EP4029117A1

EP4029117A1 - Elektrische maschine mit einer bestimmten positionierung verschiedener vertiefungen an einem nass laufenden stator

Info

Publication number: EP4029117A1
Application number: EP20767965.5A
Authority: EP
Inventors: Michael Marsetz; Christian Ludwig
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-09-10
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-07-20
Also published as: CN114365388A; US20220286002A1; WO2021047729A1; DE102019124256A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse (2), einem fest in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Stator (3) und einem relativ zu dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4), wobei der Stator (3) ein aus mehreren stanztechnisch ausgebildeten Blechsegmenten (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) zusammengesetztes Blechpaket (6) sowie einen mit dem Blechpaket (6) verbundenen Drahtwicklungsbereich (7) aufweist und jedes Blechsegment (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) an seiner radialen Außenseite (8) zumindest eine durch die stanztechnische Herstellung mit erzeugte radiale Vertiefung (9a, 9b, 9c, 9d) aufweist, und wobei ein Kühlmittelleitkanal (11) unmittelbar durch einen Außenumfang (10) des Blechpaketes (6) begrenzt ist, wobei eine Vertiefung (9a) eines ersten Blechsegmentes (5a) entlang des Außenumfangs (10) derart relativ zu einer Vertiefung (9b) eines, unmittelbar an dem ersten Blechsegment (5a) anliegenden, zweiten Blechsegmentes (5b) beabstandet ist, dass die Vertiefung (9a) des ersten Blechsegmentes (5a) durch eine Stirnseite (12) des zweiten Blechsegmentes (5b) zumindest teilweise axial abgedeckt ist.

Description

Elektrische Maschine mit einer bestimmten Positionierung verschiedener Vertiefungen an einem nass laufenden Stator

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine zum Antrieb eines (rein elektrischen oder hybriden) Kraftfahrzeuges, wie eines Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutz fahrzeuges, mit einem Gehäuse, einem fest in dem Gehäuse aufgenommenen Stator und einem relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor, wobei der Stator ein aus mehreren stanztechnisch ausgebildeten Blechsegmenten zusammengesetztes Blechpaket sowie einen mit dem Blechpaket verbundenen Drahtwicklungsbereich auf weist und jedes Blechsegment an seiner radialen Außenseite zumindest eine durch die stanztechnische Herstellung mit erzeugte radiale Vertiefung aufweist, und wobei ein Kühlmittelleitkanal unmittelbar durch einen Außenumfang des Blechpaketes be grenzt ist.

Gattungsgemäße elektrische Maschinen sind aus dem Stand der Technik bereits hin länglich bekannt. Für eine beispielhafte Ausführung einer elektrischen Maschine T ge mäß dem Stand der Technik wird auf die Fig. 13 verwiesen. Bei der Herstellung des in dieser elektrischen Maschine T eingesetzten Stator 3‘ kommt es zur Bildung mehrerer in Längsrichtung des Stators 3’durchgänig verlaufender Kerben. Es hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass diese Kerben als Sammelrinne für das im Betrieb über den Außenumfang des Stators 3‘ fließende Kühlmittel dienen und das Kühlmittel folg lich axial umleiten. Dies hat den Nachteil, dass die radial innerhalb dieser Kerben lie genden Bereiche des Stators gar nicht oder nur unzureichend gekühlt werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik be kannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Kühlung einer elektrischen Ma schine zur Steigerung des Wirkungsrades zu verbessern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Vertiefung eines ersten Blech segmentes entlang des Außenumfangs derart relativ zu einer Vertiefung eines, unmit- telbar an dem ersten Blechsegment anliegenden, zweiten Blechsegmentes beab- standet ist, dass die Vertiefung des ersten Blechsegmentes durch eine Stirnseite des zweiten Blechsegmentes zumindest teilweise axial abgedeckt ist.

Durch eine solche Verteilung der Vertiefungen der unterschiedlichen Blechsegmente wird es dem im Betrieb den Außenumfang entlang fließende Kühlmittel deutlicher er schwert axial abzufließen. Somit gelangt ein größerer Teil an Kühlmittel an die unter halb der Vertiefung liegenden Bereiche des Stators. Dadurch wird die abgeführte Wär memenge erhöht und die elektrische Maschine leistungsfähiger.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Besteht das erste Blechsegment aus einem einzigen Einzelblech oder mehreren zu einem Teilpaket übereinander gestapelten Einzelblechen und/oder besteht das zweite Blechsegment aus einem einzigen Einzelblech oder mehreren zu einem Teilpaket übereinander gestapelten Einzelblechen, ist der Montageaufwand des Stators weiter optimiert.

