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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Blechpaket eines Stators, ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets, eine elektrische Maschine und ein Fahrzeug.
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Zur Kühlung eines Blechpakets eines Stators (Statorblech) können, z.B. axial verlaufende, Kühlkanäle zum Führen eines Kühlmittels durch das Blechpaket vorgesehen sein. Für eine gesteigerte Effektivität der Kühlung ist eine Platzierung der Kühlkanäle weit im Zahn des Statorblechs (d.h., weit radial innenliegend) von Vorteil. Eine Zuführung oder Ableitung des Kühlmittels kann beispielsweise axial mittig am radialen Ende des Statorblechs oder stirnseitig am Statorblech erfolgen. Auf der einen Seite kann eine stirnseitige Anordnung insoweit gegenüber einer mittigen Anordnung bevorzugt sein, als eine radial durch das Statorblech führende Zuleitung/Ableitung bei der mittigen Anordnung den magnetischen Fluss im Statorblech unterbricht. Auf der anderen Seite macht ein weit im Zahn platzierter Kühlkanal eine stirnseitige Zuleitung/Ableitung komplex - einfache (z.B. Öl-) Leitringe haben dann aufgrund der stirnseitig austretenden Wickelköpfe nicht ausreichend Platz, um radial bis an die Kanäle geführt zu werden.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlung eines Stators bereitzustellen.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Blechpaket, ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets, einer elektrischen Maschine sowie ein Fahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Aspekte sowie Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in den Figuren aufgeführt.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Blechpaket eines Stators vorgeschlagen. Das Blechpaket umfasst eine Mehrzahl an entlang einer Achse des Stators angeordneten Lamellen (Blechen) zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen (zum Beispiel mehr als zwei Lamellen). Die Achse des Stators kann beispielsweise koaxial zu einer Achse einer Welle eines an dem Stator anzuordnenden Rotors verortet sein. Die Lamellen können beispielsweise eine Mehrzahl an Zähnen aufweisen, die für die Aufnahme der elektrischen Wicklungen vorgesehen sind. Zum Beispiel können die Lamellen jeweilige Öffnungen oder Nuten aufweisen, die im Blechpaket in Flucht zueinander stehen und durch die die Wicklungen geführt werden. Jede Lamelle kann beispielsweise axial flach und in der radialen Dimension korrespondierend zu den anderen Lamellen (d.h., im Wesentlichen gleich wie die anderen Lamellen) ausgeführt sein. Die Lamellen können ferner ring- oder scheibenförmig mit einer Punktsymmetrie gegenüber der Achse des Stators ausgebildet sein.
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Die Mehrzahl an Lamellen weisen einen Kühlkanal zum Führen eines Kühlmittels auf. Zum Beispiel können die Lamellen jeweilige Öffnungen aufweisen, die im Blechpaket in Flucht zueinander stehen und durch die der Kühlkanal gebildet wird. Das Kühlmittel kann z.B. ein Öl umfassen.
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Das Blechpaket umfasst ferner eine an einem (bezogen auf die Achse des Stators) axialen Ende der Mehrzahl an Lamellen angeordnete Endlamelle. Die Endlamelle kann beispielsweise eine Kappe oder einen Abschluss des Blechpakets bilden. Die Endlamelle und die Mehrzahl an Lamellen (d.h. eine zur Endlamelle benachbarte Lamelle der Mehrzahl an Lamellen) bilden einen Spalt, der sich von einer Außenkante der Endlamelle radial bis zu dem (in den Lamellen befindlichen) Kühlkanal erstreckt. Dieser Spalt dient der Zuführung oder der Ableitung des im Kühlkanal der (sonstigen) Lamellen geführten Kühlmittels. Zum Beispiel kann die Endlamelle den Kühlkanal in der axialen Richtung nach außen (zumindest teilweise) überdecken und radial nach innen (zumindest teilweise) abdichten, sodass der Kühlmittelstrom in den Spalt radial nach außen gedrängt wird. Mit anderen Worten kann die Endlamelle ohne eine zu dem Kühlkanal der Lamellen korrespondierenden Öffnung gefertigt sein. Der Spalt ist somit als am Statorblech stirnseitige, radial von außen erfolgende Zuführung oder Ableitung des durch den Kühlkanal zu führenden Kühlmittels ausgebildet.
