EP4771739A1 - Elektrische maschine mit umleiteinrichtung für hydraulikmittel zur wickelkopfkühlung in einem blechpaket eines stators - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem gesamtheitlich ringförmig ausgebildeten Stator (2), wobei der Stator (2) ferner einen aus einem Blechpaket (3) bestehenden Grundkörper (4) aufweist und der Grundkörper (4) mit axial verlaufenden, radial nach innen geöffneten Statornuten (5) sowie radial außerhalb der Statornuten (5) und/oder in Umfangsrichtung zwischen den Statornuten (5) positionierten, axialen Kühlkanälen (6) versehen ist, wobei an einer Stirnseite (7) des Grundkörpers (4) eine mindestens ein Metallblech (8) oder eine Kunststoffplatte (22) aufweisende und zur Umleitung eines die Kühlkanäle (6) im Betrieb durchströmenden Hydraulikmittels ausgebildete Umleiteinrichtung (9) angebracht ist, wobei zumindest zwei Kühlkanäle (6) mit einer gemeinsamen Auslassöffnung (10) der Umleiteinrichtung (9) verbunden sind.

Description

Elektrische Maschine mit Umleiteinrichtunq für Hydraulikmittel zur Wickelkopfkühlunq in einem Blechpaket eines Stators

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, vorzugsweise eine Antriebsmaschine, für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, Lkw, Bus oder ein sonstiges Nutzfahrzeug, mit einem gesamtheitlich ringförmig ausgebildeten Stator, wobei der Stator ferner einen aus einem Blechpaket bestehenden Grundkörper aufweist und der Grundkörper mit axial verlaufenden, radial nach innen geöffneten Statornuten sowie radial außerhalb der Statornuten und/oder in Umfangsrichtung zwischen den Statornuten positionierten, axialen Kühlkanälen versehen ist.

Gattungsgemäße Statoren von elektrischen Maschinen sind beispielsweise mit der DE 10 2019 216 134 A1 oder der US 2022/0200370 A1 bekannt. Damit sind insbesondere bereits hinlänglich Statorausbildungen aus gestapelten Blechen / Blechpaketen bekannt, in denen Kühlkanäle eingebracht sind.

Bei den bereits bekannten Ausführungen hat es sich herausgestellt, dass für eine ge- samtheitliche Kühlung des Stators, insbesondere auch eines zu einer axialen Seite des Grundkörpers angeordneten Wickelkopfes einer Spulenwicklung des Stators, relativ aufwendige Gehäusebestandteile vorzusehen sind. Diese Maßnahmen nehmen zudem meist relativ viel axialen Bauraum in Anspruch.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen möglichst effizient gekühlten Stator zur Verfügung zu stellen, der zugleich eine kompakte Abmessung aufweist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an einer Stirnseite des Grundkörpers eine mindestens ein Metallblech aufweisende und zur Umleitung eines die Kühlkanäle im Betrieb durchströmenden Hydraulikmittels ausgebildete Umleiteinrichtung angebracht ist, wobei zumindest zwei Kühlkanäle mit einer gemeinsamen Auslassöffnung der Umleiteinrichtung verbunden sind. Durch die Ausbildung der Umleiteinrichtung aus einem Metallblech wird diese möglichst bauraumsparend an dem Grundkörper ausgebildet, ohne dass dabei dessen axialer Bauraum wesentlich vergrößert wird. Durch die Bündelung zweier Hydraulikmittelströme aus zwei Kühlkanälen hin zu einer Auslassöffnung wird außerdem ein relativ starker Strahl im Betrieb erzeugt, der den Wickelkopf effizient kühlt.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Demnach ist es auch von Vorteil, wenn die Umleiteinrichtung mehrere, vorzugsweise mindestens zwei / zwei oder mindestens drei / drei, Metallbleche aufweist, die axial überlappend / gestapelt zueinander angeordnet sind und aneinander befestigt sind. Dadurch lässt sich eine Kanalstruktur innerhalb der Umleiteinrichtung zwischen den Kühlkanälen und der ausgangsseitigen Auslassöffnung einfach herstellen. Insbesondere können für die Herstellung der Metallbleche gängige Verfahren, wie Stanzverfahren und/oder Umformverfahren verwendet werden. Die Herstellung wird dadurch deutlich vereinfacht.