Dabei ist es zudem zweckmäßig, wenn das zumindest eine Einzelblech aus einem Elektroblech gebildet ist. Das zumindest eine Einzelblech hat bevorzugt eine Dicke von weniger als 1 mm.

Um das Kühlmittel noch effektiver am axialen Abfließen zu hindern, ist es zudem von Vorteil, wenn ein ebenfalls mit einer Vertiefung versehenes drittes Blechsegment vor handen ist, das auf einer dem zweiten Blechsegment abgewandten axialen Seite des ersten Blechsegmentes anliegt, wobei die Vertiefung des dritten Blechsegmentes ent lang des Außenumfangs derart relativ zu der Vertiefung des ersten Blechsegmentes beabstandet ist, dass die Vertiefung des ersten Blechsegmentes durch eine Stirnseite des dritten Blechsegmentes axial abgedeckt ist. Auch in diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das dritte Blechsegment auf einem einzigen Einzelblech oder mehreren zu einem Teilpaket übereinandergestapel- ten Einzelblechen besteht.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Einzelbleche der unterschiedlichen Blech segmente als Gleichteile ausgebildet sind, wobei das zumindest eine Einzelblech des ersten Blechsegmentes relativ zu dem zumindest einen Einzelblech des zweiten Blechsegmentes verdreht ist. Dadurch wird der Herstellaufwand für das Blechpaket möglichst gering gehalten.

Ist jedes Blechsegment gar mit mehreren (vorzugsweise vier) entlang des Umfangs (ungleichmäßig) verteilt angeordneten Vertiefungen ausgestattet, wobei jede Vertie fung des jeweiligen Blechsegmentes entlang des Umfangs beabstandet zu den einzel nen Vertiefungen des unmittelbar angrenzenden Blechsegmentes angeordnet ist, wer den die unterschiedlichen durch die stanztechnische Herstellung bedingten Vertiefun gen geschickt in Umfangsrichtung relativ zueinander positioniert. Dadurch wird die Kühlmittelverteilung weiter verbessert.

Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn in das Blechpaket mehrere entlang des Um fangs verteilte (axiale) erste Durchgangslöcher eingebracht sind, wobei die zumindest eine Vertiefung des ersten Blechsegmentes einen größeren Abstand entlang des Au ßenumfangs zu dem ersten Durchgangsloch aufweist als die zumindest eine Vertie fung des zweiten Blechsegmentes. In dem jeweiligen Einzelblech sind somit vorzugs weise mehrere Vertiefungen eingebracht, wovon zumindest zwei, weiter bevorzugt drei, dieser Vertiefungen unterschiedliche Abstände zu den ihnen an nächstliegenden Durchgangslöchern aufweisen. Dadurch erfolgt eine geschickte ungleichmäßige Ver teilung der Vertiefungen entlang des Außenumfangs.

In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn die zumindest eine Vertiefung des ersten Blechsegmentes einen größeren Abstand entlang des Außenumfangs zu dem ihr nächstgelegenen Durchgangsloch aufweist als die zumindest eine Vertiefung des dritten Blechsegmentes. Sind mehr als drei Blechsegmente, vorzugsweise fünf oder sechs Blechsegmente vor handen, die weiter bevorzugt jeweils aus einem mehrere Einzelbleche aufweisenden Teilpaket bestehen, lässt sich der Stator besonders leistungsfähig umsetzen.

Des Weiteren ist es für die Verteilung des Kühlmittels von Vorteil, wenn die Vertiefung des jeweiligen Blechsegmentes eine Tiefe (radiale Erstreckung) aufweist, die weniger als 60%, weiter bevorzugt weniger als 50%, ihrer Breite (Erstreckung entlang des Au ßenumfangs) misst. Dadurch wird die Haftungsneigung / die Ansammlungsneigung des Kühlmittels innerhalb der jeweiligen Vertiefung weiter herabgesenkt.

