte Ausführungsform weist wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, die im paketierten Zustand von einem Durchsetzungselement durchsetzt ist. Auch eine Ausbildung einer Nut am Außenrand der Lamellen des Lamellenpakets, in welche im paketierten Zustand ein Vorsprung eingreift, stellt eine mit einfachen Mitteln realisierbare Stapelhilfe dar. Dadurch kann ebenfalls eine definierte Lagebeziehung der Lamellen zueinander erreicht werden. Die Durchgangsöffnungen oder Randnuten können auch zusätzlich zu der oben genannten Nut- und Federausbildung vorgesehen sein
Besonders vorteilhaft kann die Kühllamelle derart ausgebildet sein, dass der die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung umgebende Lamellenabschnitt wenigstens eine in die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung ragende Nase mit einer Durchgangsöffnung aufweist. Die in die Kühlmittelkanalausnehmung ragende Nase bildet dann ein Strömungshindernis, welches von einem Kühlmittel umströmt werden muss, so dass bei entsprechender Ausbildung bzw. Anordnung mehrerer Nasen der Strömungsweg des Kühlmittels durch die Kühlmittelkanalausnehmung verlängert und somit die vom Kühlmittel aufgenommene und abgeführte Wärmemenge erhöht werden kann.
Die Kühlmittelkanalausnehmungen der einzelnen im Kern vorgesehenen Kühllamellen können zumindest abschnittsweise miteinander strömungstechnisch in Reihe verbunden sein, was im störungsfreien Betrieb bewirkt, dass jede vorhandene Kühllamelle tatsächlich von Kühlmittel durchströmt wird. Eine bei einer Reihenanordnung von Kühllamellen möglichst große abgeführte Wärmemenge kann dann beispielsweise durch eine mäanderförmige Strömungsführung des Kühlmittels durch den Kern erreicht werden. Konstruktiv lässt sich dies mit geringem Aufwand unter Vermeidung oder zumindest Reduzierung einer Schwächung der Magnetfeldverstärkungsfunktion des Kerns dadurch verwirklichen, dass in dem Kern in Stapelrichtung des Lamellenpakets Kühllamellen zwischen Kernlamellen angeordnet sind und die wenigstens eine Verbindungsöffnung einer ersten Kernlamelle bezüglich der wenigstens einen Verbindungsöffnung einer in Stapelrichtung des Lamellenpakets unmittelbar folgenden zweiten Kernlamelle, welche durch wenigstens eine Kühllamelle von der ersten Kernlamelle getrennt ist, in einer Lamellenebenenrichtung versetzt angeordnet ist. Bei dieser Anordnung werden in der Stapelrichtung aufeinander folgende Kühllamellen oder Kühllamellen-Teilpakete in zueinander entgegengesetzten Richtungen von Kühlmittel durchströmt.
Zur Erzielung langer Strömungswege und damit großer abführbarer Wärmemengen ist die wenigstens eine Verbindungsöffnung der einen Kernlamelle zu der wenigstens einen Verbindungsöffnung der in Stapelrichtung folgenden Lamelle vorzugsweise im Wesentlichen in Lamellen-Längsrichtung, besonders bevorzugt zu entgegengesetzten Endbereichen des Kerns hin versetzt.
In dem Kern können in Stapelrichtung des Lamellenpakets Kernlamellen-Teilpakete vorgesehen sein, um die Magnetfeld leitende Wirkung des Kerns zu erhöhen. In diesem Fall können die wenigstens eine Verbindungsöffnung der Kernlamellen eines Kernlamellen-Teilpakets wenigstens einen Durchgangskanal zur Durchleitung von Kühlmittel bilden. Durch das Bilden von Kernlamellen-Teilpaketen kann außerdem ein definierter Abstand von durch Kühllamellen oder Kühllamellen-Teilpaketen gebildeten Kühlzonen eingestellt werden. Somit können die Kühlzonen in für eine Wärmeentnahme aus dem Kern unter gleichzeitiger Beibehaltung der das Magnetfeld leitende Wirkung des Kerns optimalen Bereichen des Kerns angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich können in dem Kern Kühllamellen zumindest abschnittsweise in strömungstechnischer Parallelschaltung vorgesehen sein. Dadurch kann eine Kühlung des Kerns selbst dann aufrecht erhalten werden, wenn einzelne Kühlmittelkanalausnehmungen durch eine Verschmutzung des Kühlmittels verstopft oder verschlossen sein sollten. Konstruktiv lässt sich die Parallelschaltung von Kühlmittelströmungen in Kühllamellen unter Vermeidung einer übermäßigen Schwächung der Magnetfeldverstärkungswirkung des Kerns dadurch erreichen, dass Kernlamellen jeweils wenigstens zwei Verbindungsöffnungen aufweisen, wobei wenigstens eine als Kühlmittelzufuhr- und wenigstens eine weitere als Kühlmittelabfuhr-Verbindungsöffnung vorgesehen ist.
In einem solchen Fall wird der Kern ähnlich einem Heizkörper durchströmt, d.h. eine der wenigstens zwei Verbindungsöffnungen in den Kernlamellen bilden einen Kühlmittel zuführenden Durchgangskanal und eine andere der wenigstens zwei Verbindungsöffnungen der Kernlamellen bildet einen Kühlmittel abführenden Durchgangskanal. Zwischen den beiden Durchgangskanäle liegen strömungstechnisch parallel geschaltete Kühlmittelkanalausnehmungen von Kühllamellen, welche die Durchgangskanäle zu einer Kühlmittelbahn verbinden.
Zur Einstellung eines gewünschten Kühlmittelkanalquerschnitts im Kern kann dieser Kühllamellen-Teilpakete umfassen.
Die Fertigung des als Lamellenpaket gebildeten Kerns kann dadurch in vorteilhafter Weise vereinfacht sein, dass Kühllamellen und Kernlamellen die gleiche Dicke und vorzugsweise das gleiche Material aufweisen und besonders bevorzugt aus den gleichen Lamellenrohlingen gefertigt sind. Dann ist es möglich, aus dem gleichen Ausgangsmaterial bzw. dem gleichen Halbzeug sowohl Kühllamellen als auch Kernlamellen zu erzeugen.