Zudem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das zumindest eine Metallblech eine Beschichtung aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie im Herstellprozess des Grundkörpers, bei einem Erhitzen des Grundkörpers auf eine bestimmte Temperatur, unmittelbar mit dem Grundkörper und/oder mit weiteren Metallblechen stoffschlüssig / adhäsiv verbunden wird. Damit wird das zumindest eine Metallblech mit dem Grundkörper geschickt verbacken. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Metallblech eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung mit dem Grundkörper eingeht. Bevorzugt weist das zumindest eine Metallblech einen oder mehrere axial vorstehende Zapfen auf, der / die formschlüssig in ein oder mehrere Aufnahmelöcher des Grundkörpers eingreifen. Dadurch wird das Metallblech in radialer Richtung und in Umfangsrichtung noch robuster an dem Grundkörper abgestützt. Als vorteilhaft hat es sich auch herausgestellt, wenn ein erstes Metallblech der llmleit- einrichtung einen, zwei axiale Kanalöffnungen zweier Kühlkanäle überlappenden (und somit die Kühlkanäle unmittelbar miteinander verbindenden) Sammelkanal ausbildet. Damit wird die Auslassöffnung möglichst direkt mit den Kühlkanälen verbunden.

Diesbezüglich ist es weiterhin zweckmäßig, wenn der Sammelkanal als ein axiales Durchgangsloch, vorzugsweise stanztechnisch, oder als eine umformtechnisch, vorzugsweise prägetechnisch, ausgeformte / ausgestellte Umleittasche (als Vertiefung / Mulde) ausgebildet ist. Dadurch ergibt sich eine möglichst kostengünstige Herstellung der Umleiteinrichtung.

Der Sammelkanal ist bevorzugt nierenförmig, U-förmig oder V-förmig ausgebildet, wodurch er einfach herstellbar ist.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die mehreren Metallbleche der Umleiteinrichtung unterschiedliche Materialdicken / Blechstärken aufweisen. Damit ist es möglich, die Kühlkanäle in ihrem Strömungsquerschnitt geschickt anzupassen.

Die Umleiteinrichtung wird noch einfacher ausgeführt, wenn der Sammelkanal mit der, unmittelbar in dem ersten Metallblech oder in einem mit dem ersten Metallblech verbundenen, zweiten Metallblech, ausgebildeten Auslassöffnung verbunden ist.

Je nach vorhandener Peripherie ist es vorteilhaft, wenn die Auslassöffnung ausschließlich axial ausgerichtet ist, sprich ein Mündungsbereich der Auslassöffnung zur Umgebung der Umleiteinrichtung ausschließlich axial austritt, oder derart in einem axial ausgestellten Umleitbereich eines Metallblechs eingebracht ist, dass sie / der Mündungsbereich zumindest teilweise auch in einer radialen Richtung nach innen geneigt ist.

Weist das mindestens eine Metallblech einen gleichbleibenden radialen Innendurchmesser auf, ist dieses besonders einfach herstellbar. Auch werden die im Betrieb im Grundkörper erzeugten Induktionsfelder / Magnetfeldlinien möglichst geringfügig durch die Umleiteinrichtung beeinflusst.

Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn das mindestens eine Metallblech je Statorzahn des Grundkörpers einen radial nach innen vorstehenden Stützsteg aufweist, welcher Stützsteg an dem Statorzahn des Grundkörpers anliegt. Ein Statorzahn ist dabei unmittelbar zwischen zwei benachbarten Statornuten des Grundkörpers ausgebildet. Der Stützsteg weist bevorzugt eine kleinere Dimension als der Statorzahn auf, sodass er wiederum die erzeugten Magnetfeldlinien nur geringfügig beeinflusst. Es ist alternativ jedoch auch vorteilhaft, wenn der Stützsteg die gleiche Form wie der Statorzahn aufweist und diesen somit deckungsgleich / vollständig überlappt / überdeckt.

Diesbezüglich hat es sich wiederum als zweckmäßig herausgestellt, wenn das mindestens eine Metallblech mit einem Sammelkanal versehen ist und der Sammelkanal zwei radial verlaufende, in Umfangsrichtung zueinander beabstandete und in unterschiedliche Stützstege eingebrachte Teilbereiche aufweist, wobei die mit den Teilbereichen versehenen Stützstege zu den Seiten der Teilbereiche hin unterschiedlich breit ausgebildet sind. Auch dadurch werden die im Betrieb im Grundkörper erzeugten Induktionsfelder / Magnetfeldlinien möglichst geringfügig durch die Umleiteinrichtung beeinflusst.

Das jeweilige Metallblech kann in Umfangsrichtung durchgängig umlaufen und somit ringförmig ausgebildet sein oder alternativ aus mehreren Teilsegmenten zusammengesetzt sein, die wiederum eine ringförmige Struktur bilden.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch unterschiedliche Ausführungsformen dargestellt sind.

Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines in Längsrichtung geschnittenen Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine stirnseitig an einem Grundkörper des Stators angebrachte Umleiteinrichtung im Bereich eines Sammelkanals, der einerseits mit zwei Kühlkanälen eines Grundkörpers und andererseits mit einer Auslassöffnung der Umleiteinrichtung verbunden ist, verdeutlicht ist,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Umfangsbereichs des Stators aus Fig.

1 , unter Veranschaulichung der Erstreckung der Umleiteinrichtung in Umfangsrichtung sowie mehrerer darin eingebrachter Auslassöffnungen,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des Grundkörpers des Stators aus Fig. 1 unter Veranschaulichung mehrerer radial außerhalb von Statornuten in den Grundkörper eingebrachter Kühlkanäle,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines ersten Metallblechs der Umleiteinrichtung im Bereich eines darin gebildeten Sammelkanals,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Umfangsbereichs eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, das sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch unterscheidet, dass die Metallbleche der Umleiteinrichtung nun mit Stützstegen versehen sind, die jeweils einen Statorzahn des Stators überdecken,

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Umfangsbereichs eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei die Umleiteinrichtung durch ein einziges Metallblech gebildet wird und die darin ausgeformten Sammelkanäle durch ausgeprägte Umleittaschen gebildet sind,

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem vierten Ausführungsbeispiel, das ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 umgesetzt ist, wobei die Auslassöffnungen der Umleiteinrichtung auch in radialer Richtung nach innen ausgerichtet sind,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung des in Fig. 7 eingesetzten Metallbleches im Bereich einer Umleittasche zu einer dem Grundkörper zugewandten Innenseite, wobei zugleich eine im Betrieb stattfindende Strömung des Hydraulikmittels zu erkennen ist,

Fig. 9 eine perspektivische Darstellung eines Umfangsbereichs eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem fünften Ausführungsbeispiel, das das sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch unterscheidet, dass die Auslassöffnungen in einem partiell umgeformten Bereich angeordnet ist und somit auch in radialer Richtung ausgerichtet ist,

Fig. 10 eine perspektivische Darstellung eines in einem ersten Metallblech der Fig. 9 eingebrachten Sammelkanals, wiederum unter Veranschaulichung der im Betrieb stattfindenden Hydraulikmittelströmung,

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung eines Stators eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, wobei die Umleiteinrichtung aus bogensegmentförmigen Bestandteilen zusammengesetzt ist,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung eines Metallblechs nach einem Stator einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel, wobei ein Zapfen zur Fixierung des Metallblechs an dem Grundkörper zu erkennen ist,

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Umfangsbereichs eines Stators einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem achten Ausführungsbeispiel, wobei erkennbar ist, dass die Metallbleche der Umleiteinrichtung unterschiedliche Blechstärken aufweisen, Fig. 14 eine perspektivische Darstellung des Stators bei ausgeblendetem zweiten Metallblech der Umleiteinrichtung, sodass U-förmige Sammelkanäle eines ersten Metallblechs der Umleiteinrichtung gut zu erkennen sind,

Fig. 15 eine perspektivische Darstellung des Grundkörpers des Stators gemäß Fig. 13, sowie

Fig. 16 eine Draufsicht auf das in den Fign. 13 bis 15 eingesetzte erste Metallblech, wobei jeweilige Abstände zwischen Teilbereichen des U-förmigen Sammelkanals den Rändern der Stützstege / Statorzähne eingezeichnet sind.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine 1 , wie sie bevorzugt für einen Antrieb eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. In den gezeigten Figuren 1 bis 16 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich der gesamtheitlich ringförmig ausgebildete Stator 2 der elektrische Maschine 1 gezeigt.

Mit dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 ist der Stator 2 seitens seines Grundkörpers 4 zu erkennen. Der Grundkörper 4 ist wiederum aus einem Blechpaket 3 gebildet. Jenes Blechpaket 3 ist aus einer Vielzahl an, als Gleichteilen ausgebildeten, axial gestapelten Einzelblechen zusammengesetzt.

Eine Vielzahl an in Umfangsrichtung verteilten Statornuten 5 ist in dem Stator 2 / dem Grundkörper 4 ausgebildet, wobei diese über die gesamte Länge des Stators 2 verlaufen. Die Statornuten 5 des Grundkörpers 4 sind in radialer Richtung nach innen geöffnet, können jedoch prinzipiell im Betrieb, nach Einbringung einer Spulenwicklung des Stators 2 verschlossen werden. Die Statornuten 5 sind jeweils durch radial nach innen abstehende Statorzähne 16 des Grundkörpers 4 voneinander in Umfangsrichtung abgegrenzt.