In anderen Worten ausgedrückt, ist eine erfindungsgemäße Positionierung von Ker ben an nass-laufenden Statoren zur Gewährleistung der Kühlung realisiert. Prinzipiell sind zwei Lösungsansätze vorgeschlagen, um die Ölverteilung entlang der Außen kante des Blechpakets zu verbessern. Eine Möglichkeit ist es, kontinuierlich längs ver laufende Kerben durch eine ungleichmäßige Verteilung der Kerben (/ Vertiefungen) an der Außenkante während des Stanzprozesses des Bleches zu vermeiden, indem nach dem Stanzprozess eine Verdrehung des Bleches beim Zusammenbau folgt, um iso lierte Vertiefungen statt der längs verlaufenden Kerben zu erzielen. Durch ein Optimie ren der Position dieser Kerben kann die Fluidführung in Richtung der Mitte des Au ßenumfangs des Blechpaketes verbessert werden. Ein weiterer Lösungsansatz ist es, die Kerben flacher und breiter zu gestalten, um ein Ansammeln von Kühlmittel sowie das Entstehen von Kapillarkräften in den Kerben zu vermeiden.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele gezeigt sind.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Bereichs einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel, in der ein Außenumfang eines Stators gut zu erkennen ist, Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der elektrischen Maschine, ähnlich zu Fig.

1, wobei zusätzlich Pfeile zur Veranschaulichung einer Fließrichtung des im Betrieb über den Außenumfang geleiteten Kühlmittels eingezeichnet sind,

Fig. 3 eine perspektivische Detaildarstellung des in Fig. 2 mit „III“ gekennzeichne ten Bereiches,

Fig. 4 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine,

Fig. 5 eine Detailansicht des in Fig. 4 mit „V“ gekennzeichneten Bereichs,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines eine Vertiefung aufweisenden Umfangsbereichs eines Einzelbleches, wie es in dem in den Fign. 1 bis 5 gezeigten Stator eingesetzt ist,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines in den Fign. 1 bis 5 eingesetzten Blechpaketes des Stators,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines in einer elektrischen Maschine nach ei nem zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzten Blechpaketes, das nunmehr mit vier Durchgangslöchern statt den in dem ersten Ausführungsbeispiel vorhandenen drei Durchgangslöchern ausgestattet ist,

Fig. 9 eine Vorderansicht eines zur Bildung des Blechpaketes des ersten Ausfüh rungsbeispiels verwendeten Einzelbleches,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines Blechpaketes eines nach einem drit ten Ausführungsbeispiel ausgebildeten Stators, das sich hinsichtlich der Verteilung und Anordnung der Vertiefungen am Außenumfang des Blech paketes gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des Blechpaketes aus Fig. 10, wobei nun zusätzlich Pfeile zum Veranschaulichen der Fließrichtung des im Betrieb entlang des Außenumfangs geführten Kühlmittels dargestellt sind, Fig. 12 eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Blechrohlings mit dem seitens seiner Außenkontur angedeuteten Einzelblechs, sowie

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Maschine nach dem Stand der Technik.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver sehen. Des Weiteren können die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Aus führungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.

Mit Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 in ihrem prinzipiellen Auf bau veranschaulicht. Die mit Fig. 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel ausgebil dete elektrische Maschine 1 ist in ihrem Betrieb bevorzugt als eine Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Die elektrische Maschine 1 weist ein Gehäuse 2 auf, das in Fig. 1 geschnitten dargestellt ist. In dem Gehäuse 2 ist ein Stator 3 gehäu sefest angebracht. Radial innerhalb des ringförmigen Stators 3 ist wiederum ein Rotor 4 der elektrischen Maschine 1 angeordnet. Der Rotor 4 ist relativ zu dem Stator 3 ver drehbar gelagert und mit einer entsprechenden Welle des Kraftfahrzeuges im Betrieb weiter verbunden.

Eine Drehachse des Rotors 4 ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 17 angedeutet. Die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial, radial sowie entlang eines Um fangs / in Umfangsrichtung beziehen sich auf diese Drehachse 17. Demnach ist die axiale Richtung eine Richtung entlang der Drehachse 17, eine radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse 17 sowie eine Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer koaxial zu der Drehachse 17 verlaufende Kreislinie bzw. einer um die Drehachse 17 herum verlaufende Umfangslinie.

