EP4186147A1 - Verfahren zur herstellung eines zwischenprodukts für eine elektrische maschine, umfassend ein statorblechpaket und einen damit verbundenen gehäuseteil des gehäuses - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines zwischenprodukts für eine elektrische maschine, umfassend ein statorblechpaket und einen damit verbundenen gehäuseteil des gehäuses

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EP4186147A1
EP4186147A1 EP21748604.2A EP21748604A EP4186147A1 EP 4186147 A1 EP4186147 A1 EP 4186147A1 EP 21748604 A EP21748604 A EP 21748604A EP 4186147 A1 EP4186147 A1 EP 4186147A1
Authority
EP
European Patent Office
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stator
stator core
housing part
housing
metal alloy
Prior art date
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Pending
Application number
EP21748604.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Dieterich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo eAutomotive Germany GmbH
Original Assignee
Valeo eAutomotive Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo eAutomotive Germany GmbH filed Critical Valeo eAutomotive Germany GmbH
Publication of EP4186147A1 publication Critical patent/EP4186147A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/06—Cast metal casings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/14—Casings; Enclosures; Supports
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K5/203—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium specially adapted for liquids, e.g. cooling jackets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent

Definitions

  • a method for producing an intermediate product for an electrical machine comprising a laminated stator core and a housing part of the housing connected thereto
  • the invention relates to a method for producing an intermediate product for an electrical machine, specifically an intermediate product which comprises a laminated stator core and a housing part of a housing of the electrical machine connected thereto. Furthermore, an electrical machine with such an intermediate product and a vehicle with such an electrical machine are specified.
  • the intermediate product should be produced with relatively little technical effort and should preferably make it possible to prevent relative rotation between the laminated stator core and the housing part.
  • the object of the invention is achieved with a method for producing an intermediate product for an electrical machine, comprising the steps:
  • the stator core is e.g.
  • the metal alloy is preferably an aluminum alloy.
  • the metal alloy can also be a magnesium alloy, in particular a die-cast magnesium alloy.
  • molten metal alloy in particular a molten aluminum alloy or a molten magnesium alloy
  • an electrical machine comprising a housing with a housing part, a stator arranged in the housing with a stator lamination stack and a rotor arranged in the housing and (by means of bearings arranged in the housing) rotatably mounted therein, the intermediate product produced according to the above method being part of said housing and part of said stator and the stator lamination stack is shed with the housing part.
  • the object is also achieved by a vehicle with at least two axles, at least one of which is driven, said drive taking place at least partially or temporarily by the electric machine mentioned above.
  • the proposed method enables the intermediate product to be produced with less technical effort while at the same time having a low weight of the electric machine and at the same time avoiding relative rotation between the laminated stator core and the housing part, even with a large range of operating temperatures of the electric machine, as is the case in particular when used occurs in a vehicle.
  • temperatures of around -40°C to +100°C or even more than 180°C can occur here.
  • use of the intermediate product in an electrical machine for or in a vehicle is of particular advantage. There is generally no need to produce a fit between the laminated stator core and the housing part.
  • this can preferably have a proportion of at least 2% Si and/or 1% Mg. In this way, advantageous properties can be achieved both during casting and with regard to the strength of the housing part.
  • the laminated core of the stator only comes into direct contact with the molten metal alloy on the peripheral side. In this way, the housing part can be easily formed ge.
  • stator laminated core comes into direct contact with the molten metal alloy on the peripheral side, as well as on an annular area of a first th top surface of the stator core, which is formed by a first stator core of the stator core. It is also particularly advantageous if the stator core additionally comes into direct contact with the molten metal alloy in an annular area of a second cover surface of the stator core, which is formed by a last stator core of the stator core. In this way, the laminated core of the stator can be secured axially on one side or on two sides.
  • a peripheral deviation of the stator core from an ideal cylindrical shape and/or a peripheral surface roughness of the stator core is at least 0.1 mm.
  • a particularly good positive fit can be achieved between the laminated core of the stator and the housing part, because the molten metal, in particular the molten aluminum or molten magnesium, penetrates into the circumferential indentations or indentations and gets caught there.
  • the laminated core of the stator can have grooves running in the axial direction or running along a helical line for this purpose.
  • the molten metal alloy penetrates between the stator laminations of the laminated stator core. This further improves the positive fit between the laminated core of the stator and the housing part. This effect occurs primarily when the outer edges of the stator laminations are rounded or chamfered.
  • stator laminations are kept rather rough, so that they have a micro-serration. For example, such a micro-serration can be achieved by not removing or even provoking punching burrs. If the stator laminations are laser or plasma cut, such a toothing can be achieved by appropriate control of the laser or plasma beam. The stator laminations are then, so to speak, gear wheels with very fine teeth. It would also be conceivable, for example, to knurl the laminated stator core.
  • the laminated stator core has a temperature of between 10°C-40°C, preferably between 15°-25°C, before the molten metal alloy is introduced into the casting mold. This is particularly favorable when the electrical machine is operated in a low temperature range, since the laminated stator core does not press too hard on the housing part when the electrical machine cools down, and this can therefore be designed with thin walls.