Auf Grundlage der Fig. 11 werden zur Fertigstellung des Stators 2 auf übliche Weise noch weitere, hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellte Spulenwicklung eingebracht, die durch die Statornuten 5 hindurch verlaufen. Auf übliche Weise ragt die Spulenwicklung dann aus dem Grundkörper 4 zu beiden axialen Seiten um einen gewissen Abstand hinaus und wird dabei in diesen Bereichen umgelenkt, unter Ausbildung eines Wickelkopfes je Seite.

In Bezug auf das erste Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 sind in Fig. 3 zur Kühlung des Stators 2 mehrere in axialer Richtung den Grundkörper 4 durchdringende Kühlkanäle 6 erkennbar. In dieser Ausführung ist je Statorzahn 16 ein Kühlkanal 6 vorhanden, wobei diese radial außerhalb der Statornuten 5 in dem Grundkörper 4 eingebracht sind.

Erfindungsgemäß ist axial an dem Grundkörper 4, das heißt zu einer Stirnseite 7 des Grundkörpers 4 eine erfindungsgemäße Umleiteinrichtung 9 an dem Grundkörper 4 angebracht. Diese erfindungsgemäße Umleiteinrichtung 9 ist vollständig aus Metallblechen 8; 8a, 8b, 8c, in dem ersten Ausführungsbeispiel durch drei Metallbleche 8; 8a, 8b, 8c gebildet. Die Metallbleche 8; 8a, 8b, 8c sind als Elektrobleche ausgeführt und bevorzugt vor ihrem Verbinden mit dem Grundkörper 4 mit einer speziellen Beschichtung versehen. Bei der Herstellung des Grundkörpers 4 werden die Metallbleche 8; 8a, 8b, 8c durch diese Beschichtung unmittelbar miteinander und dem Grundkörper 4 verbacken, das heißt aufgeheizt und stoffschlüssig / adhäsiv verbunden.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass es prinzipiell auch möglich ist, weitere Befestigungsmittel, wie formschlüssige oder kraftschlüssige Befestigungsmittel vorzusehen. Wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 ersichtlich, ist es beispielsweise möglich, einen axial abstehenden Zapfen 19 an einem Metallblech 8 anzubringen, der in eine gegensinnige Aufnahmeöffnung des Grundkörpers 4 eingeschoben wird und damit zur radialen und umfangsseitigen Abstützung dient. Der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung in Bezug auf eine zentrale Längsachse 20 des Stators 2, wie in Fig. 11 eingezeichnet, zu verstehen sind. Unter einer Längsachse 20 ist eine Drehachse eines im Betrieb innerhalb des Stators 2 drehbar gelagerten Rotors der elektrischen Maschine 1 zu verstehen. Axial / axiale Richtung ist somit eine Richtung entlang / parallel zu der Längsachse 20, radial / radiale Richtung bedeutet damit eine Richtung senkrecht zu der Längsachse 20 und Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer koaxial um die Längsachse 20 umlaufenden Kreislinie.

In dem ersten Ausführungsbeispiel der Fign. 1 bis 4 weist ein erstes Metallblech 8a der Umleiteinrichtung 9, das unmittelbar an dem Grundkörper 4 angebracht ist / anliegt, den in Fig. 4 zu erkennenden Sammelkanal 12 auf. Der Sammelkanal 12 ist im Wesentlichen nierenförmig. Der Sammelkanal 12 ist als ein axiales Durchgangsloch 13 des ersten Metallblech 8a ausgebildet. Der Sammelkanal 12 ist einerseits mit zwei Kühlkanälen 6 gleichzeitig verbunden. Andererseits ist der Sammelkanal 12 mit einer gemeinsamen Auslassöffnung 10 der Umleiteinrichtung 9 verbunden. Die Auslassöffnung 10 ist wiederum in einem zweiten Metallblech 8b der Umleiteinrichtung 9 eingebracht und in den Fign. 1 und 2 zu erkennen. Somit ist jeder Sammelkanal 12 mit zwei Kühlkanälen 6, nämlich zwei axialen Kanalöffnungen 11 zweier Kühlkanäle 6 verbunden und verbindet diese mit einer gemeinsamen einzigen Auslassöffnung 10, die hier als einfache axiale Bohrung ausgerichtet ist.