Zwar können die Wickelspulen in beliebliger Art und Weise am Kern angeordnet sein, solange wenigstens ein Wickelspulenabschnitt einer Wickelspule wenigstens einer Seite des Kerns zugewandt ist. Bevorzugt umgeben die Wickelspulen den Kern jedoch derart, dass ihre jeweiligen Wicklungsebenen zur Kernlängsrichtung im Wesentlichen orthogonal orientiert sind. Diese Anordnung ist kostengünstiger in der Herstellung insbesondere auf Grund der Möglichkeit des Einsatzes vorgewickelter Spulen. Vorzugsweise sind zwischen benachbarten Wickelspulen Polzahnscheiben angeordnet.
Um den Zusammenhalt des Kerns als Lamellenpaket zusätzlich zur Verklebung zu verbessern kann dieser wenigstens eine von einem Spannmittel durchsetze Durchgangsöffnung aufweisen. Ein einfaches aber effektives Spannmittel ist eine Schraube-Mutter-Kombination. Diese umfasst allgemein erhältliche und leicht zu beschaffende kostengünstige Normteile.
Zur Befestigung des Stators an einem Untergrund kann an den Kern wenigstens ein Statorfuß montiert sein. Dabei ist es hinsichtlich einer niedrigen Anzahl von zur Bildung des Stators benötigten Bauteilen vorteilhaft, wenn das Spannmittel von einer den Kern im Wesentlichen in Stapelrichtung durchsetzenden Kopfschraube und dem Statorfuß gebildet ist, in welchen die Kopfschraube eingedreht ist.
Zur Zuführung und zur Abführung von Kühlmittel zu dem Kern hin bzw. von diesem weg kann an diesem wenigstens eine Kühlmittelzufuhr- und wenigstens eine Kühlmittelabfuhrleitung angeschlossen sein. Als Anschlussstellen der genannten Leitungen bieten sich Kernlamellen-Verbindungsöffnungen an. Diese sind ohnehin vorhanden und befinden sich in Fluid leitender Verbindung mit den Kühllamellen, so dass ein Anschluss an Verbindungsöffnungen mit dem geringsten Montageaufwand erfolgen kann.
Als Kühlmittel kann bevorzugt ein flüssiges Kühlmittel, wie etwa ein Kühlöl verwendet werden, welches besonders gute konvektive Wärmetransporteigenschaften aufweist. Es kann jedoch auch daran gedacht sein, ein Gas als Kühlmittel zu verwenden, welches bei der Durchströmung von geringen Strömungsquerschnitten in den Kühlmittelkanalausnehmungen einen geringeren Strömungswiderstand zu überwinden hat als ein flüssiges Kühlmittel.
Ein leicht zu transportierender Stator, welcher überdies gut gegen äußere Einflüsse geschützt ist, kann dadurch erhalten werden, dass eine Baueinheit aus Kern, Wickelspulen, vorzugsweise wenigstens einem Statorfuß, wenigstens einer Kühlmittelzufuhrleitung und wenigstens einer Kühlmittelabfuhrleitung, vorzugsweise einschließlich von Polzahnscheiben, von einem Statorgehäuse umgeben und in diesem durch ausgehärtete Gießmasse festgelegt ist.
Zum Zwecke einer einfachen Montage kann das Statorgehäuse durch eine Statorschale und eine diese bedeckenden Statorschalendeckel gebildet sein. Die Baueinheit kann dann einfach in die Statorschale eingelegt und durch anschließendes Einfüllen von Gießmasse an der Statorschale festgelegt werden.
In das Statorgehäuse müssen die elektrischen Anschlussleitungen für die dort aufgenommenen Wickelspulen zugeführt werden. Dabei kann einer unerwünschten Beschädigung durch an den elektrischen Leitungen angreifende Zugkräfte durch Vorsehen einer Zugentlastungsvorrichtung an dem Statorgehäuse entgegengewirkt werden. Um eine unnötige Komplexität im Aufbau des Stators zu vermeiden, kann die wenigstens eine Kühlmittelzufuhrleitung und die wenigstens eine Kühlmittelabfuhrleitung durch die wenigstens eine Zugentlastungsvorrichtung geführt sein. Somit sind auch die Kühlmittelleitungen oder deren Anschlussstellen am Kern vor einer Beschädigung durch Zugkräfte geschützt.
Neben den Eisenverlusten im Kern wurden eingangs auch die Kupferverluste in den Wicklungen angesprochen. Die Erwärmung des erfindungsgemäßen Stators kann daher weiter dadurch reduziert werden, dass die ausgehärtete Gießmasse die Baueinheit zumindest abschnittsweise mit Innenwandbereichen des Statorgehäuses verbindet, wobei das von der Baueinheit und der ausgehärteten Gießmasse eingenommene Raumvolumen kleiner als das von dem Statorgehäuse begrenzte Innenraumvolumen ist, so dass im Inneren des Statorgehäuses ein Freiraum als Durchflussraum für ein Kühlmittel verbleibt, durch welchen ein Kühlmittel durchleitbar ist.
Bisher ist es üblich, die Statorschale vollständig, d.h. bis zum Öffnungsrand der Statorschale mit Gießmasse aufzufüllen und dann mit dem Statorschalendeckel abzudecken. Es hat sich jedoch gezeigt, dass es ohne eine funktionsbeeinträchtigende Einbuße an Steifigkeit und Stabilität des Stators möglich ist, im Inneren des Statorgehäuses einen Freiraum als Durchflussraum für ein Kühlmittel zu belassen. Durch diesen ist ein Kühlmittel durchleitbar, welches Wärme konvektiv aus dem Statorgehäuse abführt.
Grundsätzlich ist es möglich, das Kühlmittel lediglich über eine Oberfläche der im Statorgehäuse ausgehärteten Gießmasse strömen zu lassen. In diesem Falle können die Wickelspulen vollständig von Gießmasse bedeckt sein. Zwar wird hier eine besonders hohe Stabilität des Stators erreicht, jedoch muss Wärme von den Wickelspulen durch die in der Regel schlecht Wärme leitende Gießmasse (dabei handelt es sich gewöhnlich um gießbare Kunststoffe mit entsprechend niedriger Wärmeleitfähigkeit) zum Kühlmittel geleitet werden. Im Hinblick auf die pro Zeiteinheit abführbare Wärmemenge ist es daher vorteilhafter, wenn Kühlabschnitte der Wickelspulen derart in den Durchflussraum ragen oder diesen durchsetzen, dass sie in Kontakt mit dem Kühlmittel bringbar sind.