  • the laminated stator core is heated to a temperature of 40°-180° C. before the molten metal alloy is introduced into the casting mold. This is advantageous if the electrical machine is operated in a high temperature range. This will do that Stator core in the housing part also not loose when the electric machine is heated, and a relative rotation between the stator core and the housing part can be effectively avoided.
  • FIG. 1 shows an exemplary electrical machine shown schematically in half section
  • FIG. 2 shows a first example of an intermediate product for the electrical machine
  • FIG. 3-9 manufacturing steps in the manufacture of the intermediate product
  • FIG. 10 shows an example of an intermediate product in which the laminated core of the stator is secured axially on two sides in the housing part;
  • FIG. 11 shows an example of an intermediate product with cooling channels
  • FIG. 12 shows a front view of an exemplary stator core
  • FIG. 13 is a detailed view of the outer edges of the stator laminations.
  • FIG. 14 shows an electric machine with an intermediate product of the type proposed, which is installed in a vehicle.
  • Fig. 1 shows a half section through an electrical machine 1 shown schematically.
  • the electrical machine 1 comprises a shaft 2 with a rotor 3 seated thereon, the shaft 2 being mounted rotatably about an axis of rotation A relative to a stator with the aid of (roller) bearings 4a, 4b.
  • the stator has several stator laminations 5 comprising the stator laminations 6, as well as stator windings 7 arranged in this.
  • the first bearing 4a is seated in a front bearing plate 8 and the second bearing 4b in a rear bearing plate 9.
  • the electrical machine also includes 1 a (middle) housing part 10a, which connects the front end shield 8 and the rear end shield 9 and also accommodates the laminated core 6 of the stator.
  • the front end shield 8, the rear end shield 9 and the housing part 10a form the housing 11 of the electrical machine 1, the stator core 6 with the stator windings 7 and its stator 12.
  • Fig. 2 shows an upper part of the stator core 6 and the housing part 10a, which together form an intermediate product 13a in the manufacture of the electrical machine 1, in an isolated representation.
  • a plurality of stator laminations 5 are produced (for example stamped or laser-cut) and in a second step are stacked to form a laminated stator core 6 .
  • a casting mold for the housing part 10a is provided.
  • a first casting mold part 14 is shown, which has a feed channel 15 .
  • the laminated stator core 6 is placed in the first mold part 14 of the mold.
  • a second casting mold part 16 of the casting mold is moved towards the first casting mold part 14, with the stator core 6 already being located in the first casting mold part 14.
  • the mold is closed.
  • the (entire) mold is denoted by the reference sign 17 Chen.
  • a molten aluminum alloy generally a molten metal alloy, is introduced into the casting mold 17 via the feed channel 15 .
  • the molten aluminum alloy comes into direct contact with the stator core 6.
  • the casting mold 17 is opened after the aluminum melt has solidified, which now forms the housing part 10a.
  • the intermediate product 13a is removed from the mold 17 in a step shown in FIG.
  • stator windings 7 can be attached, whereupon the resulting arrangement can be used for the further assembly of the electric machine 1.
  • the stator core 6 can be pressed together in the axial direction by closing the mold 17 or by other measures, so that the stator cores 5 lie tightly against one another when they come into contact with the molten aluminum.
  • a magnesium alloy for example, can also be used as the metal alloy.
  • stator core 6 only comes into direct contact on the peripheral side with the molten aluminum alloy or with the housing part 10a. But this is not the only one conceivable possibility. It is also conceivable that the stator core 6 comes into direct contact with the molten aluminum alloy on the circumference, as well as on an annular area of a first cover surface B of the stator core 6, which is formed by a first stator core 5a of the stator core, as shown in Fig 10 for the intermediate product 13b.
  • stator core 6 can come into direct contact with the molten aluminum alloy at an annular region of a second top surface C of the stator core 6, which is formed by a last stator core 5b of the stator core 6, as is also the case in FIG. 10 for the intermediate product 13b is shown.
  • the laminated core 6 of the stator is secured particularly well axially. Contact with the aluminum melt on only one of the top surfaces B, C is possible. The laminated core 6 of the stator is then only secured axially on one side.
  • FIG. 11 shows a further exemplary embodiment of an intermediate product 13c, in which cooling channels 18 are cast in the housing part 10c and are closed by installing an outer housing part 19 which is produced separately. It would of course also be possible for the cooling channels 18 to be provided in the outer housing part 19 .
  • the arrangement shown in FIG. 11 can be used again for the further assembly of the electrical machine 1 after the stator windings 7 have been attached. At this point it is also noted that provision can also be made here for the stator lamination stack 6 to come into contact with the molten aluminum on the first top surface B and optionally also on the second top surface C.
  • the laminated stator core 6 can be placed in the mold before the molten aluminum alloy is introduced 17 have a certain temperature.
  • the temperature of the stator core 6 can be between 15°-25°C before the molten aluminum alloy is introduced into the casting mold 17 . This is particularly favorable when the electric machine 1 tends to be operated in a low temperature range.