In dieser Ausführung ist ferner ein drittes Metallblech 8c in der Umleiteinrichtung 9 vorhanden, das hier gleich dem ersten Metallblech 8a ausgebildet ist. Das erste Metallblech 8a und das dritte Metallblech 8c liegen unmittelbar aufeinander auf; das zweite Metallblech 8b liegt wiederum auf dem dritten Metallblech 8c unmittelbar auf. Diesbezüglich sei darauf hingewiesen, dass es jedoch auch möglich ist, auch eine andere Anzahl an Metallblechen 8 vorzusehen. Wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ersichtlich, kann die Umleiteinrichtung 9 auch nur mit einem einzigen oder zwei Metallblechen 8 ausgestattet sein. Das im Betrieb aus zwei Kühlkanälen 6 herausfließende Hydraulikmittel wird somit durch den Sammelkanal 12 gebündelt und schließlich aus der gemeinsamen Auslassöffnung 10 axial an die Umgebung weitergeleitet. Da in einem zusammengebauten Zustand des Stators 2 unmittelbar der Wickelkopf axial an die Auslassöffnung 10 angrenzt, dient die jeweilige Auslassöffnung 10 auch zum Umströmen / Bespritzen des Wickelkopfes und damit zu dessen Kühlung.

In Fig. 2 ist schließlich noch zu erkennen, dass die Umleiteinrichtung 9 gesamtheitlich ringförmig ausgebildet ist. Bevorzugt verläuft die Umleiteinrichtung 9 und durchgängig um, sodass die Metallbleche 8; 8a, 8b, 8c ebenfalls jeweils als einteilige Ringe umgesetzt sind. Es ist diesbezüglich jedoch auch möglich, wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 11 dargestellt, die Umleiteinrichtung 9 aus mehreren bogenförmigen Segmenten zusammenzusetzen, die gesamtheitlich wiederum eine ringförmige Struktur bilden. Hier sind drei ringförmige Segmente vorhanden, die jeweils den Aufbau der Umleiteinrichtung 9 mit mehreren (ebenfalls bogensegmentförmigen) Metallblechen 8 aufweisen.

In Fig. 5 ist ferner zu erkennen, dass die Umleiteinrichtung 9 und somit die Metallbleche 8a, 8b, 8c nicht zwangsläufig einen gleichbleibenden radialen Innendurchmesser aufweisen müssen, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel umgesetzt. Die Metallbleche 8a, 8b, 8c können auch jeweils mehrere, radial abstehende Stützstege 17 aufweisen. Die Stützstege 17 sind an denselben Umfangspositionen wie die Statorzähne 16 angeordnet und deckungsgleich mit den Statorzähnen 16 angeordnet. Je Statorzahn 16 ist für jedes Metallblech 8a, 8b, 8c ein Stützsteg 17 vorgesehen. Die je einem Statorzahn 16 zugeordneten Stützstege 17 der Metallbleche 8a, 8b, 8c sind deckungsgleich zueinander angeordnet und gleichdimensioniert. Die einem Statorzahn 16 zugeordneten Stützstege 17 der Metallbleche 8a, 8b, 8c liegen (in Umfangsrichtung) mittig auf dem Statorzahn 16 auf. Diesbezüglich sei auch darauf hingewiesen, dass es gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fign. 13 bis 15 prinzipiell auch möglich ist, die Stützstege 17 wiederum gleich den Statorzähnen 16 (im Querschnitt) auszubilden.

In Fig. 6 weist die Umleiteinrichtung 9 lediglich ein einziges Metallblech 8 auf, das die Sammelkanäle 12 in Form von prägetechnisch ausgestellten Umleittaschen 14 unmittelbar ausbildet. Die Sammelkanäle 12 sind jeweils nierenförmig oder V-förmig ausgebildet. Somit ist es prinzipiell auch möglich, ein einziges Metallblech 8 zu verwenden und auf die noch in dem ersten Ausführungsbeispiel der Fign. 1 bis 4 umgesetzte gestanzte Ausbildung des Sammelkanals 12 zu verzichten.

In den Fign. 7 und 8 ist ferner ein Ausführungsbeispiel verdeutlicht, in dem die Auslassöffnung 10 an einem lokal ausgestellten Erhebungsbereich 15 des Metallblechs 8, nämlich in Umfangsrichtung mittig an der Umleittasche 14 angeordnet ist. Die Auslassöffnung 10 ist dabei gezielt an einer radial schräg gestellten Wand / Flanke 21 des Erhebungsbereiches 15 angebracht, sodass sie auch eine bestimmte Ausrichtung in radialer Richtung nach innen aufweist.