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Im Vergleich zu konventionellen Statorblechen kann damit die Notwendigkeit eines Ölleitrings entfallen. Stattdessen kann eine radiale Zuführung von Öl durch einen Spalt zwischen zwei Blechlamellen (Endlamelle und dazu benachbarte Lamelle des Blechpakets) realisiert werden. Somit kann das erfindungsgemäße Blechpaket eine stirnseitige Zuführung und/oder Ableitung des Kühlmittels selbst bei geringem Bauraum in axialer Richtung ermöglichen. Eine Endlamelle kann weiterhin im Vergleich zu Leitringen kostengünstig gefertigt werden und Gewicht sowie Bauraum einsparen.
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Der Spalt kann beispielsweise durch jegliche axiale Abweichung der Form der Endlamelle von der (flachen) Form der restlichen Lamellen gebildet werden. Die Endlamelle kann etwa eine Umformung, Verformung, Biegung, Krümmung, Neigung, eine Kante, eine Falte, eine Rille, einen Vorsprung, eine Fase o. Ä. aufweisen zur Bildung einer axial flachen, radialen Zu- oder Ableitung des Kühlmittels.
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In manchen Ausführungsbeispielen weist die Endlamelle mindestens eines aus einer Neigung relativ zu der Mehrzahl an Lamellen (d.h. zur benachbarten Lamelle) und einem Falz auf. Im ersten Fall kann die Endlamelle von dem Kühlkanal (oder bis zu einem radial weiter außenliegenden Teilabschnitt des Kühlkanals) radial bis zu der Außenkante geneigt gegenüber der Mehrzahl an Lamellen sein. Eine solchermaßen verbogene Endlamelle kann etwa einen konischen Spalt entstehen lassen. Die Endlamelle kann etwa analog einer Tellerfeder geformt sein. Der Falz kann beispielsweise von dem Kühlkanal aus radial nach außen, etwa geradlinig, geführt sein. Das mindestens eine aus der Neigung und dem Falz bilden in besagten Ausführungsbeispielen den Spalt. Dies kann eine Herstellung der Endlamelle vereinfachen, wenn das zunächst gestanzte Blech der Endlamelle (ohne Kühlkanäle) gebogen und/oder gefalzt wird.
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Es können mehrere Kühlkanäle axial durch die Lamellen verlaufen. Beispielsweise können mehrere Kühlkanäle um die Achse umlaufend in den Lamellen verlaufen. In solchen Fällen kann die Endlamelle um einen Umkreis der Endlamelle umlaufend gegenüber der benachbarten Lamelle geneigt sein beziehungsweise kann die Endlamelle mehrere Falze, etwa für jeden Kühlkanal einen jeweiligen Falz, aufweisen. Die hier beschriebenen Techniken lassen sich dementsprechend auf eine Mehrzahl an Kühlkanälen übertragen.
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In manchen Ausführungsbeispielen ist die Endlamelle von dem Kühlkanal radial bis zu der Außenkante geneigt gegenüber der Mehrzahl an Lamellen und weist einen Falz auf, der sich von dem Kühlkanal radial nach außen bis zu einem Teilabschnitt der Endlamelle erstreckt. Ein solcher Teilabschnitt ist etwa ein radial zwischen der Außenkante der Endlamelle und dem Kühlkanal (d.h. der Überdeckung des Kühlkanals an der Endlamelle) liegender Bereich der Endlamelle. Diese Kombination eines gebogenen Bereichs und dem Falz kann zum einen einen Volumenstrom des Kühlmittels erhöhen und zum anderen eine Aussparung des Falz an der Außenkante ermöglichen. Eine solche Aussparung kann beispielsweise der vereinfachten Anbringung einer um die Außenkante der Lamellen umlaufenden Dichtung dienen, da der Bereich um die Außenkante dann glatt bleiben kann.
