DE102020118143A1 - Power-generating component of a rotary electric machine, method of manufacturing a power-generating component and rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine leistungserzeugende Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine, ein Verfahren zur Herstellung einer leistungserzeugenden Komponente und eine elektrische Rotationsmaschine mit der erfindungsgemäßen leistungserzeugenden Komponente.Die leistungserzeugende Komponente umfasst zumindest eine Wicklung wenigstens eines zumindest abschnittsweise in Nuten (10) der leistungserzeugenden Komponente geführten elektrischen Leitungselements (20), welches wenigstens einen sich in Bezug zur Längserstreckungsrichtung des Leitungselements (20) radial erstreckenden ersten Vorsprung (23) aufweist, wobei der erste Vorsprung (23) an einer eine Nut (10) begrenzenden Nutwandung (11) anliegt und demzufolge das Leitungselement (20) zumindest an einem Abschnitt, an dem der erste Vorsprung (23) angeordnet ist, durch den ersten Vorsprung (23) in einem Abstand (25) zu der Nutwandung (11) positioniert ist, wobei der erste Vorsprung (23) durch Prägen von Isolationsbeschichtung (22) des Leitungselements (20) ausgebildet ist.Mit der hier vorgeschlagenen leistungserzeugenden Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine sowie dem Verfahren zu deren Herstellung werden eine kostengünstige sowie bauraumminimierte Ausführung sowie eine optimale Kühlung und/oder lange Lebensdauer bzw. vereinfachte Montage der leistungserzeugenden Komponente ermöglicht.The invention relates to a power-generating component of an electrical rotary machine, a method for producing a power-generating component and an electrical rotary machine with the power-generating component according to the invention. 20) which has at least one first projection (23) which extends radially in relation to the direction of longitudinal extension of the line element (20), the first projection (23) bearing against a groove wall (11) delimiting a groove (10) and consequently the line element ( 20) at least on a section on which the first projection (23) is arranged, is positioned by the first projection (23) at a distance (25) from the groove wall (11), the first projection (23) being formed by embossing Insulation coating (22) of line element (20). The power-generating component of an electric rotary machine proposed here and the method for its production enable a cost-effective and space-minimized design as well as optimal cooling and/or a long service life or simplified assembly of the power-generating component.
Description
Die Erfindung betrifft eine leistungserzeugende Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine, ein Verfahren zur Herstellung einer leistungserzeugenden Komponente und eine elektrische Rotationsmaschine mit der erfindungsgemäßen leistungserzeugenden Komponente.The invention relates to a power-generating component of an electric rotary machine, a method for producing a power-generating component and an electric rotary machine with the power-generating component according to the invention.
Je nach Leistungsbereich bzw. Anwendungsfall ist es oftmals notwendig, in elektrischen Maschinen durch verschiedene Verluste entstehende Wärme durch eine effektive Kühlung abzuführen. Die Kühlung sorgt dafür, dass kritische Temperaturen, welche zu Beschädigungen an Materialien und Komponenten führen könnten, vermieden werden. Darüber hinaus trägt die Kühlung zur Verbesserung des Wirkungsgrads der elektrischen Maschine bei, da insbesondere der ohmsche Widerstand in elektrischen Leitern stark temperaturabhängig ist, wodurch bei höheren Temperaturen die Leistungsverluste zunehmen.
Die Kühlung einer elektrischen Rotationsmaschine findet dabei üblicherweise weitgehend im Stator statt. Dabei wird Wärme von der Drahtspule an das umgebende Gehäuse bzw. an den Statorkörper selbst und/ oder umgebende Luft abgegeben. Insbesondere bei elektrischen Maschinen, welche eine hohe Drehmoment- bzw. Leistungsdichte aufweisen, reicht eine Oberflächenkühlung mit Wärmeabgabe an die umgebende Luft oftmals nicht aus, so dass eine Kühlung durch ein Kühlfluid erforderlich ist. Als Kühlfluide können prinzipiell Öle, Wasser bzw. Wassergemische wie z. B. Wasser-Glykol, aber auch dielektrische Flüssigkeiten zum Einsatz kommen. Es ist jedoch auch der Einsatz von gasförmigen Medien, wie zum Beispiel auch Luft, als Kühlmedium nicht ausgeschlossen.
Dabei besteht üblicherweise auch die Anforderung, dass das Kühlsystem bei geringem finanziellen sowie technologischen Aufwand einen möglichst geringen Bauraumbedarf aufweist und einen optimalen Wärmeübergang gewährleistet.Depending on the power range or application, it is often necessary to dissipate heat generated by various losses in electrical machines through effective cooling. The cooling ensures that critical temperatures, which could lead to damage to materials and components, are avoided. In addition, the cooling contributes to improving the efficiency of the electrical machine, since the ohmic resistance in electrical conductors in particular is highly temperature-dependent, which means that the power losses increase at higher temperatures.
The cooling of an electrical rotary machine usually takes place largely in the stator. In the process, heat is dissipated from the wire coil to the surrounding housing or to the stator body itself and/or the surrounding air. In the case of electrical machines in particular, which have a high torque or power density, surface cooling with heat dissipation to the surrounding air is often not sufficient, so that cooling with a cooling fluid is necessary. In principle, oils, water or water mixtures such as e.g. B. water-glycol, but also dielectric liquids are used. However, the use of gaseous media, such as air, as a cooling medium is not excluded.