In Fig. 8 ist eine im Betrieb stattfindende Strömung des Hydraulikmittels aus den Kühlkanälen 6 in den Sammelkanal 12 hinein und dessen Umlenkung zu der gemeinsamen Auslassöffnung 10 hin dargestellt.

In dem Ausführungsbeispiel der Fign. 9 und 10 ist wiederum zu erkennen, dass es auf Basis des ersten Ausführungsbeispiels auch möglich ist, in dem zweiten Metallblech die Auslassöffnungen 10 durch lokale Erhebungsbereiche 15 radial schräg anzustellen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 ist auf einer dem Grundkörper 4 im zusammengebauten Zustand zugewandten Innenseite des Metallblechs 8 der Zapfen 19 vorhanden. Bevorzugt weist nach diesem Ausführungsbeispiel die Umleiteinrichtung 9 wiederum nur ein einziges Metallblech 8 auf. In Bezug auf die beiden Figuren 11 und 12 sei zudem darauf hingewies en, dass diese bevorzugt gar statt des Metallblechs 8 eine Kunststoffplatte 22 aufweisen. Dadurch lassen sich die Zapfen 19 aus Fig. 12 möglichst einfach anformen.

In dem Ausführungsbeispiel der Fign. 13 bis 16 ist zu erkennen, dass die Kühlkanäle 6 auch radial zwischen die Statornuten 5 des Grundkörpers 4, d.h. in den Statorzahn 16, hineinverlaufen können. Die Kühlkanäle 6 sind damit jeweils in radialer Richtung länglich ausgebildet.

Der nun U-förmig verlaufende Sammelkanal 12 verläuft mit seinen zwei in Umfangsrichtung beabstandeten Teilbereichen 18a, 18b, die je einen Schenkel des U’s bilden, in den Stützsteg 17 / den Statorzahn 16 hinein. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige in radialer Richtung verlaufende Teilbereich 18a, 18b des Sammelkanals 12 zu einer Innenseite des U‘s (seitens einer durch das U umschlossenen Statornut 5) einen geringeren Abstand a1 zu einer umfangsseitigen Kante / Seitenflanke des Statorzahns 16 / Stützstegs 17 aufweist als zu einer Außenseite (Abstand b). Ein radialer Abstand a2 zwischen einem Boden der Statornut 5 und dem in Umfangsrichtung verlaufenden Bereich des U’s kann wiederum größer als oder gleich a1 und kleiner als b sein.

Mit anderen Worten ausgedrückt zeigen die Figuren 1 bis 4 die erste Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung. Zwischenbleche (erstes und drittes Metallblech 8a, 8c) sind aufgebracht, die eine Aussparung (Sammelkanal 12) aufweisen, um Kanäle bzw. Zwischenkammern zu bilden. Ein Deckblech (zweites Metallblech 8b) ist auf das letzte Zwischenblech aufgebracht und verfügt über eine Öffnung (Auslassöffnung 10), welche als Auslass zur Wickelkopfkühlung dient. Hier wurden zwei Zwischenbleche aufeinandergestapelt, wobei es denkbar ist, nur eins oder noch mehrere auf das Blechpaket 3 aufzubringen. Bleche mit unterschiedlichen Dicken können auch zusammen verbacken werden. Im Fall mehrerer Zwischenbleche ist der Kühlkanal, der durch die Aussparung im Zwischenblech 6 entsteht, entsprechend größer bzw. kleiner auszulegen. Die Metallbleche 8 wurden hier als Elektrobleche gedacht, sodass sie vorbeschichtet geliefert werden, damit sie einfach verbacken werden können. Idealerweise werden sie während des Backlackprozesses vom Blechpaket 3 gleich mitgebacken. Sollte der Backlackprozess innerhalb eines Schrittes erfolgen, dann ist ein Stufenwerkzeug notwendig, um eine vollflächige Flächenpressung vor dem Backlackprozess auf das Blechpaket 3 aufzubringen. Es ist auch denkbar, die Bleche aus einem Konstruktionsstahl herzustellen, wobei er beschichtet wird, um mit dem Blechpaket 3 verbacken werden zu können. Eine andere Option ist in dem Fall, die Bleche zu kleben. Bei dieser Ausführung können die Bleche am Außen- und/oder am Innendurchmesser zentriert, wobei das Blechpaket vorzugsweise am Innendurchmesser zentriert wird. Falls die Bleche am Innendurchmesser zentriert werden sollten, sollte ihre Zentrierung vorzugsweise über das Stufenwerkzeug erfolgen. Hier kann eine Segmentierung je nach Montagereihenfolge vorteilhaft sein, um die Bleche montieren zu können.