Der Stator 3 weist, wie in Fig. 7 näher dargestellt, ein Blechpaket 6 als Grundkörper auf. Dieses Blechpaket 6 besteht aus mehreren übereinander gestapelten, als Gleich teile ausgebildeten Einzelblechen 13. In dieser Ausführung sind die Einzelbleche 13, die jeweils mit einer Dicke von weniger als 1 mm ausgeformt sind, nicht einzeln zu er kennen, sondern der Einfachheit halber zusammengefasst zu Teilpaketen 14 darge stellt. Insgesamt sind in dieser Ausführung beispielhaft sechs Teilpakete 14 darge stellt, wobei jedes Teilpaket 14 mehrere einzelne Einzelbleche 13 (vorzugsweise die gleiche Anzahl an Einzelblechen 13) aufweist und als Blechsegment 5a, 5b, 5c, 5d,

5e, 5f nachfolgend bezeichnet ist.

Ein Einzelblech 13 ist auch exemplarisch in Fig. 9 zu erkennen. Das Einzelblech 13 weist eine ringförmige Erstreckung auf. Das Einzelblech 13 weist zu seiner radialen Innenseite hin mehrere radial verlaufende Schlitze 18 auf, durch die im fertig montier ten Zustand des Stators 3 mehrere Drahtwicklungen eines Drahtwicklungsbereichs 7 verlaufen. Radial außerhalb der Schlitze 18 verläuft ein ringförmiger in Umfangsrich tung durchgängiger Ringbereich 19. Der Ringbereich 19 ist zu seiner radialen Außen seite hin wiederum mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Durch gangslöchern 16a, 16b, 16c versehen. In dem letztendlich fertig gestapelten Zustand des Blechpaketes 6 sind die jeweiligen Durchgangslöcher 16a, 16b, 16c der unter schiedlichen Einzelbleche 13 in axialer Richtung fluchtend zueinander ausgerichtet, um, wie auch in Fig. 4 zu erkennen, über Befestigungsmittel 20 (Schrauben) mit dem Gehäuse 2 fest verbunden zu werden.

In Verbindung mit Fig. 12 ist die konkrete Ausformung des jeweiligen Einzelbleches 13 gezeigt. In Fig. 12 ist ein Blechrohling 21 in Form eines Blechbandes 22 / Coils zu er kennen. Aus diesem Blechband 22 wird das Einzelblech 13 herausgestanzt, von dem in Fig. 12 eine radiale Außenkontur / Außenseite 8 als Stanzkante vorgezeichnet ist. Bei einem Stanzvorgang wird auf typische Weise das Einzelblech 13 nur größtenteils aus dem Blechband 22 herausgestanzt. An mehreren mit dem Bezugszeichen 23 markierten Punkten hängt das Einzelblech 13 dann noch an dem restlichen Blechroh ling 21 fest. Erst im Anschluss wird das Einzelblech 13 dann vollständig herausge trennt. Bei diesem Fleraustrennen entstehen in dem Einzelblech 13 entsprechende Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d in Form von Einkerbungen / Kerben, die in Umfangsrich tung verteilt angeordnet sind. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Punkte 23 in Fig. 12 zur Verdeutlichung des allgemeinen Ausformvorgangs willkürlich eingezeichnet sind und nicht der erfindungsgemäßen Verteilung, wie sie dann näher in Verbindung mit den Fign. 1 bis 5 und 7 dargestellt ist, entspricht.

Zurückkommend auf Fig. 1 ist des Weiteren der Drahtwicklungsbereich 7 als ringför miger Bereich schematisch dargestellt. Der Drahtwicklungsbereich 7 steht zu beiden axialen Seiten des Blechpaketes 6 über dieses hinaus und schließt sich im Wesentli chen radial innerhalb des Ringbereiches 19 an.

