Litzenleiter, Spuleneinrichtung und Herstellungsverfahren

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter, welcher als Litzenleiter ausgebildet ist und ein Bündel aus einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Einzeldrähten um fasst, wobei die Einzeldrähte durch ein gehärtetes Füllmittel miteinander zu einer übergeordneten Leiterstruktur verbunden sind. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Spu leneinrichtung, welche eine elektrische Spulenwicklung aus einem oder mehreren derartigen elektrischen Leitern aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für einen solchen Leiter.

Nach dem Stand der Technik werden bei vielen elektrischen An wendungen Litzenleiter eingesetzt, die eine Vielzahl von ge bündelten Einzeldrähten umfassen. Solche Litzenleiter bieten gegenüber massiven Leitern mit vergleichbarem Querschnitt den Vorteil von verringerten Wechselstromverlusten. Oft sind die Einzeldrähte innerhalb eines solchen Litzenleiters elektrisch gegeneinander isoliert. Dadurch wird erreicht, dass sich Wir belströme nur innerhalb eines Einzeldraht des Litzenbündels ausbreiten können und nicht mehr innerhalb der gesamten Quer- schnittsfläche eines massiv aufgebauten Leiters. Selbst wenn die Einzeldrähte nicht vollständig gegeneinander isoliert sind, wird bereits durch die Aufteilung in Einzeldrähte eine Reduzierung der Ausbreitung von Wirbelströmen erreicht. In jedem Fall wird durch die Eingrenzung des für die Wirbelströ me zur Verfügung stehenden Leiterquerschnitts eine Verringe rung der Wechselstromverluste erzielt.

Bei vielen elektrischen Anwendungen, vor allem beim Betrieb elektrischer Spuleneinrichtungen sind die erreichbaren Strom dichten durch die Möglichkeiten zur Kühlung des Leiters be grenzt. Eine möglichst effektive und effiziente Kühlung ist also erstrebenswert. Weiterhin kann durch eine effektive Küh lung die Betriebstemperatur verringert werden, was allgemein die ohmschen Verluste reduziert. Bei Spuleneinrichtungen mit Litzenleitern werden die Leiter häufig dadurch gekühlt, dass ein fluides Kühlmittel außen an dem Litzenleiter vorbei strömt. Es liegt dann also ein direkter Kontakt zwischen einem fluiden Kühlmittel und dem Litzenleiter vor, was gene rell günstig für eine effektive Kühlung ist. Allerdings wirkt es sich insbesondere bei Litzenleitern mit relativ großen Querschnitten nachteilig aus, dass dann vor allem die weiter innen liegenden Einzeldrähte deutlich schlechter an die Küh lung angebunden sind als die weiter außen liegenden Einzel drähte, die thermisch dichter an das vorbeiströmende Kühlmit tel angekoppelt sind. Die thermische Ankopplung der innenlie genden Einzeldrähte an das vorbeiströmende Kühlmittel ist vor allem dann schwierig, wenn die Einzeldrähte von einer ther misch vergleichsweise schlecht leitenden Isolationsschicht umgeben sind. Außerdem liegt innerhalb des Litzenleiters häu fig noch ein zusätzliches gehärtetes Füllmittel vor, welches die Einzeldrähte zu einer übergeordneten Leiterstruktur ver bindet. Auch ein solches Füllmittel kann sich negativ auf die thermische Ankopplung der Einzeldrähte an das fluide Kühlmit tel auswirken. Durch diese Problematik kann es vor allem bei Anwendungen mit vergleichsweise hohen Stromdichten leicht zu einer Überhitzung im innenliegenden Bereich des Litzenleiters kommen .

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Leiter anzugeben, welcher die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll ein Leiter zur Verfügung gestellt werden, welcher effektiv gekühlt werden kann, sodass lokale Überhitzungen vermieden werden können, und bei welchem gleichzeitig die Wechselstrom verluste reduziert werden. Eine weitere Aufgabe ist es, eine elektrische Spuleneinrichtung anzugeben, welche eine Spulen wicklung aus einem oder mehreren solchen Leitern aufweist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Herstellungsverfahren für einen solchen Leiter anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch den in Anspruch 1 beschriebenen elektrischen Leiter, die in Anspruch 11 beschriebene elektri- sehe Spuleneinrichtung und das in Anspruch 13 beschriebene Herstellungsverfahren gelöst.

Der erfindungsgemäße elektrische Leiter ist als Litzenleiter ausgebildet und weist ein Bündel aus einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Einzeldrähten auf. Dabei sind die Ein zeldrähte durch ein gehärtetes Füllmittel miteinander zu ei ner übergeordneten Leiterstruktur verbunden. Der Leiter weist wenigstens einen innenliegenden Kühlmittelkanal auf, der sich entlang einer Längsrichtung des Leiters erstreckt und fluid dicht gegen die weiter außen liegenden Bereiche des Litzen leiters abgedichtet ist. Dabei beträgt der Abstand zwischen dem Kühlmittelkanal und den nächstliegenden Einzeldrähten des Bündels höchstens 1 mm.

Durch den beschriebenen innenliegenden Kühlmittelkanal wird also aus dem Litzenleiter ein Hohlleiter, welcher durch ein innen hindurchströmendes Kühlmittel effektiv gekühlt werden kann. Auf diese Weise kann auch bei vergleichsweise hohen Stromdichten eine lokale Überhitzung im innenliegenden Be reich des Leiters vermieden werden. Eine Kühlung von außen kann optional zusätzlich eingesetzt werden. Wesentlich ist, dass der innenliegende Kühlmittelkanal eine direkte Kühlung im Leiterinneren ermöglicht. Um diesen Leiter insgesamt bei spielsweise innerhalb eines geschlossenen Kühlmittelkreis laufs kühlen zu können ist es vorteilhaft, wenn dieser innen liegende Kühlmittelkanal fluiddicht gegen die weiter außen liegenden Bereiche des Leiters abgedichtet ist. Es sind al lerdings prinzipiell auch Ausführungsvarianten denkbar, bei denen ein Leckstrom von innen nach außen (durch eine poröse Struktur aus Einzeldrähten hindurch) toleriert werden kann. Bei einer solchen Variante entsteht ein hydraulischer Druck auf die Wicklungslagen, wodurch prinzipiell eine mechanische Schwächung hervorgerufen werden kann. Dies sollte bei den meisten Anwendungen vermieden werden. Wenn dies jedoch tole riert werden kann, kann prinzipiell ein Leckstrom an Kühlmit tel radial durch das Litzenbündel hindurch vertretbar sein. Die in vielen Fällen gewünschte fluiddichte Abdichtung kann prinzipiell auf zwei unterschiedliche Weisen realisiert sein: Entweder und besonders vorteilhaft kann eine primäre Abdich tung durch das Füllmittel des Litzenleiters bewirkt werden - also beispielsweise durch ein Imprägnierharz zwischen den Einzeldrähten des Litzenbündels. In diesem Fall ist keine zu sätzliche Rohrwand zwischen dem Kühlmittelkanal und dem Bün del aus Einzelleitern nötig. Alternativ (oder auch zusätz lich) kann die fluiddichte Abdichtung aber auch durch eine zusätzlich vorhandene Rohrwand gewährleistet sein, welche zwischen dem Kühlmittelkanal und den umgebenden Einzeldrähten angeordnet ist. Bei dieser Variante soll aber die Dicke die ser zusätzlichen Rohrwand auf höchstens 1 mm begrenzt sein.