Zur Erläuterung des Konzepts zeigen Figuren 3 und 4 das Zwischenblech mit der Aussparung, die als Kanal dient und welche die beiden Kanäle des Blechpaketes 3 fluidtechnisch verbindet, und das Blechpaketendblech, das über die verschiedenen Auslässe aus den Kühlkanälen 6 im Blechpaket 3 verfügt. Hier ist es nennenswert zu betonen, dass die Bleche bevorzugt keine elektromagnetische Funktion übernehmen. Diese können zwar aus einem magnetischen Werkstoff bestehen, der für Statorbleche geeignet ist, aber sie weisen bevorzugt keinen Zahn auf und zählen dadurch auch nicht zur aktiven Länge der E-Maschine. Alternativ können die Bleche jedoch auch zur aktiven Länge der E-Maschine gehören. Insbesondere bei der Ausführung der Fign.

13 und 14 entspricht der Blechzahn der Bleche (Statorzahn 16 mit Stützstegen 17) genau dem Zahn des Blechpaketes, sodass die Lösung zur aktiven Länge gehört. Die Abdichtung der Zwischenkanäle wird durch den Backlack- und/oder den Klebeprozess gewährleistet.

Eine zweite Ausführung wird in Fig. 5 gezeigt. Die entspricht der ersten Ausführung, außer, dass sie über kleinere Zähne als die Zähne vom Blechpaket 3 verfügt. Damit kann eine vollflächige Vorspannung vor dem Backlackprozess ohne Stufenwerkzeug aufgebracht werden, aber da die Zähne kleiner sind, zählen sie bevorzugt nicht zur aktiven Länge der E-Maschine. Alternativ können diese jedoch auch, wie bereits zuvor erwähnt, zur aktiven Länge hinzugezählt werden. Ein weiterer Vorteil der kleineren Zähne ist, dass die Luft- und Kriechstrecken nicht beeinflusst sind. Je nach Anforderungen bzgl. des Backlackprozesses, kann auf ein Stufenwerkzeug, das zu größeren Toleranzen und dadurch eine geringe Backlackfestigkeit führt, verzichtet werden. Prinzipiell gibt es dieselben Alternativen wie zuvor (E-Bleche eventuell aus unterschiedlichen Dicken, Konstruktionsstahl; Backlack in 1 oder 2 Schritte, Segmentierung, Backlack oder Kleben).

Fig. 6 zeigt die dritte Ausführung, wobei hier die erfinderische Lösung nur aus einem geprägtem Deckblech (Metallblech 8) besteht, statt mehrere Bleche aufeinander zu stapeln. Die Prägung am Deckblech wurde so ausgelegt, dass beide Öffnungen aus dem Blechpaket 3 durch eine geprägte Kammer fluidtechnisch verbunden sind. Hier verfügt das Blech wieder über eine Öffnung zum Auslass zur Wickelkopfkühlung. Hier kann das Blech auch wie bei den ersten Ausführungen wahlweise gestaltet werden: Backlackprozess in 1 oder 2 Schritten, Zentrierung am Innen- oder Außendurchmesser, Zentrierung durch das (Stufen-)Werkzeug vom Backlackprozess, Verklebung, mit und ohne innere kleine Zähne zur vollflächigen Kraftaufbringung ohne Stufenwerkzeug, unterschiedliche Dicke gegenüber dem bisherigen Blechpaket.

Eine weitere Ausführung zeigen Figuren 7 und 8. Diese entspricht weitestgehend der dritten Ausführung, außer, dass sie über eine zusätzliche Prägung an der Öffnung verfügt, sodass, das Öl wie gewünscht umgelenkt wird, um den Wickelkopf optimal zu kühlen.

Aus den bisherigen Ausführungen kann ein weiteres Design abgeleitet werden, welches mit den Figuren 9 und 10 gezeigt wird. Dies entspricht der ersten und der zweiten Ausführungen, bei welchen ein oder mehrere Zwischenbleche angebracht wurden, wobei hier das Deckelblech nochmal über eine zusätzliche Prägung verfügt, sodass, das Öl wie gewünscht umgelenkt wird, um den Wickelkopf optimal zu kühlen.