In Fig. 1 gehen die verschiedenen Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d der Einzelbleche 13 aus den gemeinsamen Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d eines Blechsegmentes 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f hervor. Die Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d sind an dem jeweiligen Blechseg ment 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f ungleichmäßig über den Umfang verteilt, d. h. in unter schiedlichen Winkelabständen in Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse 17 verteilt angeordnet. Dies wird auch in Fig. 9 deutlich: Demnach ist eine erste Vertie fung 9a mit einem ersten Abstand a von dem ihr entlang eines Außenumfangs 10 des Blechpaketes 6 nächstgelegenen ersten Durchgangsloch 16a beabstandet ausgebil det. Eine zweite Vertiefung 9b ist mit einem zweiten Abstand b zu dem ihr nächstlie- genden zweiten Durchgangsloch 16b angeordnet. Eine dritte Vertiefung 9c ist mit ei nem dritten Abstand c zu dem ihr nächstliegenden dritten Durchgangsloch 16c positio niert. Die vierte Vertiefung 9d ist mit einem vierten Abstand d zu dem ihr nächstliegen den ersten Durchgangsloch 16a beabstandet. In dieser Ausführung sind der erste Ab stand a und der vierte Abstand d gleich gewählt. Der zweite Abstand b und der dritte Abstand c unterscheiden sich voneinander sowie von den Abständen a und d.

Während die Einzelbleche 13 desselben Blechsegmentes 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f mit ih ren Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d jeweils axial fluchtend zueinander ausgerichtet sind, sind die verschiedenen Blechsegmente 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f relativ zueinander ver dreht angeordnet. Diese verdrehte Anordnung führt dazu, wie in Fig. 1 wiederum zu erkennen, dass eine erste Vertiefung 9a eines ersten Blechsegment 5a in Umfangs richtung / entlang des Außenumfangs 10 beabstandet zu der zweiten Vertiefung 9b des zweiten Blechsegmentes 5b sowie beabstandet zu den Vertiefungen 9a, 9b, 9c,

9d eines dritten Blechsegmentes 5c angeordnet ist. Demnach ist die erste Vertiefung 9a des ersten Blechsegmentes 5a zu ihren beiden axialen Seiten hin durch eine jewei lige Stirnseite 12, 15 des zweiten Blechsegmentes 5b bzw. des dritten Blechsegmen tes 5c abgeschlossen. Dadurch ergibt sich eine axial abgeschlossene erste Vertiefung 9a im Sinne einer Wanne, wie auch in Verbindung mit den Fign. 2 und 3 gut zu erken nen. In dieser ersten Vertiefung 9a sammelt sich dann ein im Betrieb entlang des Au ßenumfangs 10 geleitetes Kühlmittel, das nicht direkt von dem Grund der ersten Ver tiefung 9a zu den axialen Seiten der ersten Vertiefung 9a hin herausläuft. Diese An ordnung der ersten Vertiefung 9a des ersten Blechsegmentes 5a trifft auch auf die weiteren Vertiefungen 9b, 9c, 9d zu. Auch die Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d der weiteren Blechsegmente 5b, 5c und 5d sind auf diese Weise axial abgeschlossen. Lediglich die an den axialen Enden angeordneten Blechsegmente 5e und 5f sind zu einer axialen Seite hin geöffnet. Aus den Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d der fünften und sechsten Blechsegmente 5e und 5f strömt das Kühlmittel weiter auf die radiale Außenseite des Drahtwicklungsbereiches 7.

Mit Fig. 5 wird ein durch das Gehäuse 2 verlaufender Zuführkanal 24 des das Kühlmit tel unmittelbar an dem Blechpaket 6 entlangleitenden Kühlmittelleitkanals 11 veran schaulicht. Ein von der Außenseite des Gehäuses 2 in den Innenraum eintretendes Kühlmittel wird durch den zwischen dem Außenumfang 10 und dem Gehäuse 2 gebil deten Kühlmittelleitkanal 11 unmittelbar an dem Blechpaket 6 entlang geführt, sodass der Stator 3 unmittelbar nass laufend / direkt flüssigkeitsgekühlt ist.

In Fig. 6 ist eine bevorzugte Form der jeweiligen Vertiefung 9a, 9b, 9c, 9d dargestellt. Hierbei wird deutlich, dass jede Vertiefung 9a, 9b, 9c, 9d mit ihren umfangsseitigen Rampenflächen 25a, 25b einen flachen / stumpfen Winkel bildet. Insbesondere weist jede Vertiefung 9a, 9b, 9c, 9d eine Tiefe (radiale Erstreckung) auf, die weniger als die Hälfte einer Breite, d. h. einer umfangsseitigen Erstreckung, misst. Dadurch wird eine übermäßige Ansammlung an Kühlmittel im Betrieb in der Vertiefung 9a, 9b, 9c, 9d ver mieden.