In jedem Fall wird durch die fluiddichte Abdichtung gewähr leistet, dass kein Kühlmittel in die Bereiche zwischen den Einzeldrähten eindringen kann.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Leiters ist, dass durch die enge räumliche Nähe des Kühlmittelkanals zu den Einzeldrähten eine effektive Entwärmung der umgebenden Einzeldrähte stattfinden kann. Sowohl bei der der Variante ohne zusätzliche Rohrwand (also bei einem Abstand von 0) als auch bei der Variante mit einer zusätzlichen dünnen Rohrwand (und dem entsprechenden Abstand d) liegt also eine enge ther mische Ankopplung der Einzeldrähte an das im Kanal strömende fluide Kühlmittel vor. Außerdem wirkt sich die geringe Dicke der optional vorhandenen Rohrwand günstig auf den erreichba ren Füllfaktor an dem leitfähigen Material der Einzeldrähte aus .

Mit dem erfindungsgemäßen Litzenleiter kann also sowohl eine Begrenzung der Wechselstromverluste (durch die Unterteilung in Einzeldrähte) als auch eine effektive Kühlung und somit eine hohe Stromdichte erreicht werden.

Die erfindungsgemäße elektrische Spuleneinrichtung weist eine elektrische Spulenwicklung aus einem oder mehreren erfin dungsgemäßen elektrischen Leitern auf. Die Vorteile der Spu- leneinrichtung ergeben sich analog zu den oben angegebenen Vorteilen des elektrischen Leiters.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung eines erfindungsgemäßen elektrischen Leiters. Es umfasst die fol genden Schritte:

a) Anordnung eines Bündels von Einzeldrähten um wenigstens einen innenliegenden länglichen Kern,

b) gemeinsames Verpressen des Bündels von Einzeldrähten und des innenliegenden Kerns zu einem stabilen und kompakten Verbund,

c) Füllen des Leiterverbundes mit einem Füllmittel und an schließendes Aushärten des Füllmittels und

d) Bildung des Kühlmittelkanals durch Entfernen von wenig stens einem Teil des Kerns.

Mit einem solchen Verfahren kann der erfindungsgemäße Leiter auf besonders einfache Weise hergestellt werden. Insbesondere ermöglicht die nachträgliche Entfernung von wenigstens einem Teil des Kerns, dass ein wohldefinierter innenliegender Kühl kanal gebildet werden kann, welcher thermisch eng an die Ein zeldrähte angekoppelt ist. Insbesondere ist es bei diesem Herstellungsverfahren nicht nötig, dass eine besonders dicke zusätzliche Rohrwand vorliegt, um den Kühlkanal zu definie ren. Da der Kühlkanal durch nachträgliches Entfernen von einem Material des Kerns gebildet wird, wird entweder gar keine solche Rohrwand benötigt oder es reicht eine ver gleichsweise dünne Rohrwand aus. Insbesondere kann diese ver bleibende Rohrwand so dünn sein, dass sie ohne die innenlie gende Füllung nicht dem Verpressen in Schritt b) standhalten würde, ohne dass der Kühlkanal zusammengedrückt würde. Mit anderen Worten ermöglicht der Teil des mitgepressten Kerns, der in Schritt d) nachträglich entfernt wird, dass ein defi nierter innenliegender Hohlraum gebildet wird, welcher ohne das ihn ausfüllende Material beim Pressen zusammengedrückt worden wäre. Anders ausgedrückt dient also entweder der ganze Kern oder zumindest der Teil des Kerns, der nachträglich ent fernt wird, dazu, das Volumen des zukünftigen Kühlkanals zu definieren und dieses Volumen trotz der beim Verpressen von außen einwirkenden hohen Kräfte für den zukünftigen Kühlkanal freizuhalten .

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung gehen aus den von den Ansprüchen 1, 11 und 13 abhängigen

Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen des Leiters, der Spuleneinrichtung und des Herstellungsverfahrens vorteilhaft miteinander kombiniert werden.

So kann der Abstand zwischen dem Kühlmittelkanal und den nächstliegenden Einzeldrähten des Bündels besonders vorteil haft auf höchstens 0,7 mm und insbesondere sogar auf höchs tens 0,5 mm begrenzt sein. Mit anderen Worten kann die Dicke der optional vorhandenen Rohrwand auf die genannten Abstands werte begrenzt sein. Allgemein ist es auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn der Abstand Null ist und somit gar keine zusätzliche Rohrwand vorliegt. Bei den genannten Abstandswerten soll die Dicke einer optional vorhandenen Drahtisolation nicht mit eingerechnet sein - es soll sich al so immer um den Abstand zwischen dem innenliegenden Kühlkanal und der Außenseite des nächstliegenden Einzeldrahtes inklusi ve seiner Isolation handeln.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Leiter zwischen dem Bündel von Einzeldrähten und dem Kühlmittelkanal eine zusätzliche Rohrwand auf, die den Kühlmittelkanal fluid dicht begrenzt. Diese Rohrwand kann insbesondere eine Dicke in einem der genannten Abstandsbereiche aufweisen, also bei spielsweise eine Wanddicke von höchstens 1 mm. Dabei ist der Kühlmittelkanal durch Entfernung einer Füllung aus dem Be reich im Inneren der Rohrwand gebildet. Die Vorteile eines Leiters gemäß dieser Ausführungsform ergeben sich analog zu den Vorteilen des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens in der entsprechenden Variante mit Rohrwand. Ein derart her gestellter Leiter ist beispielsweise daran zu erkennen, dass die Einzeldrähte innerhalb des Litzenleiters derart stark komprimiert sind und die Rohrwand trotzdem derart dünn ist, dass der Hohlraum des Kühlmittelkanals ohne die schützende Füllung beim Verpressen zusammengedrückt worden wäre.

Bei der Ausführungsform mit einer zusätzlichen Rohrwand kann das Material der Rohrwand vorteilhaft eine thermische Leitfä higkeit von wenigstens 5 W/m-K aufweisen. Bei einer derart hohen thermischen Leitfähigkeit ist die thermische Ankopplung zwischen dem Kühlmittel und den umgebenden Einzeldrähten be sonders gut. Auch die besonders dünne Ausgestaltung der Rohr wand dient der verbesserten thermischen Ankopplung.

Allgemein kann das Material der Rohrwand bevorzugt ein elek trisch leitendes Material sein. Ein elektrisch leitendes Ma terial kann vorteilhaft sein, da die Rohrwand dann als zu sätzlicher Einzelleiter wirken kann. Eine dünne Wandstärke der Rohrwand ist jedoch auch bei dieser Variante vorteilhaft, damit die Wechselstromverluste innerhalb der Rohrwand nicht zu groß werden. Bevorzugte Materialien für eine solche elek trisch leitfähige Rohrwand sind beispielsweise Kupfer oder Aluminium beziehungsweise Legierungen mit Kupfer und/oder Aluminium als Bestandteil. Alternativ kann die Rohrwand je doch auch ein elektrisch isolierendes Material, beispielswei se einen entsprechend wärmeleitenden Kunststoff und/oder ein entsprechend wärmeleitendes Verbundmaterial umfassen. Die Wahl eines vorteilhaften Materials für die Rohrwand ist dabei auch abhängig von der Aggressivität des verwendeten Kühlmit tels, beispielsweise davon, ob das Kühlmittel Weichmacher aus einem verwendeten Kunststoff herauslösen würde, oder ob ein silikonhaltiges Kühlmittel verwendet wird, welches einen si likonhaltigen Kunststoff auflösen würde. Allgemein und unab hängig von der Materialwahl kann die dünne Rohrwand dicker sein als der Durchmesser der jeweiligen Einzeldrähte.

Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsform kann der elektrische Leiter aber auch ohne eine derartige zusätzliche Rohrwand ausgestaltet sein. Der Abstand zwischen dem Kühlmit telkanal und den nächstliegenden Einzeldrähten des Bündels kann also insbesondere 0 sein. Bei dieser Ausführungsform wird der Kühlmittelkanal direkt von dem durch das gehärtete Füllmittel verbundenen Bündel aus Einzeldrähten begrenzt, so- dass der Kühlmittelkanal durch den Verbund aus Einzeldrähten und Kühlmittel fluiddicht abgedichtet ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsvariante ist die noch engere thermische Ankopplung der Einzeldrähte an das im Kühlmittelkanal fließende Kühlmit tel. Ein weiterer Vorteil kann darin gesehen werden, dass bei der Variante ohne zusätzliche Rohrwand der Verlust an Quer- schnittsfläche begrenzt wird und somit ein höherer Füllfaktor an Einzeldrähten erreicht werden kann. Der innenliegende Ka nal grenzt dann also direkt an die Einzeldrähte und/oder an das gehärtete Füllmittel an.

Grundsätzlich können beide Ausführungsformen - also mit oder ohne zusätzliche Rohrwand - vorteilhaft mit dem genannten Herstellungsverfahren hergestellt werden, nämlich durch Frei halten des Volumens für den Kühlmittelkanal durch wenigstens einen Teil des mitverpressten Kerns.

Allgemein können die Einzelleiter innerhalb des Bündels vor teilhaft miteinander verseilt und/oder verflochten sein. Eine derartige Anordnung, bei der die Position der Einzelleiter über die Länge des Bündels variiert, ist besonders vorteil haft zur Begrenzung von Wechselstromverlusten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Leiter eine Mehrzahl von innenliegenden Kühlmittelkanälen aufweisen, wel che insbesondere jeweils auf die beschriebene Weise gebildet sind. Diese Kühlmittelkanäle können beispielsweise unterei nander gleich ausgestaltet sein (beispielsweise alle mit Rohrwand oder alle ohne) . Prinzipiell ist es jedoch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn die einzelnen Kühlmit telkanäle im Hinblick auf Querschnittsform und/oder Quer- schnittsfläche variieren.

Allgemein vorteilhaft können die Einzelleiter innerhalb des Bündels miteinander zu einem stabilen und kompakten Verbund verpresst sein. Durch ein solches Verpressen unter relativ hohem Druck kann insbesondere ein vergleichsweise hoher Füll faktor an dem leitfähigen Material der Einzeldrähte reali siert werden. Dieser Füllfaktor (also der Flächenanteil des Drahtmaterials am gesamten Querschnitt des Leiterverbundes) kann so beispielsweise vorteilhaft bei wenigstens 60%, insbe sondere bei wenigstens 70% und sogar wenigstens 75% liegen. Beispielsweise können durch starke Kompression allgemein Füllfaktoren von bis zu 80% oder sogar bis zu 85% erreicht werden .

Allgemein kann die Anzahl an Einzeldrähten in einem elektri schen Leiter wenigstens bei einigen 10 liegen. Vorteilhaft kann der elektrische Leiter wenigstens 100, insbesondere so gar wenigstens 500 solche Einzeldrähte umfassen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann der elek trische Leiter als vorgefertigtes, formstabiles Leitersegment für eine Spuleneinrichtung ausgebildet sein. Mit anderen Wor ten kann es sich um ein vorgeformtes Leitersegment handeln, welches bei der Herstellung der Spuleneinrichtung in seiner Form nicht mehr verändert wird. Unter dem Begriff „form stabil" soll also im vorliegenden Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der Leiter nicht mehr wickelbar ist. Diese Formstabilität wird durch das gehärtete Füllmittel er reicht. Insbesondere kann der Leiter sogar so formstabil sein, dass er nach dem Aushärten des Füllmittels nicht mehr zerstörungsfrei in seiner Form verändert werden kann.

Ein derartig formstabiles Leitersegment kann beispielsweise ein Leitersegment einer sogenannten Hairpin-Wicklung sein. Diese Wicklungen sind aus einzelnen Haarnadel-förmigen Wick lungsabschnitten gebildet. Dabei kann ein Leitersegment einer solchen Hairpin-Wicklung beispielsweise eine ganze Haarnadel oder auch die Hälfte einer Haarnadel ausbilden. Beispielswei se kann ein solches Hairpin-Segment einen geraden Leiterab schnitt und daran angrenzend ein oder zwei schräge Leiterab schnitte aufweisen, wobei der gerade und der schräge Leiter- abschnitt jeweils durch Knickstellen miteinander verbunden sind. Optional können sich an die schrägen Leiterabschnitte jeweils noch kurze gerade Endstücke anschließen, welche die Verbindungsstellen zu anderen derartigen Leitersegmenten aus bilden. Allgemein können solche Leitersegmente beispielsweise wie ein langgestrecktes „Z" oder wie ein auseinandergezogenes wannenförmiges „U" geformt sein.

Alternativ zu der vorgenannten Ausführungsvariante ist es aber auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn der Leiter als formbarer Leiter ausgestaltet ist. Bei dieser Aus führungsform verbleibt also auch nach dem Aushärten des Füll mittels eine Rest-Flexibilität, sodass der Leiter auch danach noch in die Form einer elektrischen Spule gewickelt werden kann. Mit einem derartigen Leiter ist die Ausbildung von be liebigen Spulenformen möglich - es können damit also insbe sondere auch andere Arten von Wicklungen als Hairpin-Wicklun- gen oder Wicklungen aus starren Leitersegmenten gebildet wer den .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Quer- schnittsfläche des Kühlmittelkanals größer als die Quer- schnittsfläche eines Einzeldrahtes. Beispielsweise kann die Querschnittsfläche des Kühlmittelkanals wenigstens ein

5faches, insbesondere wenigstens ein lOfaches der Quer- schnittsfläche eines Einzeldrahtes betragen. Hierdurch kann ein entsprechend hoher Kühlmittelstrom durch den Kanal er reicht werden.

Allgemein kann der elektrische Leiter eine beliebige Quer schnittsform aufweisen. Dabei wird die Geometrie insbesondere durch die Form des verwendeten Werkzeugs beim Verpressen be stimmt. Beispielsweise kann der Leiter einen runden (insbe sondere kreisförmigen) oder rechteckigen Querschnitt oder auch einen Querschnitt aus einem anderen Polygon (mit geraden und/oder abgerundeten Verbindungslinien) aufweisen. Analog kann auch der wenigstens eine innenliegende Kühlmittelkanal eine beliebige Querschnittsform aufweisen, wobei die Form un- abhängig von der Querschnittsform des gesamten Leiters ge wählt werden kann.

Das Material der Einzeldrähte kann insbesondere ein

elektrisch hoch leitfähiges Material sein, beispielsweise Kupfer oder Aluminium beziehungsweise eine Legierung mit Kup fer und/oder Aluminium als Bestandteil.