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Das Blechpaket kann einseitig oder zweiseitig mit Endlamellen bestückt sein. In der einseitigen Variante kann die andere Seite des Blechpakets zum Beispiel offen ausgeführt sein. Oder die andere Seite kann einen konventionellen Leitring aufweisen, falls zum Beispiel lediglich an einer Stirnseite des Blechpakets eine Platzbeschränkung durch etwa aufgespreizte Wickelköpfe besteht und an der anderen Seite die Wickelköpfe durch deren Verschaltung enger geführt sind. In der zweiseitigen Variante können die beiden Endlamellen jeweils eine Zuführung und eine Ableitung des Kühlmittels darstellen. Alternativ können beiden Endlamellen eine Ableitung des Kühlmittels darstellen, wenn etwa die Zuführung mittig am Stator realisiert ist. Eine zweiseitige Variante kann etwa folgendermaßen umgesetzt sein: Das Blechpaket kann ferner eine an einem anderen axialen Ende (d.h., einem dem axialen Ende axial gegenüberliegenden Ende) der Mehrzahl an Lamellen angeordnete zweite Endlamelle umfassen. Die zweite Endlamelle und die Mehrzahl an Lamellen bilden einen Spalt, der sich von einer Außenkante der zweiten Endlamelle radial bis zu dem Kühlkanal erstreckt. Die Endlamelle und die zweite Endlamelle können zum Beispiel baugleich ausgeführt sein.
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Optional können zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um eine Abdichtung des Kühlmittels gegenüber der Umgebung außerhalb des Kühlkanals beziehungsweise des Spalts vorzusehen. Damit kann beispielsweise ein unerwünschtes Austreten des Kühlmittels aus dem Blechpaket in den Rotor oder in ein Gehäuse des Stators verhindert oder abgeschwächt werden. Außerdem kann durch eine Abdichtung der Endlamelle gegenüber dem Gehäuse der Ölzulauf gegen den Wickelkopf abgedichtet sein.
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Es kann beispielsweise eine Dichtung zum Gehäuse des Stators (zur Außenseite des Stators) und/oder eine Dichtung nach innen zwischen Endlamelle und benachbarte Lamelle an der Endlamelle angebracht sein. Die Dichtung hin zu benachbarten Lamelle kann außerdem über einen Kontaktdruck (Anpressdruck) der Endlamelle gegen die benachbarte Lamelle und/oder einer Vorspannung im Gehäuse des Stators erfolgen. Letzteres wäre ein ähnliches Dichtkonzept, das oftmals zur Abdichtung des Kühlkanals zwischen den Lamellen verwendet wird. Der Kontaktdruck oder die Vorspannung kann etwa über einen Anschlag im Gehäuse realisiert werden. Bei Montage des Statorblechs kann dieses bis zu dem Anschlag in das Gehäuse eingebracht werden und über einen gegenüberliegenden Anschlag des Gehäuses festgeklemmt sein. Der Anschlag könnte am Gehäuse so angebracht sein, dass die Endlamelle gegen die benachbarte Lamelle drückt.
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Folgende Ausführungen würden zu einer oben erläuterten Verbesserung der Dichtung führen: Zum Beispiel kann das Blechpaket eine Dichtung zwischen einem relativ zu dem Kühlkanal radial innen liegenden Bereich der Endlamelle und der Mehrzahl an Lamellen umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Blechpaket eine Dichtung entlang der Außenkante der Endlamelle zur Abdichtung gegen ein radial zu der Außenkante beabstandet anzuordnendes Gehäuse des Stators umfassen.
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Ein vollständiges Abdichten kann für manche Anwendungen allerdings unerwünscht oder nicht notwendig sein. Falls das Kühlmittel zum Teil über die Wickelköpfe abfließen soll, kann beispielsweise die Endlamelle mindestens eine relativ zum Kühlkanal (oder zu den Kühlkanälen) radial außen angeordnete Aussparung (beziehungsweise Aussparungen) aufweisen zur teilweisen Abgabe des Kühlmittels an die Wickelköpfe der elektrischen Wicklungen. Die Aussparung kann etwa bei der Herstellung gezielt in die Endlamelle gestanzt werden, um eine direkte Kühlung des Wickelkopfs zu erreichen. Die Aussparung in der Endlamelle kann beispielsweise radial außen liegend gegenüber dem Kühlkanal der Lamellen vorgesehen sein. Bei Vorliegen mehrerer Falze und einer gleichzeitigen Biegung der Endlamelle kann die Aussparung an der Biegung zwischen zwei Falzen der Endlamellen, die zu einem jeweiligen Kühlkanal führen, angeordnet sein. Damit kann sichergestellt werden, dass nur ein vordefinierter Teilstrom durch die Aussparung abfließt. Ferner kann ein Durchmesser der Aussparung an den vordefinierten Teilstrom angepasst sein. Das radiale Außenliegen der Aussparung kann ferner ein Aufbringen des Kühlmittels von radial außen auf die Wickelköpfe bewirken, was ein zu starkes Durchfließen des Kühlmittels zum Rotor verhindern und ein Umlaufen des Kühlmittels um die Achse auf eine vollständige Außenfläche der Wickelköpfe begünstigen kann.