In den Fign. 8, 10 und 11 sind zwei weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele der elektrischen Maschine 1 veranschaulicht. Mit diesen Figuren sind der Übersicht lichkeit halber lediglich die Blechpakete 6 des Stators 3 veranschaulicht, wobei der weitere Aufbau sowie die weitere Funktionsweise der elektrischen Maschinen 1 aus dem ersten Ausführungsbeispiel hervorgehen. Der Kürze wegen werden daher nach folgend lediglich die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fig. 8 ist ein dickeres Blechpaket 6 reali siert. Dabei sind acht Teilpakete 14 übereinander gelegt. Wie in diesem Zusammen hang zu erkennen, sind die einzelnen Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d der Blechsegmente 5a bis 5h in axialer Richtung entlang einer Zick-Zack-Linie angeordnet. Des Weiteren sind in dieser Ausführung gar vier Durchgangslöcher 16a, 16b, 16c, 16d vorgesehen.

In Verbindung mit den Fign. 10 und 11 ist zudem zu erkennen, dass die Verteilung der Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d auf andere Weise optimiert werden kann. Demnach bilden in diesem dritten Ausführungsbeispiel die einem gemeinsamen Durchgangsloch 16a, 16b, 16c, 16 nächstgelegenen Vertiefungen 9a, 9b, 9c, 9d eine Pfeilspitzenkontur nach.