Allgemein können die Einzeldrähte des Litzenleiters auf einem überwiegenden Teil ihrer Längsausdehnung von einem Isolati onsmaterial umhüllt sein. Eine solche elektrische Isolation der einzelnen Drähte ist zweckmäßig, um Wechselstromverluste in dem Litzenleiter gering zu halten. Ein solches Isolations material kann beispielsweise ein Polymer (insbesondere einen Polymerlack) oder auch ein elektrisch isolierendes Oxid um fassen. Vorteilhaft weist dieses Isolationsmaterial eine ver gleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit auf. Analoges gilt für das verwendete Füllmittel. Allgemein ist es vorteilhaft, wenn das Material des Füllmittels fluiddicht in Bezug auf das verwendete Kühlmittel ist. Bei dem Kühlmittel kann es sich beispielsweise um Kühlwasser oder um ein Kühlöl handeln. Das Füllmittel kann beispielsweise so gewählt sein, dass es bei Raumtemperatur chemisch härtbar ist und beständig gegenüber höheren Betriebstemperaturen ist. Beispielsweise kann es sich um ein Zwei-Komponenten-Klebemittel beziehungsweise ein Zwei- Komponenten-Vergussmittel handeln .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der elektrischen Spulenwicklung ist diese als Hairpin-Wicklung ausgestaltet. Eine solche Hairpin-Wicklung kann auf besonders einfache Wei se aus vorgefertigten formstabilen Leitersegmenten mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung hergestellt werden.

Alternativ kann es sich bei der Spulenwicklung aber auch um eine beliebige andere Wicklung, beispielsweise um eine Flach spule und/oder eine Zahnspule handeln. Es kann sich um eine Wicklung aus einer oder mehreren solchen Einzelspulen oder aber auch um eine verteilte Wicklung handeln. Allgemein kann die Spuleneinrichtung optional einen weichmagnetischen Spu lenkern beziehungsweise ein weichmagnetisches Joch aufweisen.

Die Spuleneinrichtung kann vorteilhaft ein geschlossenes Sys tem zur Zirkulation eines fluiden Kühlmittels (insbesondere eines flüssigen Kühlmittels) aufweisen. Der innenliegende Kühlmittelkanal des Litzenleiters ist dann zweckmäßig ein Teil dieses geschlossenen Kühlkreislaufs. Zusätzlich kann die Spuleneinrichtung dann optional noch ein oder mehrere Kühl mittelkammern sowie optional weitere Kühlkanäle aufweisen. Insbesondere kann die Spuleneinrichtung eine Wickelkopfkammer aufweisen, aus der Kühlmittel im axialen Endbereich der Wick lung in das Innere der Litzenleiter eingespeist werden kann. Eine solche Wickelkopfkammer kann beispielsweise ähnlich wie in der deutschen Patentanmeldung DE 102017204472.1 realisiert sein .

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform des Her stellungsverfahrens handelt es sich bei dem verwendeten Kern um einen massiven Kernstab, also um einen Kern, der zunächst keinen innenliegenden Hohlraum aufweist. Ein solcher massiver Kernstab kann vorteilhaft besonders hohen Druckkräften beim Verpressen des Leiterverbundes standhalten.

Allgemein können die Verfahrensschritte vorteilhaft in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden - prinzipiell ist die Abfolge der Schritte zunächst aber beliebig. Die Schritte a) und b) können beispielsweise auch so dicht hintereinander ausgeführt werden, dass die Kombination dieser beiden Schrit te auch als ein integrierter Arbeitsgang angesehen werden kann. Ein solches integriertes Verfahren liegt beispielsweise bei dem vorteilhaft angewendeten Verfahren der Rollenprofi lierung vor. Eine Rollenprofilierungs-Maschine ermöglicht das Verseilen und Verpressen von langen Litzenleitern dieses Typs in einem Arbeitsgang.

Allgemein kann vor dem Verpressen in Schritt b) auch eine Vorprofilierung erfolgen, beispielsweise eine Vorprofilierung des Litzenbündels auf einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt und/oder auf eine kompakte Form mit einem defi nierten Füllfaktor an Leitermaterial innerhalb des Bündel querschnitts. Dies reduziert die beim späteren Verpressen nö tigen Umformkräfte und sorgt für eine besonders gute Ausnut zung des Wickelraums.

Auch bei den Schritten b) und c) ist eine Vertauschung der angegebenen Reihenfolge möglich. Oder Schritt b) und Schritt c) beziehungsweise ein Teil von Schritt c) können miteinander kombiniert werden: So kann beispielsweise das Füllen des Lei terverbundes mit dem Füllmittel vor dem Verpressen erfolgen und das Aushärten kann beispielsweise während des Verpressens erfolgen .

Allgemein vorteilhaft kann in Schritt d) entweder der ganze Kern oder ein innenliegender Teil des Kerns durch einen phy sikalischen und/oder chemischen Prozess entfernt werden. Bei spielsweise kann der zu entfernende Teil des Kerns durch eine Temperaturerhöhung herausgeschmolzen werden. Es kann sich al so allgemein bei dem Kern um einen Schmelzkern handeln. Hier zu ist es vorteilhaft, wenn der zu entfernende Teil des Kerns einen Schmelzpunkt von 160 °C oder weniger, insbesondere un terhalb von 140 °C oder sogar unterhalb von 100 °C aufweist. Insbesondere kann es sich dabei um eine entsprechend niedrig schmelzende Legierung handeln, welche Zinn, Blei, Bismut und/oder Cadmium umfasst, beispielsweise ein Woodsches Me tall, ein Lipowitzsches Metall und/oder ein Newton-Metall.

Der zu entfernende Teil des Kerns kann aber alternativ auch ein entsprechend niedrig schmelzendes organisches Material aufweisen, beispielsweise ein Wachs beziehungsweise ein Pa raffin. Allgemein ist es vorteilhaft, wenn das Material des Füllmittels des Litzenleiters so gewählt ist, dass das Füll mittel nach der Aushärtung in Schritt c) bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des zu entfernenden Kernmate rials ausreichend stabil ist. Dies ist generell auch dafür vorteilhaft, damit das Füllmittel den beim Betrieb der Spu leneinrichtung auftretenden Temperaturen standhalten kann. Beispielsweise kann das Füllmittel einen Einsatztemperaturbe- reich aufweisen, der bei Temperaturen von beispielsweise 180 °C noch eine Einhaltung der Isolierklasse H für die Wick lung ermöglicht. In diesem Temperaturbereich ist das Füllmit tel dann zweckmäßig auch genügend fluiddicht gegenüber dem im Kühlmittelkanal fließenden Kühlmittel.

Bei der Wahl eines Materials mit entsprechend niedrigem

Schmelzpunkt kann der zu entfernende Teil des Kerns auf rela tiv einfache Weise durch Erhitzen und gleichzeitiges Ausspü len dieses Materials entfernt werden. Bei einer besonders gu ten Schmelzbarkeit des Materials kann es sogar ausreichen, den zu bildenden Kanal mit einer heißen Spülflüssigkeit aus zuspülen, beispielsweise mit heißem destilliertem Wasser.

Das schmelzbare Material kann dann nach dem Abkühlen der Spülflüssigkeit und Erstarren dieses Materials auf einfache Weise, beispielsweise durch Filtration, abgetrennt werden.