  • the laminated core 6 of the stator is heated to a temperature of 50°-150° C. before the molten aluminum alloy is introduced into the casting mold 17 . This is advantageous when the electric machine 1 is operated in a rather high temperature range.
  • the proposed measures result in a form fit between the laminated stator core 6 and the housing part 10a..10c. This can be improved if the stator core 6 deviates from an ideal cylindrical shape on the circumference.
  • a circumferential deviation of the laminated stator core 6 from an ideal cylindrical shape is at least 0.1 mm. It is also particularly advantageous if the circumferential surface roughness of the laminated stator core 6 is at least 0.1 mm.
  • 12 shows an example of a laminated stator core 6 in a front view, which has a plurality of peripheral grooves 20 which can run in the axial direction or, for example, helically and into which the molten aluminum can penetrate.
  • the laminated core 6 of the stator also has internal slots 21 which accommodate the stator windings 7 .
  • the peripheral surface roughness R can be at least 0.01 mm. It is therefore favorable not to design the stator core 6 to be too smooth on the peripheral side, so that the molten aluminum can claw well into the notches and indentations of the stator core 6 .
  • the aluminum melt can also penetrate to a certain depth between the stator laminations 5, 5a, 5b, which further improves the positive connection between the stator laminations 6 and the housing part 10a..10c. This effect occurs primarily when the outer edges of the stator sheets 5, 5a, 5b are rounded or chamfered.
  • Fig. 13 shows a greatly enlarged section from the housing part 10a, from which the advance of the molten aluminum between the stator laminations 5, 5a, 5b in the region of the bevels D can be seen.
  • the outer edges of the stator laminations 5, 5a, 5b are kept rather rough, so that they have, as it were, micro-serrations. Such micro-serration can be achieved, for example, by not removing or even provoking punching burrs. If the stator laminations 5, 5a, 5b are laser or plasma cut, such a toothing can be achieved by appropriate control of the laser or plasma beam. The stator laminations 5, 5a, 5b are then, as it were, gear wheels with very fine teeth. It would also be conceivable, for example, to knurl the laminated stator core 6 .
  • FIG. 14 shows the electric machine 1 installed in a vehicle 22 .
  • the vehicle 22 has at least two axles, at least one of which is driven.
  • the electric motor 1 is connected to an optional gear 23 and a differential gear 24 .
  • the semi-axles 25 of the rear axle connect to the differential gear 24 .
  • the driven wheels 26 are mounted on the semi-axles 25 .
  • the vehicle 22 is driven at least partially or at times by the electric machine 1 . This means that the electric machine 1 can be used to drive the vehicle 22 alone or, for example, can be provided in combination with an internal combustion engine (hybrid drive).

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts (2) für eine elektrische Maschine (1) angegeben, bei dem eine Gießform (17) für ein Gehäuseteil (10a..10c) bereitgestellt wird, ein Statorblechpaket (6) in die Gießform (17) eingelegt wird und das Gehäuseteil (10a..10c) durch Einbringen einer geschmolzenen Metalllegierung in die Gießform (17) hergestellt wird, wobei die geschmolzene Metalllegierung direkt in Kontakt mit dem Statorblechpaket (6) kommt. Weiterhin wird eine elektrische Maschine (1) mit einem solchen Zwischenprodukt (2) angegeben, sowie ein Fahrzeug (22) mit einer solchen elektrischen Maschine (1).

Description

Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts für eine elektrische Maschine, umfassend ein Statorblechpaket und einen damit verbundenen Gehäuseteil des Gehäuses
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts für eine elektri sche Maschine, konkret ein Zwischenprodukt, welches ein Statorblechpaket und einen damit verbundenen Gehäuseteil eines Gehäuses der elektrischen Maschine umfasst. Weiterhin wird eine elektrische Maschine mit einem solchen Zwischenprodukt sowie ein Fahrzeug mit einer solchen elektrischen Maschine angegeben.
STAND DER TECHNIK
Bei elektrischen Maschinen ist es bekannt, das Statorblechpaket in ein Gehäuseteil des Ge häuses einzupressen. Dabei entsteht insbesondere bei einem großen Bereich im Hinblick auf die Einsatz- oder Betriebstemperatur der elektrischen Maschine das Problem, dass sich eine Passung zwischen den genannten Teilen verändert, wenn diese nicht aus dem gleichen Material hergestellt sind. Dies ist etwa dann der Fall, wenn die Statorbleche des Statorblech pakets aus Stahl, das Gehäuseteil jedoch aus einer Aluminiumlegierung bestehen. Da sich Aluminium stärker ausdehnt als Stahl, wird die Presspassung bei Erwärmung der elektri schen Maschine schwächer, bei Abkühlung stärker. Insofern besteht bei Erwärmung das Problem, dass das Statorblechpaket durchrutscht, es also zu einer unerwünschten Relativdrehung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuseteil kommt. Bei Abkühlung besteht wiederum das Problem, dass das Statorblechpaket unter Umständen so stark auf das Gehäuseteil drückt, dass dieses bricht. Die Wandstärke des Gehäuseteils muss daher so gewählt werden, dass dies nicht passiert, wodurch das Gewicht der elektrischen Maschine erhöht wird. Insbesondere wenn diese in einem Fahrzeug eingesetzt wird, ist dies ein sehr nachteiliger Effekt. Nachteilig ist generell auch, dass sowohl die Innenseite des Gehäuseteils als auch die Außenseite des Statorblechpakets mit sehr geringen Toleranzen hergestellt werden müssen, sodass die Presspassung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäu seteil reproduzierbare Eigenschaften aufweist. Denkbar ist im gegebenen Zusammenhang auch, geeignete Paare aus einer Vielzahl von Statorblechpaketen und Gehäuseteilen durch Messen des Innendurchmessers des Gehäuseteils und des Außendurchmessers des Statorblechpakets auszusuchen, was ebenfalls sehr aufwändig ist.