In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Außenkontur so gestaltet, dass trotz der prozessbedingten Kerben der Einzelbleche 13 ein flüssiges Kühlme dium an den Flanken entlang von oben bis unten abfließen kann. Die Kerben 9a, 9b, 9c, 9d sollten dieses Kühlmedium dadurch also nicht umlenken, sodass das Kühlmittel die Flanken in axialer Richtung verlässt. Da Kerben z.B. Stanzen der Bleche unerläss lich sind, sind diese also entsprechend zu gestalten. Die Geometrie der Kerben ist in Tiefe und Winkel des Zulaufes jedoch nur bedingt veränderbar. Der Vorteil der Lösung ist die Gewährleistung der Kühlung mit flüssigem Medium ohne zusätzliche Bauteile, wie z.B. einen Kühlmantel, was sowohl den Aufwand, als auch die Kosten gering hält. In den Figuren ist die spezielle Kerbengeometrie und -anordnung im Statorblechpaket 6 zu erkennen, welche das Ablenken von Kühlflüssigkeit an den Statorflanken verhin dert. Im Sinne der erfinderischen Lösung wird sowohl die Geometrie, als auch die Po sitionierung der Kerben und der Fügeprozess insofern definiert, sodass das Kühlöl nicht axial nach außen abgeleitet wird und somit nicht mehr zur Kühlung der Flanken beiträgt. In dem Fall ist eine über die gesamte Aktivlänge durchgehende Kerbe zu ver hindern. Dies ist beim Design des Einzelbleches als auch beim Fügeprozess der Ein zelbleche zum Blechpaket zu berücksichtigen. Eine tiefe und steil zulaufende Kerbe bremst prinzipiell eine einlaufende Flüssigkeit sehr stark ab. Um möglichst wenig Öl abzufangen, muss die Kerbe möglichst flach ge staltet werden. Durch eine möglichst breite und flache zulaufende Kerbe wird ein Auf stauen des einlaufenden Kühlmittels verhindert. Außerdem werden so der Kapillaref fekt, und damit die axiale Umlenkung des Öls geschwächt. Ein zusätzlicher Vorteil ei ner flachen Kerbe ist der geringere Festigkeitsverlust, der sich in dadurch in diesem Bereich ergibt. Jedoch ist ein gewisser Zulauf und Tiefe der Kerbe aufgrund des Stanzprozesses zu gewährleisten. Deshalb lassen sich das Abfangen und die Kapil larwirkung nicht allein durch die Kerbform verhindern. Da eine axiale Ablenkung allein durch die Geometrie der Kerbe nicht verhindert werden kann, sind dahingehend zu sätzlich Vorkehrungen zu treffen, um das Ablaufen des Kühlmittels an den Stirnflä chen zu verhindern. Um ein seitliches Ablaufen der Flüssigkeit zu verhindern, ist die Kerbe über die Aktivlänge im Blechpaket unterbrochen. Durch diese Anordnung bilden sich beim Einlaufen des Öls mehrere Tropfen in den vielen Vertiefungen, die durch die axiale Bewandung ein seitliches Ablaufen verhindern. Das Sammeln und Ablaufen der Kühlflüssigkeit im vorausgegangenen Beispiel ist in den Fign. 2 und 3 zu sehen. Hier ist erkennbar, dass durch die Vielzahl an Unterbrechungen der Kerben nur noch im äußersten Bereich ein axiales Ablaufen von Flüssigkeit zu erwarten ist. Der Großteil des Öls sammelt sich in den Kerben mittig der Flanke und läuft bei weiterer Anhäu fung weiter. Insgesamt ist nur noch ein sehr geringer Verlust von Kühlflüssigkeit an der Flanke zu erwarten. Des Weiteren kann der axial an den Stirnflächen ablaufende Teil des Kühlöls zur zusätzlichen Kühlung der Kupferdrahtwicklung genutzt werden, welche sonst auf andere Weise gekühlt werden müssten. Um eine solche Anordnung von Vertiefungen im Statorblechpaket zu erreichen, sind die Kerben entsprechend im Einzelblech zu platzieren. Würden die Kerbpositionen gleichmäßig über die Außen kontur verteilt werden, so würden beim Stapeln der Einzelbleche zum Paket komplett durchgezogene Kerben entstehen. Der erste Schritt zur Lösung dieses Problems ist es die Stanzkerben 9a, 9b, 9c, 9d ungleichmäßig zu verteilen. Um nun anstelle von durchgehenden Kerben vereinzelte Vertiefungen im Blechpaket zu erhalten, ist beim Stapeln der Einzelbleche eine Verdrehung der Bleche zueinander vorzusehen. In dem Beispiel mit drei Bohrungen 16a, 16, 16c ist eine dreifache Verdrehung, also um je weils 120°, bei vier Bohrungen (Fig. 8) ist eine zweifache Verdrehung um jeweils 180° möglich. Dabei kann der Stapelvorgang beim Fügeprozess frei variiert werden. So las sen sich die Längen der Vertiefungen dadurch variieren, dass mit den Blechen zu nächst kleinere Blechpakete gleicher Orientierung gebildet werden, die im Nachgang zum Gesamtpaket zusammengefügt werden. In Fig. 3 wurden sechs kleinere Stapel gebildet und anschließend verdreht zueinander zum gesamten Statorblechpaket ge fügt. Weiterhin kann das Konzept dadurch optimiert werden, indem eine vorgegebene Stapelfolge definiert wird, um so den Kühlmittelfluss entlang der Statorflanke zu opti mieren. In Fig. 10 wurde die Stapelfolge so definiert, dass die Vertiefungen zur Stator mitte wie ein Pfeil orientiert sind. Dadurch wird gewährleistet, dass auch das ablau- fende Kühlmittel sich verstärkt zur Mitte hin verteilt.