Alternativ zu dem beschriebenen Herausschmelzen des zu ent fernenden Kernmaterials ist es aber auch möglich, dass dieses Material durch ein physikalisch-chemisches Herauslösen ent fernt wird. Bei dieser Variante kann das zu entfernende Mate rial durch ein Lösungsmittel herausgespült werden, wobei wie derum optional eine Temperaturerhöhung stattfinden kann, um das Herauslösen zu erleichtern.

Bei einer allgemein besonders vorteilhaften Variante des Ver fahrens weist der Kern einen außenliegenden Mantel und eine innenliegende Füllung auf, wobei in Schritt d) nur die Fül lung entfernt wird und der Mantel als Rohrwand zwischen dem Kühlmittelkanal und den Einzeldrähten verbleibt. Die Füllung kann dann entsprechend wie oben beschrieben aus einem nied rigschmelzenden beziehungsweise leicht lösbaren Material ge bildet sein, während der Mantel einen deutlich höheren

Schmelzpunkt aufweist beziehungsweise deutlich schwerer lös bar ist. Vorteilhaft kann der Mantel dabei auch aus einem me chanisch härteren Material bestehen als die innenliegende Füllung. Ein solches härteres Mantelmaterial dient der mecha- nischen Stabilisierung während des Pressvorgangs in Schritt b) , da das zu entfernende Material (also die Füllung) unter Umständen so weich sein kann, dass es ohne einen solchen Man tel beim Verpressen in die Zwischenräume zwischen den Einzel drähten eindringen würde. Dies kann durch den zusätzlichen Mantel wirksam verhindert werden, indem dieser sozusagen als hydraulische Stütze für die weiche innenliegende Füllung wirkt. Für diese Funktion muss der Mantel, der im fertigen elektrischen Leiter als Rohrwand um den Kühlmittelkanal ver bleibt, nicht besonders dick sein. Er kann insbesondere deut lich dünner ausgebildet sein als es nötig wäre, um ohne eine innenliegende Füllung dem Vorgang des Verpressens standzuhal ten, ohne dass dann der innenliegende Kühlmittelkanal einge drückt würde. Dadurch dass bei dieser Variante während des Verpressens ein Kernstab mit einem außenliegenden, dünnen harten Mantel und einer innenliegenden weichen Füllung im In neren des Litzenbündels vorliegt, können beim Verpressen deutlich höhere Kompressionen und somit deutlich höhere Füll faktoren der Einzeldrähte erreicht werden als bei einem ver gleichbaren Hohlrohr ohne eine innenliegende Füllung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens kann optional nach dem Schritt c) der folgende zusätzliche Schritt erfolgen :

e) Biegen des Leiters in eine zur Herstellung einer elektri schen Spuleneinrichtung nach Anspruch 12 geeigneten Form. Dieser Schritt e) kann prinzipiell entweder vor oder nach dem oben beschriebenen Schritt d) erfolgen. Besonders vorteilhaft kann die Formgebung des Leiters in Schritt e) vor dem Entfer nen des Kernmaterials in Schritt d) erfolgen, da dann der Kühlmittelkanal während des Biegens durch das noch vorhandene innenliegende Material freigehalten wird. Insbesondere bei relativ großen Biegeradien ist es aber grundsätzlich auch möglich, zuerst in Schritt d) das innenliegende Material zu entfernen und erst dann in Schritt e) den Leiter in die ent sprechende endgültige Form zu biegen. Grundsätzlich kann der genannte Schritt e) , also die Formge bung des Leiters zur Herstellung der Wicklung, vor oder nach dem Schritt c) , also dem Aufbringen und Aushärten des Füll mittels erfolgen. Alternativ kann der Schritt e) auch gleich zeitig mit dem Aufbringen des Füllmittels erfolgen, also ent sprechend einem Nasswickelverfahren, bei dem ein Imprägnier mittel während des Wickelns zugeführt wird. Die Aushärtung des Füllmittels kann dann in einem dem Wickeln nachgelagerten Schritt erfolgen oder auch schon während der Herstellung der weiteren Teile der Wicklung.

Bei der Form, in die der Leiter gebogen wird kann es sich insbesondere um die Form eines Hairpin-Segments handeln. Es kann aber auch eine beliebige andere Form erzeugt werden und somit eine beliebige Wicklung hergestellt werden, beispiels weise eine Flachspule, eine Kernspule und oder eine verteilte Wicklung .

Optional kann das Herstellungsverfahren den folgenden zusätz lichen Schritt umfassen:

f) elektrisches Kontaktieren des Leiters, insbesondere in einem oder in beiden Endbereichen.

Eine solche Kontaktierung kann beispielsweise durch Crimpen und/oder Löten und/oder Schweißen erfolgen. Bei einem derar tigen Kontaktierungsvorgang kann es zweckmäßig sein, den Kühlmittelkanal im Kontaktierungsbereich durch eine Stützhül se beziehungsweise einen Dorn freizuhalten, damit der Kanal nicht durch die beim Kontaktieren auftretenden Kräfte bezie hungsweise Temperaturen geschlossen wird. Optional kann in einem weiteren Verfahrensschritt im Endbereich des Leiters zusätzlich zur elektrischen Kontaktierung ein hydraulisches Fitting angebracht werden, um das Kühlmittel (beziehungsweise eine Spülflüssigkeit) vom Leiterende aus in den innenliegen den Kühlmittelkanal einleiten beziehungsweise aus dem Kanal ausleiten zu können. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Figur 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines

Leiters nach einem ersten Ausführungsbeispiel, nach Verfahrensschritt c) zeigt,

Figur 2 eine Darstellung des Leiters der Figur 1 nach Verfah rensschritt d) zeigt,

Figur 3 eine schematische Querschnittsdarstellung eines Lei ters nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, nach Verfahrensschritt c) zeigt,

Figur 4 eine Querschnittsdarstellung des Leiters der Figur 3 nach Verfahrensschritt d) zeigt,

Figur 5 eine schematische perspektivische Darstellung eines

Leiters nach einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,

Figur 6 einen endständigen Bereich eines Leiters nach einem vierten Ausführungsbeispiel im schematischen Längs schnitt zeigt,

Figur 7 einen schematischen Längsschnitt einer elektrischen

Spuleneinrichtung 21 nach einem weiteren Beispiel der Erfindung zeigt,

Figur 8 eine Ausschnittsdarstellung des rechten Kontaktbe

reichs 37 der Spuleneinrichtung der Figur 7 zeigt,

Figur 9 eine schematische Querschnittsdarstellung einer

Statornut mit mehreren Leitern zeigt und

Figur 10 einen schematischen Querschnitt einer weiteren Spu leneinrichtung zeigt.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Figur 1 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines elektrischen Leiters 1 nach einem ersten Ausführungs beispiel der Erfindung gezeigt. Gezeigt ist ein Zwischenpro dukt des Leiters nach Durchführung der Schritte a) , b) und c) des Herstellungsverfahrens. Dieser Leiter weist ein Bündel aus einer Vielzahl von Einzeldrähten 3 auf, welche um einen innenliegenden länglichen Kern 7 herum angeordnet sind. Diese Einzeldrähte 3 sind zusammen mit dem innen liegenden Kern 7 zu einem stabilen und kompakten Verbund verpresst worden. Der so gebildete Leiterverbund ist mit einem Füllmittel 5 gefüllt worden und das Füllmittel 5 wurde ausgehärtet. Auf diese Wei se wurde ein mechanisch stabiler Leiterverbund erzeugt, wel cher im gezeigten Beispiel einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Diese Querschnittsform ist jedoch nur beispielhaft und allgemein beliebig wählbar. Das Füllmittel 5 ist so ge wählt, dass der Leiterverbund nach dem Befüllen und dem Aus härten des Füllmittels fluiddicht ist. Das Füllmittel kann jedoch so flexibel sein, dass der gesamte Leiterverbund auch nach dem Aushärten des Füllmittels noch gebogen werden kann. Alternativ kann das Füllmittel aber auch so gewählt sein, dass der gesamte Leiterverbund nach dem Aushärten formstabil ist und nicht mehr zerstörungsfrei bewegbar ist.