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In manchen Ausführungsbeispielen weist die Mehrzahl an Lamellen jeweils eine Mehrzahl an Aussparungen zur Aufnahme der Wicklungen auf. Der Kühlkanal kann in solchen Fällen zwischen den Aussparungen angeordnet sein. In so einer Statorkonfiguration kann die erfindungsgemäße Blechlamelle besonders vorteilhaft sein, da ein Raum zum stirnseitigen Heranführen eines Ölleitringes zum Kühlkanal durch die Wickelköpfe der Wicklungen versperrt sein kann.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Formen einer Mehrzahl an Lamellen zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen. Beispielsweise können die Lamellen und deren Zähne zur Aufnahme der Wicklungen ausgestanzt sein. Das Verfahren umfasst ferner ein Formen eines Kühlkanals in die Mehrzahl an Lamellen zum Führen eines Kühlmittels. Das Formen des Kühlkanals kann beispielsweise ein Ausstanzen einer Aussparung in den Lamellen umfassen. Ferner umfasst das Verfahren ein Formen einer Endlamelle (ohne Kühlkanal) und ein Anordnen (zum Beispiel Befestigen, Auflegen oder Anpressen) der Endlamelle an ein axiales Ende der Mehrzahl an Lamellen. Eine Montage der Endlamelle kann vor einer Montage der Wicklungen erfolgen, sodass Wickelköpfe der Wicklungen das Anbringen der Endlamelle nicht blockieren.
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Die Endlamelle und die Mehrzahl an Lamellen bilden dabei einen Spalt, der sich von einer Außenkante der Endlamelle radial bis zu dem Kühlkanal erstreckt. Zur Realisierung des Spalts kann das Verfahren ein Verformen der Endlamelle umfassen, sodass der Spalt gebildet wird. Beispielsweise kann das Formen der Endlamelle mindestens eines aus einem Biegen und einem Falzen der Endlamelle umfassen. Der gebogene und/oder gefalzte Teil der Endlamelle können somit den Spalt bilden.
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Im Vergleich zu konventionellen Herstellungsverfahren von Kühlzuleitungen, etwa Ölleitringen, kann das erfindungsgemäße Verfahren eine Vereinfachung darstellen. Ein kostengünstiges Blech kann mit herkömmlichen maschinellen Bearbeitungsschritten umgeformt werden, um den kühlmittelführenden Spalt zu bilden.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine (zum Beispiel Generator und/oder Motor) vorgeschlagen. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator mit einem erfindungsgemäßen Blechpaket und einen Rotor. Der Rotor kann sich aufgrund eines durch die Wicklungen im Stator hervorgerufenen Magnetfelds (zum Beispiel ein statisches Magnetfeld oder ein Drehfeld) im Zusammenspiel mit einem durch Wicklungen im Rotor hervorgerufenen Magnetfeld um die obengenannte Achse drehen und dabei eine Welle der elektrischen Maschine zum Rotieren bringen.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann einen Ölleitring für die Zuleitung des Öls in einen Kühlkanal im Stator überflüssig machen. Eine radiale Zuleitung kann trotz eingeschränktem Platz an der axialen Außenseite des Stators realisiert werden. Die elektrische Maschine kann außerdem gewicht- und platzsparend sowie kostengünstig hergestellt werden.