Bei einem aus Statorschale und Statorschalendeckel gebildeten Statorgehäuse bildet aus Gründen einer einfachen Montierbarkeit des Stators an einem Untergrund sowie der Minimierung des magnetischen Luftspalts in der Regel der Boden der Statorschale die läufernahe Seite des Stators, da der Boden (vorzugsweise GFK mit ca. 1 mm Wandstärke) zumeist dünner ist als der Deckel (wegen der erforderlichen mechanischen Festigkeit, vorzugsweise mit ca. 2 mm – 3 mm Wandstärke).
Durch ein Einfüllen der Gießmasse vom Boden der Statorschale bis zu einer Höhe unterhalb der Statorschalenöffnung derart, dass jeweils ein Teil der um die läuferferne Seite des Kerns herumgeführten Wickelspulenabschnitte nicht eingegossen ist und diese somit in dem zwischen Gießmassenoberfläche und Statorschalendeckelgebildeten Durchflussraum liegende Kühlabschnitte bilden, können einerseits die einer Statorschaleninnenwand gegenüberliegenden Wickelspulenabschnitte sicher an dieser durch Gießmasse festgelegt und ein Stator mit großer Steifigkeit erzeugt werden. In diesem Falle können, abgesehen von den um die läuferferne Seite des Kerns herumgeführten Wickelspulenabschnitten, an den seitlichen Innenwänden und am Boden der Statorschale Wickelspulenabschnitte anliegen und durch Gießmasse mit diesen verbunden sein. Andererseits kann ein nicht oder nur wenig zur Stabilität und Steifigkeit des Stators beitragender Wickelspulenabschnitt zur Wärmeabgabe an das Kühlmittel genutzt werden.
Der Kern kann zu Verlängerung seiner Standzeit sicher dadurch vor Umwelteinflüssen geschützt sein, dass er an allen seinen Längsseiten, vorzugsweise auch an seinen Stirnflächen, von Gießmasse umgeben ist.
Die Wärmemenge, die von dem Kühlmittel pro Zeiteinheit von den Wickelspulen abgeführt werden kann, ist von der Fläche der Wickelspulen abhängig, die in Kontakt mit dem Kühlmittel bringbar ist. Diese kann dadurch wesentlich erhöht werden, dass Giesmasse lediglich in einem wandnahen Bereich von Innenwänden des Statorgehäuses aufgetragen ist, so dass zumindest ein Teil von zu Innenwänden des Statorgehäuses hinweisenden Wickelspulenabschnitten von Gießmasse benetzt ist und zumindest ein Teil von zum Kern hinweisenden Wickelspulenabschnitten oder/und von zwischen Innenwänden des Statorgehäuses verlaufenden Wickelspulenabschnitten als Kühlabschnitte in den Durchflussraum ragt oder diesen durchsetzt. Der Auftrag von Gießmasse lediglich in Wandnähe der Statorschaleninnenwände führt zu einem ausreichend steifen und robusten Stator. Der resultierende Stator bietet ein sehr großes Durchflußraumvolumen zur Kühlung des Stators durch ein den Durchflussraum durchströmendes Kühlmittel.
Weiterhin ist es wichtig, das Kühlmittel mit einem möglichst geringen Strömungswiderstand durch den Stator an dem wenigstens einen Kühlabschnitt der Wickelspulen vorbei zu leiten. Der Strömungswiderstand kann zumindest im Bereich des wenigstens einen Statorfußes dadurch reduziert sein, dass dieser im Bereich des Durchflussraums einen Abschnitt verringerten Querschnitts aufweist.
Wie bereits beschrieben wurde, sind Statoren zur Ausnutzung des magnetischen Flusses in der Regel mit Polzahnscheiben zwischen entlang der Kernlängsrichtung benachbarten Wickelspulen versehen. Diese können ebenfalls durch Verringerung des Strömungsquerschnitts im Inneren des Statorgehäuses ein erhebliches Strömungshindernis für das Kühlmittel darstellen. Um diese Behinderung der Kühlmittelströmung möglichst gering zu halten, können die Polzahnscheiben Durchtrittsöffnungen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Polzahnscheiben zur Vereinfachung ihrer Herstellung auch derart gestaltet sein, dass sie Durchtrittsöffnungen mit dem Gehäuse oder/und mit dem Kern bilden.
Eine solche Durchtrittsöffnung kann mit dem Gehäuse besonders einfach dadurch gebildet sein, dass wenigstens ein Durchtritts-Außenrandabschnitt der Polzahnscheiben einem Durchtritts-Innenwandabschnitt des Statorgehäuses mit Abstand gegenüberliegt, wobei der Durchtritts-Außenrandabschnitt bezüglich diesem benachbarter Außenrandabschnitte zurückgesetzt ist oder/und ein Krümmungsradius des Durchtritts-Außenrandabschnitts einen anderen Wert aufweist als ein Krümmungsradius des Durchtritts-Innenwandabschnitts. Die unterschiedlichen Krümmungsradien von Innenwandabschnitten der Statorschale und diesen gegenüberliegenden Außenrandabschnitten der Polzahnscheiben führen zu Spalten, durch die Kühlmittel strömen kann.
Eine Durchtrittsöffnung mit dem Kern kann dagegen einfach dadurch gebildet sein, dass wenigstens ein Durchtritts-Innenrandabschnitt der Polzahnscheiben Durchtritts-Außenwandabschnitten des Kerns mit Abstand gegenüberliegen, wobei der Durchtritts-Innenrandabschnitt bezüglich diesem benachbarten Außenrandabschnitten zurückgesetzt ist oder/und ein Krümmungsradius des Durchtritts-Außenrandabschnitts einen anderen Wert aufweist als ein Krümmungsradius des Durchtritts-Innenwandabschnitts.
Da die Polzahnscheiben in unmittelbarem und damit wärmeleitendem Kontakt mit dem Kern stehen, können die Polzahnscheiben auch zur Kühlung des Kerns verwendet werden. Zudem ergibt sich auch eine gewisse elektromagnetische Erwärmung der Polzahnscheiben selbst. Es wird daher vorgeschlagen, wenigstens einen Teil der Polzahnscheiben mit wenigstens einer Kühlmittelbahn zur Polzahnscheibenkühlung zu versehen.