Bekannt ist auch, das Statorblechpaket mit dem Gehäuse zu verschrauben. Auch hier ist das Herstellen der Verbindung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuse sehr aufwän dig und das Vorsehen einer Passung notwendig, wenngleich an diese geringere Anforderun gen gestellt werden können. OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Zwischenprodukt, eine verbes serte elektrische Maschine sowie ein verbessertes Fahrzeug anzugeben. Insbesondere soll die Herstellung des Zwischenprodukts mit relativ geringerem technischen Aufwand erfolgen und vorzugsweise ein Verhindern einer Relativdrehung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuseteil ermöglichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts für eine elektrische Maschine gelöst, umfassend die Schritte:
Bereitstellen einer Gießform für ein Gehäuseteil,
Einlegen eines Statorblechpakets in die Gießform und
Herstellen des Gehäuseteils durch Einbringen einer geschmolzenen Metalllegierung in die Gießform, wobei die geschmolzene Metalllegierung direkt in Kontakt mit dem Statorblechpaket kommt.
Das Statorblechpaket wird z.B. durch
Anfertigen einer Vielzahl von Statorblechen und Stapeln dieser Vielzahl an Statorblechen zu einem Statorblechpaket hergestellt. Dies kann aber in einem gesonderten Fertigungsschritt erfolgen, wodurch das Statorblechpaket ebenfalls als Zwischenprodukt für das anschließende Gießen bereitgestellt wird.
Die Metalllegierung ist vorzugsweise eine Aluminiumlegierung. Die Metalllegierung kann auch eine Magnesiumlegierung, insbesondere eine Magnesium-Druckgusslegierung sein.
Insgesamt kann das Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts somit folgende Schritte aufweisen:
Anfertigen einer Vielzahl von Statorblechen,
Stapeln dieser Vielzahl an Statorblechen zu einem Statorblechpaket,
Bereitstellen einer Gießform für das Gehäuseteil,
Einlegen des Statorblechpakets in die Gießform und
Herstellen des Gehäuseteils durch Einbringen einer geschmolzenen Metalllegierung, insbesondere einer geschmolzenen Aluminiumlegierung oder eine geschmolzenen Magnesi umlegierung, in die Gießform, wobei die geschmolzene Metalllegierung direkt in Kontakt mit dem Statorblechpaket kommt.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine elektrische Maschine gelöst, umfassend ein Gehäuse mit einem Gehäuseteil, einen im Gehäuse angeordnete Stator mit einem Statorblechpaket und einen im Gehäuse angeordneten und (mit Hilfe im Gehäuse angeordneter Lager) da rin drehbar gelagerten Rotor, wobei das nach dem obigen Verfahren hergestellte Zwischenprodukt Teil des genannten Gehäuses und Teil des genannten Stators ist und wobei das Statorblechpaket mit dem Ge häuseteil vergossen ist.
Schließlich wird die Aufgabe auch durch ein Fahrzeug mit wenigstens zwei Achsen gelöst, von denen wenigstens eine angetrieben ist, wobei der besagte Antrieb zumindest teilweise oder zeitweise durch die oben genannte elektrische Maschine erfolgt.
Mit Hilfe der vorgeschlagenen Maßnahmen können die eingangs genannten Nachteile über wunden werden. Insbesondere ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren die Herstellung des Zwischenprodukts mit geringerem technischen Aufwand bei gleichzeitig geringem Ge wicht der elektrischen Maschine sowie bei gleichzeitiger Vermeidung einer Relativdrehung zwischen Statorblechpaket und Gehäuseteil auch bei großem Bereich der Einsatz- oder Be triebstemperatur der elektrischen Maschine, wie sie insbesondere bei Einsatz in einem Fahr zeug auftritt. Insbesondere können hier Temperaturen von etwa -40°C bis +100°C oder gar mehr als 180 °C auftreten. Insofern ist eine Verwendung des Zwischenprodukts in einer elektrischen Maschine für ein oder in einem Fahrzeug von besonderem Vorteil. Ein Herstellen einer Passung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuseteil erübrigt sich generell.
Im Falle einer Aluminiumlegierung als Metalllegierung kann diese vorzugsweise einen Anteil von wenigstens 2% Si und/oder 1% Mg aufweisen. Auf diese Weise können vorteilhafte Eigenschaften sowohl beim Gießen als auch im Hinblick auf die Festigkeit des Gehäuseteils erreicht werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüche sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figu ren.