Der innenliegende Kern 7 ist als Kernstab vor dem Verpressen zwischen die Einzeldrähte 3 des Leiterverbundes gelegt wor den. Dieser Kern 7 ist in diesem Beispiel vollständig aus einem vergleichsweise niedrig schmelzenden Material gebildet. Dies bewirkt, dass aus dem Zwischenprodukt gemäß Figur 1 der Kern durch eine vergleichsweise geringe Temperaturerhöhung herausgeschmolzen werden kann. Ein solches Herausschmelzen kann beispielsweise durch ein Erhitzen des gesamten Leiter verbundes und/oder durch ein Herausspülen mittels einer (op tional erhitzten) Spülflüssigkeit erfolgen. In Figur 2 ist der fertige Leiter nach einer derartigen Entfernung des in nenliegenden Kernstabs 7 gezeigt. Im Zentrum des Leiters 1 liegt nun anstelle des vorher vorhandenen Kerns 7 ein längli cher Kühlmittelkanal 9 vor. Im gezeigten Beispiel grenzt die ser Kühlmittelkanal 9 direkt an den Verbund aus Einzeldrähten 3 und Füllmittel 5 an - also ohne eine zusätzliche Rohrwand. Eine fluiddichte Abdichtung des Kühlmittelkanals 9 wird hier durch die fluiddichten Eigenschaften des Füllmittels 5 er reicht, welche die Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten 3 fluiddicht ausfüllt. Der Kühlmittelkanal 9 ist hierdurch so weit abgedichtet, dass die weiter außen liegenden Bereiche 11 des Leiters nicht von einem in dem Kanal fließenden flüssigen Kühlmittel erreicht werden können.

Figur 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines ähnlichen elektrischen Leiters 1 nach einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Auch hier ist ein Zwischenpro dukt des Leiters 1 nach Durchführung der Verfahrensschritte a) , b) und c) gezeigt. Auch hier weist der Leiter ein Bündel aus einer Vielzahl von Einzeldrähten 3 auf, welche um einen innenliegenden Kern 7 herum angeordnet sind und mit diesem zusammen zu einem kompakten Verbund verpresst sind. Auch hier ist der Zwischenraum zwischen den Einzeldrähten durch ein ausgehärtetes Füllmittel 5 ausgefüllt, welches optional flu iddicht ausgestaltet sein kann. Im Unterschied zum Beispiel der Figur 1 ist der innenliegende Kern 7 hier nicht aus einem homogenen Material gebildet, sondern er weist eine konzentri sche Struktur aus einem außen liegenden Mantel 13 und einer innenliegenden Füllung 15 auf. Der außen liegenden Mantel 13 bildet demnach eine Rohrwand aus, welche mit der Füllung 15 befüllt ist. Dabei ist die Dicke d dieser Rohrwand ver gleichsweise dünn gewählt. Sie ist insbesondere so dünn ge wählt, dass die bei dem Verpressen des Leiters nach innen wirkenden Kompressionskräfte F den Bereich innerhalb der Rohrwand 13 zusammendrücken würden, wenn diese Rohrwand nicht mit der Füllung 15 gefüllt wäre. Da die Füllung 15 aber vor handen ist, können beim Verpressen dieses Leiters relativ ho he Kompressionskräfte F angewendet werden, sodass ein beson ders kompakter Leiterverbund mit einem besonders hohen Füll faktor an Einzeldrähten 3 realisiert werden kann. Es sei da rauf hingewiesen, dass dieser Füllfaktor in der Darstellung der Figur 3 nicht annähernd maßstabsgetreu dargestellt ist, insbesondere kann der Flächenanteil an dem Material der Ein zeldrähte an dem gesamten Querschnitt wesentlich größer sein als hier dargestellt. Insbesondere können die Einzeldrähte sogar den überwiegenden Anteil der gesamten Querschnittsflä che ausbilden. Figur 4 zeigt eine ähnliche Querschnittsdarstellung des Lei ters 1 der Figur 3, nachdem die innenliegende Füllung 15 ent fernt wurde. Die Entfernung dieser Füllung kann wiederum ent weder durch Schmelzen und/oder durch ein Herauslösen mit ei nem Lösungsmittel erfolgt sein. Der so hergestellte Leiter 1 weist also auch bei diesem Beispiel einen innenliegenden Kühlmittelkanal 9 auf, welcher zur Kühlung des Leiters von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt werden kann. Im Unter schied zum vorherigen Beispiel ist hier der Kühlmittelkanal 9 allerdings von der stehengebliebenen Rohrwand 13 mit der Di cke d begrenzt. Diese Rohrwand kann den innenliegenden Kühl mittelkanal 9 bereits fluiddicht abdichten. Alternativ oder zusätzlich kann auch hier das Füllmittel 5 ebenfalls fluid dicht ausgestaltet sein.

Insbesondere wenn für die zu entfernende Füllung 15 ein rela tiv weiches Material verwendet wird, kann die in den Figuren 3 und 4 gezeigte zusätzliche Rohrwand 13 vorteilhaft sein, um trotzdem beim Verpressen des Leiters eine starke Kompression und somit einen entsprechend hohen Füllfaktor zu erzielen. Durch die umgebende Rohrwand 13 kann auch bei starker Kom pression ein Eindringen der weichen Füllung 15 in die Zwi schenräume der Einzeldrähte 3 vermieden werden.

Figur 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung eines Leiters 1 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zu den beiden vorhergehenden Bei spielen weist dieser Leiter 1 eine Mehrzahl von innenliegen den Kühlmittelkanälen 9 auf. Im gezeigten Leiter sind drei solcher innenliegender Kühlmittelkanäle exemplarisch darge stellt, diese Anzahl kann aber auch noch deutlich höher sein. Die Abdichtung dieser Kühlmittelkanäle 9 gegen die übrigen Bereiche des Leiters kann dabei wiederum entweder ähnlich wie in Figur 2 ohne zusätzliche Rohrwand oder ähnlich wie in Fi gur 4 mit einer zusätzlichen Rohrwand 13 pro Kühlmittelkanal realisiert sein. Figur 6 zeigt einen Endbereich eines Leiters 1 nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung im schematischen Längsschnitt, also mit einer Schnittebene parallel zur Längs richtung des Leiters. Auch dieser Leiter 1 weist ein Bündel von Einzeldrähten 3 auf, welche einen innenliegenden Kühlmit telkanal 9 allseitig umgeben. Beispielhaft sind hier auf je der Seite des Querschnitts, also oberhalb und unterhalb des Kühlmittelkanals 9, drei solcher Einzeldrähte 3 gezeigt. Die se stehen jedoch jeweils stellvertretend auch für eine we sentlich größere Anzahl solcher Einzeldrähte im gesamten Lei ter .