Die Polzahnscheiben können mit inneren Kühlkanälen versehen sein durch Ausbilden eines Teils der Polzahnlamellen mit inneren Ausnehmungen ähnlich den Lamellen des Kern. Besonders einfach und daher bevorzugt ist es jedoch, wenn man ausnutzt, dass die Polzahnscheiben mit ihrem Außenumfang flächig an dem Statorgehäuse anliegen. Zur Bildung der Kühlkanäle genügt es daher, die Polzahnscheiben jeweils mit Außennuten zu versehen, da diese durch das Statorgehäuse nach außen hin abgeschlossen werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellt dar:
1 einen schematischen Längschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Stators gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 einen Schnitt entlang Linie II–II in 1;
3 einen Schnitt entlang Linie III–III in 1;
3A einen teilweisen Schnitt entlang Linie IIIA–IIIA in 3;
4 einen Schnitt entlang Linie IV–IV in 1;
5 einen schematischen Längschnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine Ansicht eines Schnitts entlang Linie VI–VI in 5;
7 eine Explosionsansicht einer ersten Ausführungsform von den Kern des Stator von 1 und 5 bildenden Lamellen; sowie
8 eine Explosionsansicht einer zweiten Ausführungsform von den Kern des Stator von 1 und 5 bildenden Lamellen.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Stator allgemein mit 10 bezeichnet. Der Stator weist ein Statorgehäuse 12 mit einer Statorschale 14 und einem eine der Öffnung 15 der Statorschale 14 abdeckenden Statorschalendeckel 16 auf. Der Statorschalendeckel 16 ist mit der Statorschale 14 durch eine um die Statorschale 14 nahe ihrer Öffnung 15 umlaufende Kleberaupe 18 verklebt.
In dem Statorgehäuse befindet sich eine Baueinheit 20, welche einen in 1 nicht sichtbaren Kern, den Kern umgebende Wickelspulen 22, zwischen benachbarten Wickelspulen angeordnete Polzahnscheiben 24 und mit dem Kern verschraubte, zur Statorschalenöffnung 15 hin verlaufende Statorfüße 26 umfasst.
An dem Statorschalendeckel 16 sind zwei Zugentlastungsvorrichtungen 28 und 30 vorgesehen, durch die nicht dargestellte elektrische Leitungen zu den Wickelspulen 22 der Baueinheit 20 geführt sind. Durch die in 1 linke Zugentlastungsvorrichtung 28 ist eine Kühlmittelzufuhrleitung 32 geführt, durch welche ein Kühlmittel in eine in dem Kern vorgesehene Kühlmittelbahn eingeleitet wird. Durch die in 1 rechte Zugentlastungsvorrichtung 30 ist eine Kühlmittelabfuhrleitung 34 geführt, durch welche Kühlmittel von der Kühlmittelbahn im Kern zu einem nicht dargestellten Kühlmittelbehälter oder einem nicht dargestellten Wärmetauscher (Kühler) abgeführt wird.
Weiter sind an dem Statorschalendeckel 16 ein zwischen den Zugentlastungsvorrichtungen 28 und 30 vorgesehener Kühlmitteleinlaß 36 und zwei in je einem Längsendbereich des Statorschalendeckels 16 Kühlmittelauslässe 38 und 40 vorgesehen. Durch den Kühlmitteleinlaß 36 wird in einen Freiraum 42 im Inneren des Statorgehäuses 12 ein Kühlmittel eingeleitet, welches den Freiraum 42 durchströmt, dabei Wärme aufnimmt und schließlich bei den Kühlmittelauslässen 38 und 40 den Stator 10 wieder verlässt. In 1 geben schwarze Pfeile beispielhaft eine mögliche Strömungsführung des Kühlmittels in dem Freiraum 42 des Statorgehäuses 12 an.
In 1 ist die läufernahe bzw. einem nicht dargestellten Läufer zugewandte Seite der Statorschale 14 mit 14a bezeichnet. Diese wird von dem orthogonal zur Zeichenebene der 1 liegenden Boden 14d der Statorschale 14 gebildet. Die im Inneren des Statorgehäuses 12 nahe der läufernahen Seite 14a der Statorschale 14 dargestellte Strömung kann dabei dergestalt sein, dass eine Kühlmittelströmung von links nach rechts, wie sie auf der linken Seite des Stators 10 von 1 eingezeichnet ist, sich in einer vor der Zeichenebene der 1 liegenden Ebene ausbildet, während sich die auf der rechten Seite des Stators 10 eingezeichnete Strömung von rechts nach links in einer hinter der Zeichenebene liegenden Ebene ausbilden kann. Alternativ kann in einem der Pakete aus Polzahnscheiben 24 ein Kanal 44 vorgesehen sein, durch welchen das Kühlmittel von der läufernahen zur läuferfernen Seite der Baueinheit 20 zurückströmen kann. Ein derartiger Kanal ist in 1 strichliniert dargestellt.
Die Wickelspulen 22 umgeben den Kern, wobei ihre zur Zeichenebene der 1 orthogonale Wicklungsebene WE orthogonal zur Längsrichtung L des Kerns orientiert ist. Dadurch kann eine besonders große Anzahl von Wickelspulen 22 an dem Kern derart angeordnet sein, dass die Richtung des sich in dem von den Wickelspulen 22 umgebenden Raum ausbildenden Magnetfelds zur Längsrichtung L des Kerns parallel ist. Dies führt zu einer effektiven Nutzung des Kerns.
2 zeigt einen Querschnitt durch den Stator 10 von 1 längs der in 1 gezeigten Linie II–II.
In 2 ist ein aus Kühllamellen 66 und Kernlamellen 68 aufgebauter Kern 48 zu sehen. Die Lamellen 66 und 68 weisen Durchgangslöcher 49 bzw. 50 auf, durch die eine Kopfschraube 52 hindurchgeführt und in eine Gewindebohrung 54 des Statorfußes 26 eingedreht ist. Die Kopfschraube 52 und der Stator 26 bilden ein Spannmittel, durch das die Lamellen 66 und 68 zusammengehalten werden. Der Freiraum 42 ist in drei strömungstechnisch mit einander kommunizierende Teil-Freiräume unterteilt: ein erster Teil-Freiraum 42a ist begrenzt durch den Statorschalendeckel 16 und die läuferferne Seite der Baueinheit 20. Ein zweiter Teil-Freiraum 42b ist begrenzt durch läufernahe Innenwandabschnitte der Statorschale 14 und läufernahe Randabschnitte 24e der Polzahnscheiben 24 bzw. läufernahe Randabschnitte 22b der Wickelspulen 22 (siehe auch 4). Ein dritter Teil-Freiraum 42c ist gebildet durch einen Durchtritts-Innenrandabschnitt 24a der Polzahnscheiben 24 und einem Außenwandabschnitt 48a des Kerns 48. In dem Freiraum 42c ist auch der Kopf 52a der Schraube 52 aufgenommen.