Ferner wird gemäß Figuren 11 und 12 eine Variante aus Kunststoff gezeigt. Diese wurde hier segmentiert auslegt, wobei es je nach Montagereihenfolge und Befesti- gungsart möglich ist, eine ringförmige Geometrie vorzusehen (ähnlich wie bei den anderen Ausführungen). Der Ölleitung wird hier in das bisherige Blechpaket reingepresst. Dafür verfügt das Blechpaket über Bohrungen und der Ölleitring 8 über integrierten Einpressstifte (Zapfen 19), die um den Umfang verteilt sind. Die Abdichtung der Zwischenkanäle kann durch unterschiedliche Lösungen, die von der Dichtheitsanforderung abhängen, gewährleistet werden. Falls eine weiter verbesserte Dichtheit gefordert ist, kann eine Dichtung aus einem Elastomer, vorgesehen werden. Wenn eine geringe Leckage erlaubt ist, kann auf eine Dichtung verzichtet werden. Ein kleiner Spalt zwischen dem Ölleitung und dem Blechpaket 3 ist bevorzugt ausreichend, um die resultierende Leckage genug zu reduzieren. Eine Verklebung, die je nach Anforderung eventuell auch undicht sein kann, könnte auch akzeptiert werden.

Bezuqszeichenliste elektrische Maschine Stator Blechpaket Grundkörper Statornut Kühlkanal Stirnseite Metallblech a erstes Metallblech b zweites Metallblech c drittes Metallblech Umleiteinrichtung 0 Auslassöffnung 1 Kanalöffnung 2 Sammelkanal 3 Durchgangsloch 4 Umleittasche 5 Erhebungsbereich 6 Statorzahn 7 Stützsteg 8a erster Teilbereich 8b zweiter Teilbereich 9 Zapfen 0 Längsachse 1 Flanke 2 Kunststoffplatte

Claims

Patentansprüche

1 . Elektrische Maschine (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem gesamtheitlich ringförmig ausgebildeten Stator (2), wobei der Stator (2) ferner einen aus einem Blechpaket (3) bestehenden Grundkörper (4) aufweist und der Grundkörper (4) mit axial verlaufenden, radial nach innen geöffneten Statornuten (5) sowie radial außerhalb der Statornuten (5) und/oder in Umfangsrichtung zwischen den Statornuten (5) positionierten, axialen Kühlkanälen (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stirnseite (7) des Grundkörpers (4) eine mindestens ein Metallblech (8) oder eine Kunststoffplatte (22) aufweisende und zur Umleitung eines die Kühlkanäle (6) im Betrieb durchströmenden Hydraulikmittels ausgebildete Umleiteinrichtung (9) angebracht ist, wobei zumindest zwei Kühlkanäle (6) mit einer gemeinsamen Auslassöffnung (10) der Umleiteinrichtung (9) verbunden sind.

2. Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Umleiteinrichtung (9) mehrere Metallbleche (8a, 8b, 8c) aufweist, die axial überlappend zueinander angeordnet sind und aneinander befestigt sind.

3. Maschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Metallblech (8a) der Umleiteinrichtung (9) einen, zwei axiale Kanalöffnungen (11 ) zweier Kühlkanäle (6) überlappenden Sammelkanal (12) ausbildet.

4. Maschine (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal (12) als ein axiales Durchgangsloch (13) oder eine umformtechnisch ausgeformte Umleittasche (14) ausgebildet ist.

5. Maschine (1 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal (12) nierenförmig, U-förmig oder V-förmig verläuft.

6. Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelkanal (12) mit der, unmittelbar in dem ersten Metallblech (8a) oder in einem mit dem ersten Metallblech (8a) verbundenen, zweiten Metallblech (8b) ausgebildeten Auslassöffnung (10) verbunden ist.

7. Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (10) ausschließlich axial ausgerichtet ist oder derart in einem axial ausgestellten Erhebungsbereich (15) eines Metallblechs (8) eingebracht ist, dass sie zumindest teilweise auch in einer radialen Richtung nach innen geneigt ist.

8. Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Metallblech (8) einen gleichbleibenden radialen Innendurchmesser aufweist.

9. Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Metallblech (8) je Statorzahn (16) des Grundkörpers (4) einen radial nach innen vorstehenden Stützsteg (17) aufweist, welcher Stützsteg (17) an dem Statorzahn (16) des Grundkörpers (4) anliegt.

10. Maschine (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Metallblech (8) mit einem Sammelkanal (12) versehen ist und der Sammelkanal (12) zwei radial verlaufende, in Umfangsrichtung zueinander beabstan- dete und in unterschiedliche Stützstege (17) eingebrachte Teilbereiche (18a, 18b) aufweist, wobei die mit den Teilbereichen (18a, 18b) versehenen Stützstege zu den Seiten der Teilbereiche (18a, 18b) hin unterschiedlich breit ausgebildet sind.