Günstig ist es, wenn das Statorblechpaket nur umfangsseitig mit der geschmolzenen Met- galllegierung direkt in Kontakt kommt. Auf diese Weise kann das Gehäuseteil einfach ge formt sein.
Vorteilhaft ist es aber auch, wenn das Statorblechpaket umfangsseitig mit der geschmolze nen Metalllegierung direkt in Kontakt kommt, sowie an einem ringförmigen Bereich einer ers- ten Deckfläche des Statorblechpakets, welche durch ein erstes Statorblech des Statorblech pakets gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Statorblechpaket zu sätzlich an einem ringförmigen Bereich einer zweiten Deckfläche des Statorblechpakets mit der geschmolzenen Metalllegierung direkt in Kontakt kommt, welche durch ein letztes Statorblech des Statorblechpakets gebildet wird. Auf diese Weise kann das Statorblechpaket auf einer Seite oder auf zwei Seiten axial gesichert werden.
Vorteilhaft ist es auch, wenn eine umfangsseitige Abweichung des Statorblechpakets von ei ner idealen Zylinderform und/oder eine umfangsseitige Oberflächenrauigkeit des Statorblechpakets wenigstens 0,1 mm beträgt. Auf diese Weise kann ein besonders guter Formschluss zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuseteil erzielt werden, weil die Metallschmelze, insbesondere die Aluminiumschmelze bzw. die Magnesiumschmelze, in die umfangsseitigen Einkerbungen oder Einbuchtungen eindringt und sich dort verhakt. Insbe sondere kann das Statorblechpaket zu diesem Zweck in axialer Richtung verlaufende oder entlang einer Schraubenlinie verlaufende Nuten aufweisen.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die geschmolzene Metalllegierung zwischen die Statorbleche des Statorblechpakets vordringt. Dadurch wird der Formschluss zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuseteil weiter verbessert. Dieser Effekt tritt vor allem dann auf, wenn die äußeren Kanten der Statorbleche abgerundet oder abgeschrägt sind.
Generell ist es von Vorteil, wenn die Außenkanten der Statorbleche eher rau gehalten werden, sodass diese quasi eine Mikroverzahnung aufweisen. Beispielsweise kann eine solche Mikroverzahnung dadurch erreicht werden, dass Stanzgrate nicht entfernt oder gar provoziert werden. Werden die Statorbleche laser- oder plasmageschnitten, so kann eine solche Verzahnung durch entsprechende Ansteuerung des Laser- oder Plasmastrahls erreicht werden. Die Statorbleche sind dann gleichsam Zahnräder mit sehr feiner Verzahnung. Denkbar wäre beispielsweise auch, das Statorblechpaket zu rändeln.
Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Statorblechpaket vor dem Einbringen der geschmolze nen Metalllegierung in die Gießform eine Temperatur zwischen 10°C-40°C, vorzugsweise zwischen 15°-25°C aufweist. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn die elektrische Ma schine eher in einem tiefen Temperaturbereich betrieben wird, da das Statorblechpaket bei Abkühlung der elektrischen Maschine nicht allzu stark auf das Gehäuseteil drückt und dieses demzufolge dünnwandig gestaltet werden kann. Günstig ist es aber auch, wenn das Statorblechpaket vor dem Einbringen der geschmolzenen Metalllegierung in die Gießform auf eine Temperatur von 40°-180°C erwärmt wird. Dies ist vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine eher in einem hohen Temperaturbereich betrieben wird. Dadurch wird das Statorblechpaket im Gehäuseteil auch dann nicht locker, wenn die elektrische Maschine er wärmt wird, und eine Relativdrehung zwischen dem Statorblechpaket und dem Gehäuseteil kann wirkungsvoll vermieden werden.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung lassen sich auf beliebige Art und Weise kombinieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand des in der schematischen Figur der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt dabei:
Figur 1 eine schematisch im Halbschnitt dargestellte, beispielhafte elektrische Maschine;
Figur 2 ein erstes Beispiel für ein Zwischenprodukt für die elektrische Maschine;
Figur 3-9 Fertigungsschritte bei der Herstellung des Zwischenprodukts;
Figur 10 ein Beispiel eines Zwischenprodukts, bei dem das Statorblechpaket zweiseitig axial im Gehäuseteil gesichert ist;
Figur 11 ein Beispiel eines Zwischenprodukts mit Kühlkanälen;
Figur 12 eine Vorderansicht eines beispielhaften Statorblechpakets;
Figur 13 eine Detailansicht der Außenkanten der Statorbleche und
Figur 14 eine elektrische Maschine mit einem Zwischenprodukt der vorgeschlagenen Art, welche in ein Fahrzeug eingebaut ist.
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Einführend wird festgehalten, dass gleiche Teile in den unterschiedlich Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen beziehungsweise gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Indizes. Die in der Beschreibung enthaltene Offenbarungen eines Bauteils kann sinngemäß ein anderes Bauteil mit gleichem Bezugszeichen beziehungsweise gleicher Bauteilbezeichnung übertragen werden. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie zum Beispiel "oben", "unten", "hinten", "vorne", "seitlich" und so weiter auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Fig. 1 zeigt einen Halbschnitt durch eine schematisch dargestellte elektrische Maschine 1.