Zur Festlegung der Baueinheit 20 in dem Gehäuse 12 ist an den Innenwänden der Statorschale 14 eine Gießmasse 56 aufgetragen. Die Gießmasse 56 ist nur in einem wandnahen Bereich der Innenwände und des Bodens der Statorschale 14 vorgesehen, wobei die Gießmasse 56 sowohl an den Wickelspulen 22 als auch an den Außenrandabschnitten 24b, 24c und 24d der Polzahnscheiben 24, welche an Innenwänden 14c, 14d und 14e der Statorschale 14 anliegen, anhaftet und diese somit an den Innenwänden 14c, 14d und 14e der Statorschale 14 festlegt. Beispielsweise liegt die Polzahnscheibe 24 von 2 mit ihren geraden Außenrandabschnitten 24b und 24c an den Innenseitenwänden 14c und 14e der Statorschale 14 an und liegt mit ihrem geraden Außenrandabschnitt 24d am Boden 14d der Statorschale 14 an.
Ein erster Durchtritts-Außenrandabschnitt 24e der Polzahnscheibe 24 liegt einem ersten gekrümmten Durchtritts-Innenwandabschnitt 14b der Statorschale 14 gegenüber. Auf Grund der unterschiedlichen Krümmung der beiden Abschnitte – der Durchtritts-Außenrandabschnitt weist einen sehr kleinen Krümmungsradius auf, der gerade Durchtritts-Außenrandabschnitt 24e dagegen einen unendlich großen Krümmungsradius – ist im Teil-Freiraum 42b eine Durchtrittsöffnung 25 geschaffen.
Alternativ kann der Durchtritts-Außenrandabschnitt der Polzahnscheibe 24 entsprechend dem Durchtritts-Außenrandabschnitt 24e' (siehe in 2 rechts) mit einem größeren, jedoch endlich großen, Krümmungsradius als der ihm gegenüberliegende Durchtritts-Innenwandabschnitt 14b' der Statorschale 14 ausgebildet sein.
Anzumerken ist, dass der Statorfuß 26 im Bereich seines Schaftes 26a einen Abschnitt 58 geringeren Querschnitts aufweist, um für das Kühlmittel einen möglichst großen Strömungsquerschnitt im Teil-Freiraum 42a bereitzustellen.
In den 3 und 3A ist im Wesentlichen eine zur Polzahnscheibe 24 von 2 alternative Polzahnscheibe 24" dargestellt. Anstelle von Durchtritts-Außenrandabschnitten, welche, wie in 1 gezeigt ist, zusammen mit der Innenwandabschnitten der Statorschale 14 bzw. einer darauf aufgetragenen ausgehärteten Schicht an Gießmasse 56 eine Durchtrittsöffnung bilden, sind in der Polzahnscheibe 24" Durchtrittsöffnungen 25" vorgesehen, durch die Kühlmedium hindurch treten kann.
Da die Polzahnscheiben 24 mit dem Kern 48 unmittelbaren Kontakt haben, können die Polzahnscheiben 24 auch zur zusätzlichen Kühlung des Kern 48 herangezogen werden. Um die Kontaktfläche mit dem Kühlfluid zu vergrößern, können die Polzahnscheiben 24 daher jeweils mit einem inneren Kanalsystem versehen sein, durch den das Kühlfluid strömt. Der einfachheithalber kann man die die Polzahnscheiben 24 an drei Seiten berührende Statorschale 14 zur Begrenzung derartiger Kühlkanäle verwenden. Als Beispiel zeigen die 3 und 3A zwei seitliche Nuten 24a und 24b, die sich in 3 von oben nach unten erstrecken und die durch entsprechende Breitenreduzierung einiger innerer Polzahnscheibenbleche erzielt werden. Beide Längsnuten 24a und 24b werden nach außen hin durch die Statorschale 14 begrenzt, wobei in 3A noch die vergleichsweise dünne Schicht von Gießmasse 56 an der Innenseite der Statorschale 14 erkenntbar ist.
Anstelle jeweils einer Nut 20a bzw. 20b an den beiden Polzahnscheibenseiten können auch mehrere Nuten eingearbeitet sein. Auch können die beiden einander gegenüberliegenden Nuten durch eine Nut im Bodenbereich der Statorschale miteinander verbunden sein.
In 4 ist ein Schnitt entlang Linie IV–IV von 1 durch eine Wickelspule 22 gezeigt. Die dort dargestellte Polzahnscheibe 24 entspricht der in 2 gezeigten, wobei die Polzahnscheibe 24 von 4 Durchtritts-Außenrandabschnitte 24e' aufweist, welche einen größeren Krümmungsradius als die ihnen gegenüberliegenden Durchtritts-Innenwandabschnitte 14b aufweisen.
In 4 bildet der läuferferne Abschnitt 22a der Wickelspule 22 einen ersten Kühlabschnitt derselben, welcher im Teil-Freiraum 42a von Kühlmittel umströmt und dadurch gekühlt wird. Ein zweiter Kühlabschnitt 22b der Wickelspule 22 ist gebildet durch die zu den zweiten Teil-Freiräumen 42b hinweisenden Wickelspulenabschnitte 22b. Ein dritter Kühlabschnitt 22c der Wickelspule 22 ist im Bereich des dritten Freiraums 42c gebildet. Es handelt sich dabei um einen zur läufernahen Seite des Kerns 48 hinweisenden Wickelspulenabschnitt 22c.
In 5 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stators im Längschnitt schematisch abgebildet. In 5 sind gleiche Bauteile wie in 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch vermehrt um die Zahl 100. Die in 5 gezeigte Ausführungsform wird im Folgenden nur insoweit beschrieben werden, als sie sich von der in 1 gezeigten unterscheidet. Im Übrigen wird auf die Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen.
Der wesentliche Unterschied zwischen der Ausführungsform von 5 zu der in 1 Gezeigten besteht darin, dass bei dem Stator 110 der zweiten Ausführungsform Gießmasse vom Boden 114a der Statorschale 114 bis zu einer Höhe H in die Statorschale 114 eingefüllt wurde. Dadurch ist lediglich ein einziger Freiraum 142 nahe des Statorschalendeckels 116 auf der läuferfernen Seite des Kerns vorhanden. Der Statorschalendeckel 116 weist nahe seines einen Längsendes einen Kühlmitteleinlaß 136 auf, durch den Kühlmittel in den Freiraum 142 eingeleitet wird. Nahe des anderen Längsendes des Statorschalendeckels 116 ist ein Kühlmittelauslaß 140 vorgesehen, durch den Kühlmittel aus dem Freiraum 142 abgeführt wird. Durch diese Anordnung von Kühlmitteleinlaß 136 und Kühlmittelauslaß 140 kann sicher gestellt werden, dass das Kühlmittel den Freiraum 142 möglichst über seine gesamte Länge durchströmt und dabei Wärme von den Wicklungen aufnimmt.