Bezuqszeichenliste

1 elektrische Maschine

2 Gehäuse

3 Stator

4 Rotor

5a erstes Blechsegment

5b zweites Blechsegment

5c drittes Blechsegment

5d viertes Blechsegment

5e fünftes Blechsegment

5f sechstes Blechsegment

6 Blechpaket

7 Drahtwicklungsbereich

8 Außenseite

9a erste Vertiefung

9b zweite Vertiefung

9c dritte Vertiefung

9d vierte Vertiefung

10 Außenumfang

11 Kühlmittelleitkanal

12 Stirnseite des zweiten Blechsegmentes

13 Einzelblech

14 Teilpaket

15 Stirnseite des dritten Blechsegmentes

16a erstes Durchgangsloch

16b zweites Durchgangsloch 16c drittes Durchgangsloch

16d viertes Durchgangsloch

17 Drehachse

18 Schlitz

19 Ringbereich

20 Befestigungsmittel 21 Blechrohling

22 Blechband

23 Punkt

24 Zuführkanal 25a erste Rampenfläche

25b zweite Rampenfläche

Claims

Patentansprüche

1. Elektrische Maschine (1) zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, mit einem Ge häuse (2), einem fest in dem Gehäuse (2) aufgenommenen Stator (3) und einem relativ zu dem Stator (3) verdrehbar gelagerten Rotor (4), wobei der Stator (3) ein aus mehreren stanztechnisch ausgebildeten Blechsegmenten (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) zusammengesetztes Blechpaket (6) sowie einen mit dem Blechpaket (6) verbundenen Drahtwicklungsbereich (7) aufweist und je des Blechsegment (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) an seiner radialen Außenseite (8) zumindest eine durch die stanztechnische Herstellung mit erzeugte radiale Vertiefung (9a, 9b, 9c, 9d) aufweist, und wobei ein Kühlmittelleitkanal (11) un mittelbar durch einen Außenumfang (10) des Blechpaketes (6) begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vertiefung (9a) eines ersten Blechseg mentes (5a) entlang des Außenumfangs (10) derart relativ zu einer Vertiefung (9b) eines, unmittelbar an dem ersten Blechsegment (5a) anliegenden, zwei ten Blechsegmentes (5b) beabstandet ist, dass die Vertiefung (9a) des ersten Blechsegmentes (5a) durch eine Stirnseite (12) des zweiten Blechsegmentes (5b) zumindest teilweise axial abgedeckt ist.

2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blechsegment (5a) und/oder das zweite Blechsegment (5b) aus ei nem einzigen Einzelblech (13) oder mehreren zu einem Teilpaket (14) überei nander gestapelten Einzelblechen (13) besteht.

3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein ebenfalls mit einer Vertiefung (9c) versehenes drittes Blechsegment (5c) vorhanden ist, das auf einer dem zweiten Blechsegment (5b) abgewand ten axialen Seite des ersten Blechsegmentes (5a) anliegt, wobei die Vertie fung (9c) des dritten Blechsegmentes (5c) entlang des Außenumfangs (10) derart relativ zu der Vertiefung (9a) des ersten Blechsegmentes beabstandet (5a) ist, dass die Vertiefung (9a) des ersten Blechsegmentes durch (5a) eine Stirnseite (15) des dritten Blechsegmentes (5c) axial abgedeckt ist.

4. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Blechsegment (5c) aus einem einzigen Einzelblech (13) oder meh reren zu einem Teilpaket (14) übereinander gestapelten Einzelblechen (13) besteht.

5. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Einzelbleche (13) der Blechsegmente (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) als Gleichteile ausgebildet sind, wobei das zumindest eine Einzelblech (13) des ersten Blechsegmentes (5a) relativ zu dem zumindest einen Einzelblech (13) des zweiten Blechsegmentes (5b) verdreht ist.

6. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass jedes Blechsegment (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) mit mehreren ent lang des Außenumfangs (10) verteilt angeordneten Vertiefungen (9a, 9b, 9c, 9d) ausgestattet ist, wobei jede Vertiefung (9a, 9b, 9c, 9d) des jeweiligen Blechsegmentes (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) entlang des Außenumfangs (10) be- abstandet zu den einzelnen Vertiefungen (9a, 9b, 9c, 9d) des unmittelbar an grenzenden Blechsegmentes (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) angeordnet ist.

7. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass in das Blechpaket (6) mehrere entlang des Umfangs verteilte Durchgangslöcher (16a, 16b, 16c) eingebracht sind, wobei die zumindest eine Vertiefung (9a) des ersten Blechsegmentes (5a) einen größeren Abstand ent lang des Außenumfangs (10) zu dem ersten Durchgangsloch (16a) aufweist als die zumindest eine Vertiefung (9b) des zweiten Blechsegmentes (5b).

8. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass die zumindest eine Vertiefung (9a) des ersten Blechsegmentes (5a) einen größeren Abstand entlang des Außenumfangs (10) zu dem ihr nächstgelegenen Durchgangsloch (16a) aufweist als die zumindest eine Ver tiefung (9c) des dritten Blechsegmentes (5c).

9. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass mehr als drei Blechsegmente (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) vorhanden sind.

10. Elektrische Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass die Vertiefung (9a, 9b, 9c, 9d) des jeweiligen Blechsegmentes (5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f) eine Tiefe aufweist, die weniger als 60% ihrer Breite misst.