Die elektrische Maschine 1 umfasst, eine Welle 2 mit einem darauf sitzenden Rotor 3, wobei die Welle 2 mit Hilfe von (Wälz)lagern 4a, 4b um eine Drehachse A gegenüber einem Stator drehbar gelagert ist. Der Stator weist in diesem Beispiel mehrere Statorbleche 5 umfassen des Statorblechpaket 6 auf, sowie in diesem angeordnete Statorwicklungen 7. Konkret sitzt das erste Lager 4a in einem vorderen Lagerschild 8 und das zweite Lager 4b in einem hinte ren Lagerschild 9. Weiterhin umfasst die elektrische Maschine 1 ein (mittleres) Gehäuse teil 10a, welches das vordere Lagerschild 8 und das hintere Lagerschild 9 verbindet und wei terhin das Statorblechpaket 6 aufnimmt. Das vordere Lagerschild 8, das hintere Lager schild 9 und das Gehäuseteil 10a bilden in diesem Beispiel somit das Gehäuse 11 der elekt rische Maschine 1 , das Statorblechpaket 6 mit den Statorwicklungen 7 deren Stator 12.
Fig. 2 zeigt einen oberen Teil des Statorblechpakets 6 und des Gehäuseteils 10a, welche ge meinsam ein Zwischenprodukt 13a bei der Herstellung der elektrische Maschine 1 bilden, in isolierter Darstellung.
Die Herstellung des Zwischenprodukts 13a wird nun anhand der Figuren 3 bis 9 schematisch dargestellt:
In einem ersten, nicht explizit dargestellten, Schritt werden mehrere Statorbleche 5 hergestellt (zum Beispiel gestanzt oder lasergeschnitten) und in einem zweiten Schritt zu einem Statorblechpaket 6 gestapelt. In einem weiteren, in Fig. 3 dargestelltem Schritt, wird eine Gießform für das Gehäuseteil 10a bereitgestellt. In der Fig. 3 ist dabei lediglich ein erster Gießformteil 14 dargestellt, welcher einen Zuführkanal 15 aufweist. Auch hier ist nur der obere Teil des ersten Gießformteils 14 im Schnitt dargestellt. In einem weiteren, in Fig. 4 dargestellten Schritt wird das Statorblechpaket 6 in den ersten Gießformteil 14 der Gießform eingelegt. In einem weiteren, in Fig. 5 dargestellten Schritt wird ein zweiter Gießformteil 16 der Gießform auf den ersten Gießformteil 14 zubewegt, wobei sich das Statorblechpaket 6 bereits im ersten Gießformteil 14 befindet. In einem weiteren, in Fig. 6 dargestellten Schritt wird die Gießform geschlossen. In der Fig. 6 ist die (gesamte) Gießform mit dem Bezugszei chen 17 bezeichnet. In einem weiteren, in Fig. 7 dargestellten Schritt wird eine geschmol zene Aluminiumlegierung, allgemein eine geschmolzene Metalllegierung, über den Zuführka nal 15 in die Gießform 17 eingebracht. Die geschmolzene Aluminiumlegierung kommt dabei direkt in Kontakt mit dem Statorblechpaket 6. In einem weiteren, in Fig. 8 dargestellten Schritt wird die Gießform 17 nach dem Erstarren der Aluminiumschmelze, welche nunmehr den Gehäuseteil 10a bildet, geöffnet. Schließlich wird das Zwischenprodukt 13a in einem in Fig. 9 dargestellten Schritt aus der Gießform 17 entnommen. In einem weiteren, nicht darge- stellten Schritt können die Statorwicklungen 7 angebracht werden, woraufhin die entstan dene Anordnung für den weiteren Zusammenbau der elektrischen Maschine 1 verwendet werden kann. An dieser Stelle wird angemerkt, dass das Statorblechpaket 6 durch das Schließen der Gießform 17 oder auch durch andere Maßnahmen in axialer Richtung zusam mengepresst werden kann, sodass die Statorbleche 5 dicht an dicht aneinander liegen, wenn sie mit der Aluminiumschmelze in Berührung kommen. Als Metalllegierung kann z.B. auch eine Magnesiumlegierung verwendet werden.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Zwischenprodukt 13a, dessen Herstellung anhand der Fi guren 3 bis 9 illustriert ist, kommt das Statorblechpaket 6 nur umfangsseitig mit der ge schmolzenen Aluminiumlegierung beziehungsweise mit dem Gehäuseteil 10a direkt in Kon takt. Dies ist aber nicht die einzig vorstellbare Möglichkeit. Denkbar ist auch, dass das Statorblechpaket 6 umfangsseitig mit der geschmolzenen Aluminiumlegierung direkt in Kon takt kommt, sowie an einem ringförmigen Bereich einer ersten Deckfläche B des Statorblech pakets 6, welche durch ein erstes Statorblech 5a des Statorblechpakets gebildet wird, so wie das in der Fig. 10 für das Zwischenprodukt 13b dargestellt ist. Zusätzlich kann das Statorblechpaket 6 an einem ringförmigen Bereich einer zweiten Deckfläche C des Statorblechpakets 6 mit der geschmolzenen Aluminiumlegierung direkt in Kontakt kommen, welche durch ein letztes Statorblech 5b des Statorblechpakets 6 gebildet wird, so wie das ebenfalls in der Fig. 10 für das Zwischenprodukt 13b dargestellt ist. Das Statorblechpaket 6 wird auf diese Weise besonders gut axial gesichert. Ein Kontakt mit der Aluminiumschmelze an nur einer der Deckflächen B, C ist möglich. Das Statorblechpaket 6 ist dann nur einseitig axial gesichert.