In 6 ist ein Querschnitt längs der Linie VI–VI von 5 dargestellt. Dort ist zu erkennen, dass der strichliniert angedeutete, den Freiraum 142 durchsetzende Wickelspulenabschnitt 122a der einzige Kühlabschnitt der Wickelspule 122 ist. Dieser wird von Kühlmittel umströmt und gibt dabei Wärme an dieses ab.
Es ist weiter zu erkennen, dass die Einfüllhöhe H derart gewählt ist, dass der Kern 148 vollständig von Gießmasse 156 umgeben ist. Dadurch ist der Kern 148 gut gegen Umwelteinflüsse, wie z. B. Feuchtigkeit, geschützt.
In 7 ist der Aufbau der Kerne 48 oder 148 der beiden in den 1 bis 6 gezeigten Stator-Ausführungsformen dargestellt. 7 zeigt drei Kernlamellen-Teilpakete 60, 62 und 64, zwischen welchen Kühllamellen 66 angeordnet sind.
Die Kernlamellen 68 (s. Kernlamellen-Teilpaket 60) und die Kühllamellen 66 weisen die gleiche Dicke auf. Aus Gründen der Anschaulichkeit sind jedoch einzelne Kernlamellen in den Kernlamellenpaketen 60, 62 und 64 nicht dargestellt, sondern lediglich im Kernlamellen-Teilpaket 60 an dessen in 7 rechtem Rand angedeutet.
Stellvertretend für die gleichartig ausgebildeten Kernlamellen wird im Folgenden die im Kernlamellen-Teilpaket oben liegende Kernlamelle 68 beschrieben:
Die Kernlamelle 68 weist drei Durchgangslöcher 50 auf, welche durch eine Schraube, wie etwa die Schraube 52 in 2, im montierten Zustand durchsetzt wird. Darüber hinaus weist die Kernlamelle 68 zwei Verbindungsöffnungen 70 und 72 auf, wobei die Verbindungsöffnung 72 der Kühlmittelzufuhr von Kühlmittel zu den Kühllamellen 66 hin und die Verbindungsöffnung 70 zur Kühlmittelabfuhr von den Kühllamellen 66 weg dient. Die Verbindungsöffnungen 70 und 72 des Kernlamellenteilpakets 60 sind koaxial angeordnet und bilden im paketierten Zustand einen Durchgangskanal 74 bzw. 76.
Die Kernlamellen 68 aller Kernlamellen-Teilpakete 60, 62 und 64 weisen in Stapelrichtung S verlaufende im paketierten Zustand mit einander fluchtende Nuten 77, 79 am Außenrand an den Längsendbereichen der langen Seitenränder 78 und 80 auf. Diese Nuten 77, 79 dienen der Aufnahme zweier Keile, um die gestapelten Lamellen relativ zueinander in einer eindeutigen Lage zu fixieren.
Die Kühllamelle 66 weist eine als Langloch 82 ausgebildete Kühlmittelkanalausnehmung auf, welche sich im Wesentlichen in Lamellenlängsrichtung erstreckt. Die z.B. durch Wasserstrahlschneiden erzeugten Langlöcher 82 sind von einem Lamellenmaterialabschnitt 84 umgeben, von welchem aus drei Nasen 86 in das Langloch 82 hinein ragen. Die Nasen 86 weisen Durchgangslöcher 49 auf, welche im montierten Zustand mit den Durchgangslöchern 50 der Kernlamellen 68 fluchten und durch die gleiche Schraube 52 durchsetzt werden.
Das oberste Kernlamellen-Teilpaket 64, welches in montiertem Zustand das läufernächste ist, weist als oberste Lamelle 90 eine Decklamelle 90 auf, die im Wesentlichen der Kernlamelle 68 entspricht. Im Gegensatz zur Kernlamelle 68 weist die Decklamelle 90 jedoch keine Verbindungsöffnungen auf. An der Decklamelle 90 liegt in montiertem Zustand der Schraubenkopf 52a der die Durchgangsöffnungen 50 und 49 durchsetzenden Schrauben auf.
Der in 7 gezeigte Kern wird ähnlich einem Heizkörper durchströmt, d.h. Kühlmittel tritt durch die Verbindungsöffnungen 72 ein, strömt parallel durch die Langlöcher 82, in 7 beispielsweise von rechts nach links, zur Kühlmittelabfuhrseite hin und wird durch die Verbindungsöffnungen 70 abgeführt.
In 8 ist eine zweite Ausführungsform eines Kerns mit einer darin vorgesehenen Kühlmittelbahn dargestellt. Gleiche Bauteile und Elemente wie in 7 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch vermehrt um die Zahl 200. Die Ausführungsform der 8 wird nur insoweit erläutert, als sie sich von der in 7 Gezeigten unterscheidet.
Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform wird Kühlmittel durch den Durchgangskanal 276 des Kernlamellen-Teilpakets 260 hindurch zu der in 8 unteren Kühllamelle 266 geleitet. In der Kühlmittelkanalausnehmung der in 8 unteren Kühllamelle 266 strömt das Kühlmedium vom rechten zum linken Längsende der Kühllamelle. Bei dem in 8 untersten Kernlamellen-Teilpaket 260 ist im Gegensatz zu der Ausführungsform von 7 an dem Längsende (linkes Längsende in 8), welches dem den Durchgangskanal 276 aufweisenden Längsende entgegengesetzt ist, keine Verbindungsöffnung vorgesehen. Dagegen ist in dem zwischen der unteren und der oberen Kühllamelle 266 gelegenen Kernlamellen-Teilpaket 262 ein Durchgangskanal 292 in dem in 8 linken Längsendbereich des Kernlamellen-Teilpakets 262 vorgesehen, d.h. der Durchgangskanal 292 ist orthogonal zur Verbindungsöffnung-Durchströmungsrichtung D mit möglichst großem Versatz zum Durchgangskanal 276 des in Stapelrichtung S vorhergehenden Lamellen-Teilpakets 260 angeordnet.