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Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug vorgeschlagen, das eine erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst. Das Fahrzeug kann als jedwede Vorrichtung aufgefasst werden, die einen oder mehrere elektrische Maschinen sowie eines oder mehrere davon angetriebene Räder umfasst. Bei dem Fahrzeug kann es sich sowohl um ein Personen- als auch um ein Nutzfahrzeug handeln. Zum Beispiel kann das Fahrzeug ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Motorrad oder ein Traktor sein. Das Fahrzeug umfasst mindestens ein Rad, das drehbar auf einer vom Rotor der elektrischen Maschine angetriebenen Welle gelagert ist.
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Das erfindungsgemäße Fahrzeug kann einen Ölleitring für die Zuleitung des Öls in einen Kühlkanal im Stator überflüssig machen. Eine radiale Zuleitung kann trotz eingeschränktem Platz an der axialen Außenseite des Stators realisiert werden. Das Fahrzeug kann einen effizienten und sicheren Einsatz einer elektrischen Maschine durch ein verbessertes Kühlkonzept ermöglichen.
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Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden lediglich beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren beschrieben werden. Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines Blechpakets für einen Stator;
- 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Blechpakets für einen Stator;
- 3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Blechpakets; und
- 4 ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Maschine.
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1 zeigt eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Blechpakets 100 für einen Stator. 1 zeigt hierbei lediglich ein radiales Segment des Blechpakets 100.
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Das Blechpaket 100 umfasst eine Mehrzahl an entlang einer Achse a des Stators angeordneten Lamellen 110 zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen. In 1 sind die Lamellen 110 gemeinsam als Paket dargestellt. Lediglich beispielhaft sind in 1 wenige Lamellen 110 dargestellt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Lamellen eine größere (aber auch kleinere) axiale Länge aufweisen.
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Die Lamellen 110 weisen einen axial (relativ zur Achse a) verlaufenden Kühlkanal 120 zum Führen eines Kühlmittels auf. Die Lamellen 110 umfassen Zähne, beispielsweise Zähne 130-1, 130-2, 130-3, zur Aufnahme der Wicklungen, wobei mehrere Kühlkanäle, darunter Kühlkanal 120, um die Achse a umlaufend zwischen den Zähnen 130-1, 130-2, 130-3 angeordnet sind. Der Kühlkanal 120 verläuft in 1 radial r außen zu den Zähnen 130-1, 130-2, 130-3. In anderen Ausführungsbeispielen kann der Kühlkanal zwischen den Zähnen verlaufen.
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Das Blechpaket 100 umfasst ferner eine an einem axialen Ende der Mehrzahl an Lamellen 120 angeordnete Endlamelle 140. Die Endlamelle 140 weist zu den Lamellen 120 korrespondierende Zähne 130-1, 130-2, 130-2, jedoch keine Öffnung zum Kühlkanal 120 auf. Die Endlamelle 140 und die Mehrzahl an Lamellen 120 bilden einen Spalt 150, der sich von einer Außenkante 142 der Endlamelle 140 radial r bis zu dem Kühlkanal 120 erstreckt.
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Die Endlamelle 140 ist von dem Kühlkanal 120 radial bis zu der Außenkante 142 geneigt gegenüber der Mehrzahl an Lamellen 120 und weist mehrere Falze 160-1, 160-2, 160-3 auf, die sich von jeweiligen Kühlkanälen (nicht gezeigt) radial r nach außen bis zu einem Teilabschnitt 144 der Endlamelle 140 erstrecken. Die nach radial r außen zunehmende Neigung der Endlamelle 140 ist streifenweise als axialer Abstand der Endlammelle 140 von den Lamellen 120 in jeweiligen radialen r um die Achse a umlaufenden Abschnitten der Endlamelle 120 angedeutet. Die Falze 160-1, 160-2, 160-3 verlaufen geradlinig von einer radialen r Höhe, auf der sich die Kühlkanäle befinden, bis zum Teilabschnitt 144. Der Teilabschnitt 144 endet radial r innerhalb von der Außenkante 142.
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Im Vergleich zu konventionellen Statorblechen kann das Blechpaket 100 die Notwendigkeit eines Ölleitrings entfallen lassen. Stattdessen kann eine radiale Zuführung von Öl durch den Spalt 150 zwischen zwei Blechlamellen (Endlamelle und dazu benachbarte Lamelle des Blechpakets) realisiert werden. Somit kann das erfindungsgemäße Blechpaket 100 eine stirnseitige Zuführung und/oder Ableitung des Kühlmittels selbst bei geringem Bauraum in axialer Richtung a ermöglichen. Eine Endlamelle 140 kann weiterhin im Vergleich zu Leitringen kostengünstig gefertigt werden und Gewicht sowie Bauraum einsparen.