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zwischenprodukts 13c, bei dem im Gehäuseteil 10c Kühlkanäle 18 eingegossen werden, die durch Montage eines äußeren und gesondert hergestellten Gehäuseteils 19 verschlossen werden. Selbstverständlich wäre auch möglich, dass die Kühlkanäle 18 im äußeren Gehäuseteil 19 vorgesehen werden. Die in der Fig. 11 dargestellte Anordnung kann nach dem Anbringen der Statorwicklungen 7 wiederum für den weiteren Zusammenbau der elektrischen Maschine 1 verwendet werden. An dieser Stelle wird auch angemerkt, dass auch hier vorgesehen werden kann, dass das Statorblech paket 6 an der ersten Deckfläche B und gegebenenfalls auch an der zweiten Deckfläche C mit der Aluminiumschmelze in Kontakt kommt.
Um die innerhalb des Zwischenprodukts 13a..13c im Betriebsbereich der elektrischen Ma schine 1 (z.B. -40°C bis + 180°C) auftretenden, temperaturbedingten mechanischen Span nungen zu steuern, kann das Statorblechpaket 6 vor dem Einbringen der geschmolzenen Aluminiumlegierung in die Gießform 17 eine bestimmte Temperatur aufweisen. Insbesondere kann die Temperatur des Statorblechpakets 6 vor dem Einbringen der geschmolzenen Alu miniumlegierung in die Gießform 17 zwischen 15°-25°C betragen. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn die elektrische Maschine 1 eher in einem tiefen Temperaturbereich be trieben wird. Günstig ist es aber auch, wenn das Statorblechpaket 6 vor dem Einbringen der geschmolzenen Aluminiumlegierung in die Gießform 17 auf eine Temperatur von 50°-150°C erwärmt wird. Dies ist vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine 1 eher in einem hohen Tem peraturbereich betrieben wird.
Generell entsteht zwischen dem Statorblechpaket 6 und dem Gehäuseteil 10a..10c durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ein Formschluss. Dieser kann verbessert werden, wenn das Statorblechpaket 6 umfangsseitig von einer idealen Zylinderform abweicht. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn eine umfangsseitige Abweichung des Statorblechpakets 6 von einer idealen Zylinderform wenigstens 0,1 mm beträgt. Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn eine umfangsseitige Oberflächenrauigkeit des Statorblechpakets 6 wenigstens 0,1 mm be trägt. Die Fig. 12 zeigt dazu ein Beispiel eines Statorblechpakets 6 in Vorderansicht, welches mehrere umfangsseitige Nuten 20 aufweist, die in axialer Richtung oder auch beispielsweise schraubenlinienförmig verlaufen können und in welche die Aluminiumschmelze eindringen kann. Dadurch wird der Formschluss zwischend dem Statorblechpaket 6, und dem Gehäuseteil 10a..10c verbessert, und eine Relativdrehung zwischen diesen wird wirkungsvoll vermieden. Das Statorblechpaket 6 weist auch innenliegende Nuten 21 auf, welche die Statorwicklungen 7 aufnehmen. Zusätzlich zu den umfangsseitigen Nuten 20 oder alternativ dazu kann die umfangsseitige Oberflächenrauigkeit R wenigstens 0,01 mm betragen. Es ist daher günstig, das Statorblechpaket 6 umfangsseitig nicht allzu glatt auszubilden, damit sich die Aluminiumschmelze gut in den Einkerbungen und Einbuchtungen des Statorblechpakets 6 festkrallen kann.
An dieser Stelle wird auch angemerkt, dass die Aluminiumschmelze gegebenenfalls auch in eine gewisse Tiefe zwischen die Statorbleche 5, 5a, 5b Vordringen kann, wodurch der Form schluss zwischen dem Statorblechpaket 6 und dem Gehäuseteil 10a..10c weiter verbessert wird. Dieser Effekt tritt vor allem dann auf, wenn die äußeren Kanten der Statorble che 5, 5a, 5b abgerundet oder abgeschrägt sind. Fig. 13 zeigt einen stark vergrößerten Aus schnitt aus dem Gehäuseteil 10a, aus dem das Vordringen der Aluminiumschmelze zwi schen die Statorbleche 5, 5a, 5b im Bereich der Abschrägungen D erkennbar ist.