In der in 8 oberen Kühllamelle 266 strömt das Kühlmittel in der Kühlmittelkanalausnehmung 282 im Vergleich zur Kühlmittelströmungsrichtung der unteren Kühllamelle 266 in der entgegengesetzten Richtung. Die Kühlmittelkanalausnehmung 282 der oberen Kühllamelle 266 ist an ihrem rechten Längsende über die Kühlmittelkanalausnehmung der unteren Kühllamelle 266 hinausreichend ausgeführt. Das Kühlmittel wird von der oberen Kühllamelle 266 durch einen Durchgangskanal 294 weggeführt, welcher in dem Kernlamellen-Teilpaket 262 in Strömungsverbindung mit der Kühlmittelkanalausnehmung 282 der oberen Kühllamelle 266 durch fluchtende Übereinanderanordnung von Verbindungsöffnungen einzelner Kernlamellen gebildet ist. An diesen Durchgangskanal 294 schließt sich an der unteren Kühllamelle 266 eine Durchgangsöffnung 296 und an dem unteren Kernlamellen-Teilpaket ein Durchgangskanal 274 an. An die Durchgangskanäle 274 und 276 des Kernlamellen-Teilpakets 260 können, wenn es sich dabei um das in Stapelrichtung S erste Kernlamellen-Teilpaket handelt, die Kühlmittelkanalzufuhr- bzw. die Kühlmittelkanalabfuhrleitung angeschlossen sein.
Bei dem in 8 gezeigten Ausführungsform handelt es sich im Gegensatz zu der in 7 Gezeigten, bei welcher die Kühlmittelkanalausnehmungen 82 der Kühllamellen parallel durchstörmt werden, um eine strömungstechnische Reihenschaltung der im Kern vorhandenen Kühllamellen.

Claims

Stator für einen Linearmotor oder Lineargenerator, umfassend: – einen Kern (48; 148), und – eine Mehrzahl von Wickelspulen (22; 122), welche mit jeweils wenigstens einem Wickelspulenabschnitt wenigstens einer Seite des Kerns (48; 148) zugewandt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kern (48; 148) wenigstens eine Kühlmittelbahn (74, 76, 82; 274, 276, 282, 292, 294, 296) zur Kühlung des Kerns (48; 148) vorgesehen ist.
Stator für einen Linearmotor oder Lineargenerator nach Anspruch 1, wobei der Kern (48; 148) als Lamellenpaket aus ferromagnetischen Lamellen (66, 68; 266, 268) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Lamellen (66, 68; 266, 268) als Kühllamellen (66; 266) ausgebildet ist, welche jeweils wenigstens eine zumindest abschnittsweise in der Lamellenebene verlaufende und zumindest in der Lamellenebene von Lamellenmaterial (84; 284) umgebene Kühlmittelkanalausnehmung (82; 182) aufweisen.
Stator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein anderer Teil der Lamellen (66, 68; 266, 268) als massive Kernlamellen (68) ausgebildet ist, wobei die Kernlamellen (68) wenigstens eine Verbindungsöffnung (70, 72; 270, 272) zur Kühlmittelzufuhr oder -abfuhr zu den Kühllamellen (66; 266) hin beziehungsweise von diesen weg aufweisen.
Stator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung (82; 282) als Langloch (82) oder Langnut ausgebildet ist.
Stator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Langloch (82; 282) oder die Langnut in der Lamellenebene mehrfach abgewinkelt, vorzugsweise mäanderförmig, ausgebildet ist.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung (82; 282) umgebender Lamellenabschnitt (84; 284) zumindest abschnittsweise zur Festlegung der Kühllamelle (66; 266) in dem Lamellenpaket ausgebildet ist.
Stator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung (82; 282) umgebende Lamellenabschnitt (84; 284) wenigstens eine in die wenigstens eine Kühlmittelkanalausnehmung (82; 282) ragende Nase (86; 286) mit einer Durchgangsöffnung (49; 249) aufweist.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelbahn in Stapelrichtung (S) des Lamellenpakets zumindest abschnittsweise mäanderförmig durch den Kern (48; 148) geführt ist.
Stator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kern (48; 148) in Stapelrichtung (S) des Lamellenpakets Kühllamellen (66) zwischen Kernlamellen (60, 62, 64, 68; 260, 262, 264, 268) angeordnet sind und die wenigstens eine Verbindungsöffnung (272) einer ersten Kernlamelle (268) bezüglich der wenigstens einen Verbindungsöffnung (292) einer in Stapelrichtung (S) des Lamellenpakets unmittelbar folgenden zweiten Kernlamelle (bei 262), welche durch wenigstens eine Kühllamelle (266) von der ersten Kernlamelle (268) getrennt ist, in einer Lamellenebenenrichtung, vorzugsweise im Wesentlichen in Lamellen-Längsrichtung, besonders bevorzugt zu entgegengesetzten Endbereichen des Kerns (48; 148) hin, versetzt angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kern (48; 148) in Stapelrichtung (S) des Lamellenpakets Kernlamellen-Teilpakete (60, 62, 64; 260, 262, 264) vorgesehen sind, wobei die wenigstens eine Verbindungsöffnung (70, 72; 270, 272) von Kernlamellen (68; 268) eines Kernlamellen-Teilpakets (60; 260, 262) wenigstens einen Durchgangskanal (74, 76; 274, 276, 292, 294) bilden.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kern (48) Kühlmittelkanalausnehmungen (82) von Kühllamellen (66) zumindest abschnittsweise in strömungstechnischer Parallelschaltung angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Kernlamellen (68; 268) jeweils wenigstens zwei Verbindungsöffnungen (70, 72; 272, 274) aufweisen, wobei wenigstens eine (72) als Kühlmittelzufuhr- und wenigstens eine weitere (70) als Kühlmittelabfuhr-Verbindungsöffnung vorgesehen ist.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (48; 148) Kühllamellen-Teilpakete umfasst.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Kühllamellen (66; 266) und Kernlamellen (68; 268) die gleiche Dicke und vorzugsweise das gleiche Material aufweisen und besonders bevorzugt aus den gleichen Lamellenrohlingen gefertigt sind.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelspulen (22; 122) den Kern (48; 148) derart umgeben, dass ihre jeweiligen Wicklungsebenen (WE) zur Kernlängsrichtung (L) im Wesentlichen orthogonal orientiert sind, wobei vorzugsweise zwischen benachbarten Wickelspulen (22; 122) Polzahnscheiben (24; 124) angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 6 oder 7, gewünschtenfalls mit weiteren Merkmalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (48; 148) wenigstens eine von einem Spannmittel (52, 26; 152, 126), wie etwa einer Schrauben-Mutter-Kombination, durchsetzte Durchgangsöffnung (49, 50; 149, 150; 249, 250) aufweist.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Kern (48; 148) wenigstens ein Statorfuß (26; 126) montiert ist.