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Die in 1 gezeigte Kombination eines gebogenen Bereichs der Endlamelle 140 und den Falzen 160-1, 160-2, 160-3 kann zum einen einen Volumenstrom des Kühlmittels in der radialen Zuführung erhöhen und zum anderen eine Aussparung der Falze 160-1, 160-2, 160-3 an der Außenkante 142 ermöglichen. Eine solche Aussparung kann beispielsweise der vereinfachten Anbringung einer um die Außenkante 142 der Endlamelle 140 umlaufenden Dichtung dienen, da der Bereich um die Außenkante 142 dann glatt bleiben kann.
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2 zeigt eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Blechpakets 200 für einen Stator. 2 zeigt hierbei lediglich ein radiales Segment des Blechpakets 200.
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Das Blechpaket 200 umfasst eine Mehrzahl an entlang einer Achse a des Stators angeordneten Lamellen 210 zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen. In 2 sind die Lamellen 210 gemeinsam als Paket dargestellt.
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Die Lamellen 210 weisen einen axial (relativ zur Achse a) verlaufenden Kühlkanal 220 zum Führen eines Kühlmittels auf. Die Lamellen 210 umfassen axial verlaufende Zähne, beispielsweise Zähne 230-1, 230-2, 230-3, zur Aufnahme der Wicklungen, wobei mehrere Kühlkanäle, darunter Kühlkanal 220, um die Achse a umlaufend zwischen den Zähnen 230-1, 230-2, 230-3 angeordnet sein können. Der Kühlkanal 220 verläuft in 2 radial r zwischen den Zähnen 230-1, 230-2, 230-3.
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Das Blechpaket 200 umfasst ferner eine an einem axialen Ende der Mehrzahl an Lamellen 220 angeordnete Endlamelle 240. Die Endlamelle 240 weist zu den Lamellen 220 korrespondierende Zähne 230-1, 230-2, 230-2, jedoch keine Öffnung zum Kühlkanal 220 auf. Die Endlamelle 240 und die Mehrzahl an Lamellen 220 bilden einen Spalt 250, der sich von einer radial r außenliegenden Außenkante 242 der Endlamelle 140 radial r bis zu dem Kühlkanal 220 erstreckt.
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Die Endlamelle 240 ist von dem Kühlkanal 220 radial bis zu der Außenkante 242 geneigt gegenüber der Mehrzahl an Lamellen 120. Die Neigung bildet den Spalt 250, der einer Zuführung oder einer Ableitung von Kühlmittel im Kühlkanal dient.
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Das Blechpaket 200 umfasst ferner eine Dichtung 280 entlang der Außenkante 242 der Endlamelle 240 zur Abdichtung gegen ein radial zu der Außenkante 242 beabstandet anzuordnendes Gehäuse 270 des Stators. Ferner umfasst das Blechpaket 200 eine Dichtung 290 zwischen einem relativ zu dem Kühlkanal 220 radial innen liegenden Bereich der Endlamelle 240 und der Mehrzahl an Lamellen 210.
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Im Vergleich zu konventionellen Statorblechen kann das Blechpaket 200 die Notwendigkeit eines Ölleitrings entfallen lassen. Stattdessen kann eine radiale Zuführung von Öl durch den Spalt 250 zwischen zwei Blechlamellen (Endlamelle und dazu benachbarte Lamelle des Blechpakets) realisiert werden. Somit kann das erfindungsgemäße Blechpaket 200 eine stirnseitige Zuführung und/oder Ableitung des Kühlmittels selbst bei geringem Bauraum in axialer Richtung a ermöglichen. Eine Endlamelle 240 kann weiterhin im Vergleich zu Leitringen kostengünstig gefertigt werden und Gewicht sowie Bauraum einsparen. Zusätzliche Dichtungen 280 und 290 können ein unerwünschtes Austreten des Kühlmittels aus dem Blechpaket 200 mindern.