Auf dem größten Teil der Länge des elektrischen Leiters 1 sind diese Einzeldrähte 3 jeweils von einem (optionalen) elektrisch isolierenden Isolationsmaterial 17 umgeben. Die so isolierten Einzeldrähte sind wiederum gemeinsam in ein Füll material 5 eingebettet. Dieses kann entweder als Vergussmit tel in einem Vergussverfahren um die zuvor miteinander ver- pressten Einzeldrähte 3 gegossen worden sein oder es kann in einem Imprägnierverfahren als Imprägniermittel um die Einzel drähte 3 herum aufgebracht worden sein. In jedem Fall ist das Füllmaterial 5 nach seinem Einbringen zwischen die Einzel drähte 3 ausgehärtet worden, sodass der elektrische Leiter hierdurch eine erhöhte mechanische Festigkeit und Formstabi lität erhalten hat. In dem gezeigten Endbereich 19, in dem der elektrische Leiter 1 kontaktiert werden kann, sind hier sowohl Isolationsmaterial 39 als auch Füllmittel 40 entfernt worden - dies ist jedoch beides optional. Die Einzeldrähte 3 des Leiters können nun in diesem Bereich über eine elektri sche Kontaktstelle mit einem weiteren derartigen Leiterseg ment und/oder einem äußeren Stromkreis elektrisch verbunden werden, beispielsweise durch Crimpen, Schweißen oder Löten. Die Einzeldrähte 3 des Litzenleiters sind über dessen Länge vorteilhaft miteinander verdrillt beziehungsweise verseilt, was jedoch der Übersichtlichkeit halber in Figur 6 nicht ge zeigt ist. Im Beispiel der Figur 6 ist der innenliegende Kühlmittelkanal 9 nicht von einer zusätzlichen Rohrwand begrenzt. Vielmehr wird der Kühlmittelkanal direkt durch die mit dem Füllmittel 5 verbundenen Einzeldrähte 3 des Litzenleiters (beziehungs weise deren Leiterisolation 17) begrenzt. Der Kanal kann also lokal entweder an die Drähte 3 angrenzen, wie im unteren Teil der Figur 6 dargestellt, oder aber er kann lokal an das Füllmittel 5 angrenzen, wie im oberen Teil der Figur 6 darge stellt. In jedem Fall sind die Zwischenräume zwischen den Einzeldrähten 3 durch das Füllmittel fluiddicht abgedichtet, sodass die weiter außen liegenden Bereiche des Leiters und insbesondere dessen äußere Umgebung nicht von einem im Kühl mittelkanal 9 strömenden Kühlmittel erreicht werden können. Eine Zufuhr beziehungsweise Abfuhr von Kühlmittel in oder aus diesem Kanal kann durch die endständigen Öffnungen 9a in den entsprechenden Endbereichen 19 des Leiters 1 erfolgen.

In Figur 7 ist ein schematischer Längsschnitt einer elektri schen Spuleneinrichtung 21 nach einem weiteren Beispiel der Erfindung gezeigt. Bei dieser Spuleneinrichtung 21 kann es sich beispielsweise um einen Teil einer Statorwicklung einer elektrischen Maschine handeln. Diese Statorwicklung ist als Hairpin-Wicklung aufgebaut, und der gezeigte Ausschnitt zeigt zwei elektrische Leiter 1, die jeweils als Hairpin-Segment ausgestaltet sind und zusammen eine haarnadelförmige Struktur ausbilden. Der in Figur 7 gezeigte Längsschnitt ist eine Schnittdarstellung mit einer Schnittebene parallel zu der Hauptachse der Maschine beziehungsweise des Stators. In dem mittleren (also axial innenliegenden) Bereich 27 dieses Sta tors weisen diese beiden Hairpin-Segmente jeweils längere ge rade Leiterabschnitte 33 auf, die sich in axialer Richtung erstrecken. In diesem mittleren Bereich 27 weist der Stator ein weichmagnetisches Joch 29 auf, in dessen Nuten diese axi alen Leiterabschnitte 33 eingebettet sind. Jeder der gezeig ten Leiter 1 weist in den daran angrenzenden Endbereichen je weils zwei Knickstellen 31 auf. Zwischen diesen beiden Knick stellen liegt auf jeder Seite jeweils ein schräger Leiterab schnitt 35, durch welchen der Abstand (in Umfangsrichtung) zwischen den einzelnen axialen Leitersegmenten überbrückt werden kann. In den daran angrenzenden axialen Endbereichen 19a und 19b liegenden jeweils noch kurze Kontaktbereiche 37 vor, in denen jeweils benachbarte Hairpin-Segmente elektrisch miteinander kontaktiert werden können.

Wie durch die Pfeile 23 und 25 angedeutet, findet durch jedes der gezeigten Leitersegmente 1 ein Kühlmittelstrom von links nach rechts statt. Es wird also im links dargestellten Endbe reich des Stators Kühlmittel in die innenliegenden Kühlmit telkanälen 9 der einzelnen Leiter 1 eingespeist. Im rechts dargestellten axialen Endbereich des Stators wird dagegen Kühlmittel aus diesen Kühlmittelkanälen wieder ausgeleitet. Die Einspeisung im links dargestellten Teil des Stators kann beispielsweise für die einzelnen Leitersegmente gemeinsam aus einer übergeordneten Wickelkopfkammer erfolgen. Im rechts dargestellten Teil des Stators tritt das Kühlmittel durch den Überdruck wieder aus den Kühlmittelkanälen 9 aus und kann entsprechend aufgefangen und dem Kühlmittelkreislauf nach Be darf erneut zugeführt werden.

Die einzelnen Hairpin-Segmente 1 aus dem Beispiel der Figur 7 können beispielsweise als vorgefertigte formstabile Leiter segmente hergestellt werden, wobei das verwendete Füllmittel 5 so hart sein kann, dass die einzelnen Leitersegmente 1 nach dem Aushärten des Füllmittels nicht mehr biegbar sind. Mit anderen Worten kann die Formgebung an den gezeigten Knick stellen 31 hier nach dem Verpressen des Leiters, aber vor dem Aushärten des Füllmittels 5 erfolgt sein. Die Entfernung des innenliegenden Kernmaterials (oder zumindest der Füllung des Kerns) zur Bildung der Kühlmittelkanäle 9 kann vorteilhaft nach der Formgebung der Leiter und nach dem Aushärten des Füllmittels erfolgt sein.