Stator nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannmittel (52, 26; 152, 126) von einer den Kern (48; 148) im Wesentlichen in Stapelrichtung (S) durchsetzenden Kopfschraube (52; 152) und dem Statorfuß (26; 126) gebildet ist, in welchen die Kopfschraube (52; 152) eingedreht ist.
Stator nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kern (48; 148), vorzugsweise über Kernlamellen-Verbindungsöffnungen (74, 76; 274, 276), wenigstens eine Kühlmittelzufuhr- und wenigstens eine Kühlmittelabfuhrleitung angeschlossen ist.
Stator nach Anspruch 19, gewünschtenfalls mit weiteren Merkmalen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Baueinheit (20; 120) aus Kern (48; 148), Wickelspulen (22; 122), vorzugsweise wenigstens einem Statorfuß (26; 126), wenigstens einer Kühlmittelzufuhrleitung (32; 132) und wenigstens einer Kühlmittelabfuhrleitung (34; 134), vorzugsweise einschließlich von Polzahnscheiben (24; 124), von einem Statorgehäuse (12; 112) umgeben und in diesem durch ausgehärtete Gießmasse (56; 156) festgelegt ist.
Stator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (12; 112) durch eine Statorschale (14; 114) und eine diese bedeckenden Statorschalendeckel (16; 116) gebildet ist.
Stator nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (12; 112) mit wenigstens einer Zugentlastungsvorrichtung (28, 30; 128, 130) ist, für die wenigstens eine Kühlmittelzufuhrleitung (32; 132) und die wenigstens eine Kühlmittelabfuhrleitung (34; 134), und/oder die elektrischen Leitungen versehen ist.
Stator nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgehärtete Gießmasse (56; 156) die Baueinheit (20; 120) zumindest abschnittsweise mit Innenwandbereichen (14c, 14e) des Statorgehäuses (12; 112) verbindet, wobei das von der Baueinheit (20; 120) und der ausgehärteten Gießmasse (56; 156) eingenommene Raumvolumen kleiner als das von dem Statorgehäuse (12; 112) begrenzte Innenraumvolumen ist, so dass im Inneren des Statorgehäuses (12; 112) ein Freiraum (42, 42a, 42b, 42c; 142) als Durchflussraum (42, 42a, 42b, 42c; 142) für ein Kühlmittel verbleibt, durch welchen ein Kühlmittel durchleitbar ist.
Stator nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlabschnitte (22a, 22b, 22c; 122a) der Wickelspulen (22; 122) derart in den Durchflussraum (42, 42a, 42b, 42c; 142) ragen oder diesen durchsetzen, dass sie in Kontakt mit dem Kühlmittel bringbar sind.
Stator nach Anspruch 24 unter Rückbeziehung auf Anspruch 21 und 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine läufernahe Seite des Kerns dem Boden (114d) der Statorschale (114) und eine läuferferne Seite des Kerns der Statorschalenöffnung (15; 115) zugewandt sind, wobei Gießmasse (56; 156) vom Boden (114d) der Statorschale (114) aus bis zu einer Höhe (H) unterhalb der Statorschalenöffnung (115) derart eingefüllt ist, dass jeweils wenigstens ein Teil der um die läuferferne Seite des Kerns (148) herumgeführten Wickelspulenabschnitte (122a) die Kühlabschnitte (122a) bilden.
Stator nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (148) an allen seinen Längsseiten, vorzugsweise auch an seinen Stirnflächen, von Gießmasse (156) umgeben ist.
Stator nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass Gießmasse (56) lediglich in einem wandnahen Bereich von Innenwänden (14c, 14e) des Statorgehäuses (12) aufgetragen ist, so dass zumindest ein Teil von zu Innenwänden (14c, 14e) des Statorgehäuses (12) hinweisenden Wickelspulenabschnitten von Gießmasse (56) benetzt ist und zumindest ein Teil von zum Kern (48) hinweisenden Wickelspulenabschnitten (22c) oder/und von zwischen Innenwänden (14c, 14e) des Statorgehäuses (12) verlaufenden Wickelspulenabschnitten (22a) als Kühlabschnitte (22a, 22c) in den Durchflussraum (42c) ragt oder diesen durchsetzt.
Stator nach einem der Ansprüche 20 bis 27 unter Rückbeziehung auf Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Statorfuß (26) einen Abschnitt (58) verringerten Querschnitts im Bereich des Durchflussraums (42a) aufweist.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen entlang dem Kern verlaufenden Wickelspulenabschnitten benachbarter Wickelspulen (22; 122) Polzahnscheiben (24; 124) angeordnet sind, welche Durchtrittsöffnungen (25") aufweisen oder/und Durchtrittsöffnungen (25, 25') mit dem Statorgehäuse (12) oder/und mit dem Kern (48) bilden.
Stator nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchtritts-Außenrandabschnitt (24e, 24e') der Polzahnscheiben (24) einem Durchtritts-Innenwandabschnitt (14b, 14b') des Statorgehäuses (12) mit Abstand gegenüberliegt, wobei der Durchtritts-Außenrandabschnitt (24e, 24e') bezüglich diesem benachbarter Außenrandabschnitte zurückgesetzt ist oder/und ein Krümmungsradius des Durchtritts-Außenrandabschnitts (24e, 24e') einen anderen Wert aufweist als ein Krümmungsradius des Durchtritts-Innenwandabschnitts (14b, 14b').
Stator nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Durchtritts-Innenrandabschnitt (24a) der Polzahnscheiben (24) Durchtritts-Außenwandabschnitten des Kerns (48) mit Abstand gegenüberliegen, wobei der Durchtritts-Innenrandabschnitt (24a) bezüglich diesem benachbarter Außenrandabschnitte zurückgesetzt ist oder/und ein Krümmungsradius des Durchtritts-Außenrandabschnitts einen anderen Wert aufweist als ein Krümmungsradius des Durchtritts-Innenwandabschnitts.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel flüssig, vorzugsweise ein Kühlöl, ist.
Stator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Polzahnscheiben mit wenigstens einer Kühlmittelbahn zur Polzahnscheiben-Kühlung versehen ist.
Stator nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelbahn von einer Außennut (24a, 24b) der Polzahnscheiben 24 gebildet ist.