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3 zeigt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 300 zur Herstellung eines Blechpakets. Das Verfahren 300 umfasst ein Formen 310 einer Mehrzahl an Lamellen zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen, ein Formen 320 eines Kühlkanals in die Mehrzahl an Lamellen zum Führen eines Kühlmittels und ein Formen 330 einer Endlamelle und Anordnen der Endlamelle an ein axiales Ende der Mehrzahl an Lamellen. Die Endlamelle und die Mehrzahl an Lamellen bilden einen Spalt, der sich von einer Außenkante der Endlamelle radial bis zu dem Kühlkanal erstreckt. Zum Beispiel kann das Formen 330 der Endlamelle mindestens eines aus einem Biegen und einem Falzen der Endlamelle umfassen.
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Im Vergleich zu konventionellen Herstellungsverfahren von Kühlzuleitungen, etwa Ölleitringen, kann das erfindungsgemäße Verfahren 300 eine Vereinfachung darstellen. Ein kostengünstiges Blech kann mit herkömmlichen maschinellen Bearbeitungsschritten umgeformt werden, um den kühlmittelführenden Spalt zu bilden.
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4 zeigt einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine 400 in einem Gehäuse 405. Die elektrische Maschine 400 umfasst einen Stator 410 mit einem erfindungsgemäßen Blechpaket und einen Rotor 420. Der Stator 410 umgreift den radial r innenliegenden Rotor 420. Die elektrische Maschine 400 umfasst ferner eine Welle 430, die radial r innerhalb des Rotors 420 angeordnet ist. Die Welle 430 definiert hierbei eine Achse a des Stators.
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Das Blechpaket umfasst eine Mehrzahl an entlang der Achse a des Stators angeordneten Lamellen zur Aufnahme von elektrischen Wicklungen. Aus den Lamellen ragen axial Wicklungsköpfe 440 der Wicklungen heraus. Die Mehrzahl an Lamellen weisen einen axial verlaufenden Kühlkanal 450 zum Führen eines Kühlmittels auf. Das Blechpaket umfasst ferner eine an einem axialen Ende 412 oder 414 der Mehrzahl an Lamellen angeordnete Endlamelle (nicht gezeigt). Die Endlamelle und die Mehrzahl an Lamellen bilden einen Spalt (nicht gezeigt), der sich von einer Außenkante der Endlamelle radial r bis zu dem Kühlkanal 450 erstreckt. Die Endlamelle kann einseitig oder zweiseitig ausgeführt sein, d.h. eine zweite Endlamelle kann an einem weiteren axialen Ende 414 oder 412 angeordnet sein.
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Die elektrische Maschine 400 kann in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug verbaut sein.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine 400 kann einen Ölleitring für die Zuleitung des Öls in einen Kühlkanal im Stator 410 überflüssig machen. Eine radiale Zuleitung kann trotz eingeschränktem Platz an der axialen Außenseite des Stators 410 realisiert werden. Die elektrische Maschine 400 kann außerdem gewicht- und platzsparend sowie kostengünstig hergestellt werden.
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Bezugszeichen
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- a
- axiale Richtung
- r
- radiale Richtung
- 100
- Blechpaket
- 110
- Mehrzahl an Lamellen
- 120
- Kühlkanal
- 130-1, 130-2, 130-3
- Zähne
- 140
- Endlamelle
- 142
- Außenkante
- 144
- Teilabschnitt
- 150
- Spalt
- 160-1, 160-2, 160-3
- Falze
- 200
- Blechpaket
- 210
- Mehrzahl an Lamellen
- 220
- Kühlkanal
- 230-1, 230-2, 230-3
- Zähne
- 240
- Endlamelle
- 242
- Außenkante
- 250
- Spalt
- 270
- Gehäuse
- 280
- Dichtung
- 290
- Dichtung
- 300
- Verfahren
- 310
- Formen der Lamellen
- 320
- Formen des Kühlkanals
- 330
- Formen der Endlamelle
- 400
- elektrische Maschine
- 405
- Gehäuse
- 410
- Stator
- 420
- Rotor
- 430
- Welle
- 412
- axiales Ende
- 414
- axiales Ende
- 440
- Wickelköpfe
- 450
- Kühlkanal