In Figur 8 ist ein Ausschnitt der elektrischen Spuleneinrich tung 21 aus der Figur 7 gezeigt, und zwar ein Ausschnitt in der Umgebung der rechts dargestellten Kontaktbereiche 37. Um die beiden gezeigten Leitersegmente 1 in ihren Endbereichen 19b elektrisch zu einer übergeordneten Spule verbinden zu können, werden die entsprechenden Kontaktbereiche 37 zusammen von einer Hülse 41 umschlossen und gemeinsam mit dieser Hülse zwischen zwei gegenüberliegenden bestrombaren Stempeln 43 eingepresst. Durch den entsprechenden Druck (wie durch die Doppelpfeile angedeutet) und einen Stromfluss zwischen den beiden Stempeln 43 werden die beiden Kontaktbereiche 37 der beiden Leiter 1 entweder durch reines Heißpressen bezie hungsweise Crimpen und/oder über eine hier nicht näher darge stellte zusätzliche Schweiß- oder Lötschicht elektrisch mit einander verbunden. Durch das Erhitzen und das Verpressen mittels der beiden Stempel werden innerhalb der Kontaktberei che 37 die Einzeldrähte der Litzenleiter miteinander ver schmolzen, sodass in diesen Endbereichen kein eigentlicher Litzenleiter mehr vorliegt. Um bei diesem Kontaktierungsvor gang trotzdem die Endbereiche der Kühlmittelkanäle 9 offenzu halten, können während des Heizens und Pressens in den Öff nungen der Kanäle passende Dorne eingesetzt werden. In der Figur 8 ist beispielhaft gezeigt, wie ein Schutzelement 45 mit zwei passenden Dornen 47 vorübergehend so in die beiden Leiterenden eingesteckt wird, dass beide Kanalöffnungen of fengehalten werden. Nach Entfernen dieses Stützelements 45 können die beiden entsprechenden Kanalöffnungen jeweils mit einem passenden hydraulischen Fitting versehen werden, um Kühlmittel (beziehungsweise Spülflüssigkeit) hier entweder einzuspeisen oder auszuleiten.

Das beschriebene Freihalten der Kanalöffnungen mittels des Schutzelements 45 kann prinzipiell vor oder nach der Entfer nung des Kernmaterials (also vor oder nach Freilegung des Kühlmittelkanals) im restlichen Teil der Leiterlänge erfol gen. Mit anderen Worten können die Kühlmittelkanäle in den Leitern 1 entweder bereits vor dem Kontaktieren freigelegt werden, und das Schutzelement 45 schützt dann die beim Kon taktieren stark belasteten Endbereiche. Oder aber, das zu entfernende Material wird in einem ersten Schritt überhaupt nur in den Endbereichen entfernt (beispielsweise durch loka les Erhitzen oder Eintauchen in eine erhitzte Spülflüssig- keit) , die Endbereiche werden nach Anbringung des Schutzele ments 45 kontaktiert, und erst dann wird der Kühlmittelkanal 9 im restlichen Leiterbereich durch Entfernen des Kernmateri als (oder eines Teils davon) freigelegt.

Figur 9 zeigt eine Querschnittsdarstellung für einen Teil einer elektrischen Spuleneinrichtung nach einem weiteren Bei spiel der Erfindung. Gezeigt ist der Bereich einer Statornut 51, welcher einen Teilbereich einer übergeordneten Stator wicklung darstellt. Es handelt sich um eine Nut in einem weichmagnetischen Statorjoch 29, in welche mehrere Leiterele mente eingebettet sind. Im gezeigten Beispiel sind fünf sol che Leiterelemente auf drei Lagen verteilt angeordnet. Die Größe und Querschnittsform der einzelnen Leiterelemente ist dabei so gewählt, dass das Nutvolumen optimal ausgefüllt wer den kann. Hierzu können die Leiterelemente entsprechend abge schrägte Seitenflächen aufweisen, die passend zu den schrägen Nutwänden ausgebildet sind. Gemäß der Erfindung weist jedes Leiterelement wenigstens einen in das Litzenbündels eingebet teten Kühlmittelkanal 9 auf, um die Leiter effektiv zu küh len. Das in radialer Richtung r am weitesten innenliegende Leiterelement weist hier beispielhaft sogar zwei innenliegen de Kühlmittelkanäle 9 auf.

Figur 10 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer elektrischen Spuleneinrichtung 29 nach einem weiteren Beispiel der Erfindung. Gezeigt ist hier eine Zahnspule, bei welcher ein elektrischer Leiter in mehreren Windungen um einen Wicklungsträger 61 gewickelt ist. Dieser Wicklungsträ- ger 61 kann aus einem weichmagnetischen Material gebildet sein und wie im Beispiel der Figur 10 ein hundeknochenartiges Querschnittsprofil aufweisen. Auch in diesem Beispiel ist der elektrische Leiter dadurch hergestellt, dass ein Litzenbün dels um einen innenliegenden Kern herum angeordnet und zusam men mit diesem verpresst wurde. Anschließend wurde das Lit zenbündel beispielsweise mit einem Füllmittel 5 gefüllt und dieses ausgehärtet. Das so hergestellte Zwischenprodukt war aber noch biegsam genug, um damit die Zahnspule gemäß der in Figur 10 dargestellten Form aufzuwickelnden. Alternativ kann die Spulenwicklung aber auch aus einem verpressten Leiter ge wickelt worden sein, der noch kein Füllmittel enthielt, wobei während des Wickelns ein Imprägniermittel aufgebracht wurde, welches gleichzeitig als Füllmittel für den Litzenverbund dient. Dieses Imprägniermittel kann während des Wickelns oder nach dem Wickeln gehärtet worden sein.

Die Entfernung von zumindest einem Teil des innenliegenden Kerns 7 zur Ausbildung des innenliegenden Kühlmittelkanals findet beim Beispiel der Figur 10 in jedem Fall erst nach der Formgebung der Spulenwicklung statt: In Figur 10 ist gezeigt, wie der innenliegende Kühlmittelkanal 9 dadurch freigelegt wird, dass ein niedrigschmelzendes Material des innenliegen den Kerns mittels einer Spülflüssigkeit herausgespült wird. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine vorgeheizte

Spülflüssigkeit handeln, welche gemäß der Richtung der Pfeile 73 und 75 durch die Spulenanordnung hindurchgespült wird und so das leicht schmelzbare Kernmaterial aus dem Inneren des Leiters entfernt. Um diese Entfernung und somit die Ausbil dung des Kühlmittelkanals 9 zu erleichtern, wird zusätzlich mittels zweier elektrischer Kontaktelemente 63 ein Stromfluss durch den Leiter 1 erzeugt, wodurch der Leiter aufgeheizt wird und das niedrigschmelzende Kernmaterial gleichzeitig herausgeschmolzen und herausgespült wird. Prinzipiell kann die hier dargestellte Art des Herausschmelzens und Heraus- spülens für alle beschriebenen Arten von elektrischen Leitern und für alle Formen von elektrischen Spuleneinrichtungen durchgeführt werden. Dies gilt unabhängig davon, ob eine zu sätzliche Rohrwand vorliegt oder nicht, ob der Leiter nach Aushärten des Füllmittels noch bewegbar ist oder nicht und auch unabhängig davon, ob die Formgebung des Leiters zur Aus bildung der Spule vor oder nach der Entfernung des betreffen den Kernmaterials erfolgt. Bezugs zeichenliste

1 elektrischer Leiter

3 Einzeldraht

5 Füllmittel

7 Kern

9 Kühlmittelkanal

11 außenliegender Bereich

13 Rohrwand

15 Füllung

17 Drahtisolation

19 Endbereich

19a erster Endbereich

19b zweiter Endbereich

21 Spuleneinrichtung

23 Kühlmittelström

25 Kühlmittelström

27 mittlerer Bereich

29 weichmagnetisches Joch

31 Knickstelle

33 gerader axialer Leiterabschnitt

35 schräger Leiterabschnitt

37 Kontaktbereich

41 Hülse

43 Stempel

45 Schutzelement

47 Dorn

51 Statornut

61 Wicklungsträger

63 Kontaktelernent

73 Spülflüssigkeitsstrom

75 Spülflüssigkeitsstrom

d Abstand, Wanddicke

F Kraft

radiale Richtung