Vorteilhaft werden die Außenkanten der Statorbleche 5, 5a, 5b eher rau gehalten, sodass diese quasi eine Mikroverzahnung aufweisen. Beispielsweise kann eine solche Mikroverzah nung dadurch erreicht werden, dass Stanzgrate nicht entfernt oder gar provoziert werden. Werden die Statorbleche 5, 5a, 5b laser- oder plasmageschnitten, so kann eine solche Ver zahnung durch entsprechende Ansteuerung des Laser- oder Plasmastrahls erreicht werden. Die Statorbleche 5, 5a, 5b sind dann quasi Zahnräder mit sehr feiner Verzahnung. Denkbar wäre beispielsweise auch, das Statorblechpaket 6 zu rändeln. Die Fig. 14 zeigt schließlich die in ein Fahrzeug 22 eingebaute elektrische Maschine 1 . Das Fahrzeug 22 weist wenigstens zwei Achsen auf, von denen wenigstens eine angetrieben ist. Konkret ist der Elektromotor 1 mit einem optionalen Getriebe 23 und einem Differentialge triebe 24 verbunden. An das Differentialgetriebe 24 schließen die Halbachsen 25 der Hinter achse an. An den Halbachsen 25 sind schließlich die angetriebenen Räder 26 montiert. Der Antrieb des Fahrzeugs 22 erfolgt zumindest teilweise oder zeitweise durch die elektrische Maschine 1 . Das heißt, die elektrische Maschine 1 kann zum alleinigen Antrieb des Fahr zeugs 22 dienen oder zum Beispiel im Verbund mit einer Verbrennungskraftmaschine vorge sehen sein (Hybridantrieb).
Abschließend wird festgehalten, dass der Schutzbereich durch die Patentansprüche be- stimmt ist. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Die in den Figuren enthaltenen Merkmale können beliebig ausgetauscht und miteinander kombiniert werden. Insbesondere wird auch festgehalten, dass die dargestellten Vorrichtungen in der Realität auch mehr oder auch weniger Bestandteile als dargestellt umfassen können. Teilweise können die dargestellten Vorrichtungen beziehungsweise deren Bestandteile auch unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Herstellung eines Zwischenprodukts (13a..13c) für eine elektrische Ma schine (1), gekennzeichnet durch die Schritte
Bereitstellen einer Gießform (17) für ein Gehäuseteil (10a..10c),
Einlegen eines Statorblechpakets (6) in die Gießform (17) und Herstellen des Gehäuseteils (10a..10c) durch Einbringen einer geschmolzenen Me talllegierung in die Gießform (17), wobei die geschmolzene Metalllegierung direkt in Kontakt mit dem Statorblechpaket (6) kommt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Metalllegierung eine Magnesiumlegierung oder eine Aluminiumlegierung ist, wobei insbesondere die Aluminiumle gierung einen Mindestanteil von 2% Si und/oder 1% Mg aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblech paket (6) nur umfangsseitig mit der geschmolzenen Metalllegierung direkt in Kontakt kommt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (6) umfangsseitig mit der geschmolzenen Metalllegierung direkt in Kontakt kommt, sowie a) an einem ringförmigen Bereich einer ersten Deckfläche (B) des Statorblechpakets (6), welche durch ein erstes Statorblech (5a) des Statorblechpakets (6) gebildet wird, oder b) an einem ringförmigen Bereich einer ersten Deckfläche (B) des Statorblechpakets (6), welche durch ein erstes Statorblech (5a) des Statorblechpakets (6) gebildet wird, und zusätzlich an einem ringförmigen Bereich einer zweiten Deckfläche (C) des Statorblechpakets (6), welche durch ein letztes Statorblech (5b) des Statorblechpakets (6) gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine umfangsseitige Abweichung des Statorblechpakets (6) von einer idealen Zylinderform und/oder eine umfangsseitige Oberflächenrauigkeit (R) des Statorblechpakets (6) wenigs tens 0,1 mm beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ge schmolzene Metalllegierung zwischen die Statorbleche (5, 5a, 5b) des Statorblechpakets (6) vordringt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Außenkanten der Statorbleche (5, 5a, 5b) des Statorblechpakets (6) abgerundet oder abgeschrägt sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorblechpaket (6) vor dem Einbringen der geschmolzenen Metalllegierung in die Gieß form (17) eine Temperatur zwischen 15°-25°C aufweist oder auf eine Temperatur von 50°- 200°C erwärmt wird.
9 Elektrische Maschine (1), umfassend ein Gehäuse (11) mit einem Gehäuseteil (10a..10c), - einen im Gehäuse (11) angeordnete Stator (12) mit einem Statorblechpaket (6) und einen im Gehäuse (11) angeordneten und darin drehbar gelagerten Rotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass das nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellte Zwi schenprodukt (13a..13c) Teil des genannten Gehäuses (11) und Teil des genannten Sta- tors (12) ist, wobei das Statorblechpaket (6) mit dem Gehäuseteil (10a..10c) vergossen ist.
10. Fahrzeug (22) mit wenigstens zwei Achsen, von denen wenigstens eine angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Antrieb zumindest teilweise oder zeitweise durch die elektrische Maschine (1) nach Anspruch 9 erfolgt.
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