There is usually also the requirement that the cooling system requires as little installation space as possible with little financial and technological effort and ensures optimum heat transfer.
Im Bereich der Wickelköpfe existieren bereits unterschiedliche Ansätze hinsichtlich einer Flüssigkeitskühlung. Eine direkte Leiterkühlung in den Nuten der elektrischen Maschine stellt allerdings weiterhin eine technische Herausforderung dar.In the area of the winding heads, there are already different approaches with regard to liquid cooling. However, direct conductor cooling in the slots of the electrical machine still poses a technical challenge.
Es existieren unterschiedliche Veröffentlichungen zur Mantelkühlung sowie zur Wickelkopfkühlung für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der Oberfläche des Statorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Statorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid.There are different publications on jacket cooling and on end winding cooling for the realization of cooling of electrical machines. While jacket cooling transfers the heat generated on the surface of the stator laminations into a cooling circuit, with end winding cooling the heat transfer takes place directly on the conductors outside the stator laminations in the area of the winding overhangs into the fluid.
Die
Weitere Verbesserungen bieten getrennt ausgeführte Kühlkanäle, welche in das Blechpaket des Stators eingebracht werden, wie es in der
Für die verbesserte Kühlung mit direktem Kontakt von Fluid und Leiter in der Nut sind unter anderem die folgenden Dokumente bekannt.
So lehrt die
In ähnlicher Ausgestaltung offenbart die
The following documents, among others, are known for improved cooling with direct contact between fluid and conductor in the slot.
That's how she teaches
In a similar configuration, the
Die
Die
Aus der
Die
Des Weiteren existiert der Ansatz, in einem Stator einer elektrischen Rotationsmaschine für in Nuten des Stators geführte elektrische Leiter einen Abstandshalter zu integrieren, der einen definierten Abstand zwischen dem elektrischen Leiter und dem Blechpaket realisiert. Dieser Abstandshalter kann als ein Nuteinsatz ausgebildet sein, der an einer axialen Seite des Stators eine geschlossene Fläche ausbildet.Furthermore, there is the approach of integrating a spacer in a stator of an electrical rotary machine for electrical conductors guided in slots of the stator, which spacer implements a defined spacing between the electrical conductor and the laminated core. This spacer can be designed as a slot insert that forms a closed surface on an axial side of the stator.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine leistungserzeugende Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zur Verfügung zu stellen, die in kostengünstiger sowie bauraumminimierter Ausführung eine optimale Kühlung und/oder lange Lebensdauer bzw. vereinfachte Montage ermöglichen.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a power-generating component of an electrical rotary machine and a method for its production which, in a cost-effective and space-minimized design, enable optimal cooling and/or a long service life or simplified assembly.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die leistungserzeugende Komponente nach Anspruch 1. Ein Verfahren zur Herstellung der leistungserzeugenden Komponente ist in Anspruch 8 aufgezeigt. Eine die leistungserzeugende Komponente aufweisende elektrische Rotationsmaschine ist in Anspruch 10 definiert. Vorteilhafte Ausführungsformen der leistungserzeugenden Komponente sind Gegenstände der Ansprüche 2 bis 7. Vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens zur Herstellung der leistungserzeugenden Komponente sind im Unteranspruch 9 angegeben.This object is achieved according to the invention by the power-generating component according to claim 1. A method for producing the power-generating component is shown in claim 8. A rotary electric machine having the power-generating component is defined in
Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, with the explanations from the following description and features from the figures also being able to be used for this purpose, which include supplementary configurations of the invention.
Die Angaben „axial“ und „radial“ beziehen sich im Sinne der vorliegenden Erfindung auf die Längsachse des betreffenden Leitungselements.In the context of the present invention, the statements “axial” and “radial” relate to the longitudinal axis of the relevant line element.
Die Erfindung betrifft eine leistungserzeugende Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine, umfassend zumindest eine Wicklung wenigstens eines zumindest abschnittsweise in Nuten der leistungserzeugenden Komponente geführten elektrischen Leitungselements, welches wenigstens einen sich in Bezug zur Längserstreckungsrichtung des Leitungselements radial erstreckenden ersten Vorsprung aufweist. Der erste Vorsprung liegt an einer eine Nut begrenzenden Nutwandung an, so dass demzufolge das Leitungselement zumindest an einem Abschnitt, an dem der erste Vorsprung angeordnet ist, durch den ersten Vorsprung in einem Abstand zu der Nutwandung positioniert ist. Der erste Vorsprung ist durch Prägen von Isolationsbeschichtung des Leitungselements ausgebildet.The invention relates to a power-generating component of an electrical rotary machine, comprising at least one winding of at least one electrical line element, which is guided at least in sections in grooves in the power-generating component and has at least one first projection that extends radially with respect to the longitudinal direction of the line element. The first projection bears against a groove wall delimiting a groove, so that the line element is positioned at a distance from the groove wall by the first projection, at least in a section on which the first projection is arranged. The first protrusion is formed by embossing insulating coating of the lead member.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der jeweilige Vorsprung lediglich durch Prägen erzeugt, so dass keine weiteren Verfahrensschritte zur Herstellung des Vorsprungs bzw. zur Bearbeitung des Leitermaterials des Leitungselements notwendig sind. Das umwickelte Leitungselement hat vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt. Als Leitermaterial kommt vorzugsweise Kupfer bzw. eine Kupferlegierung oder auch Aluminium bzw. eine Aluminiumlegierung zum Einsatz.In an advantageous embodiment, the respective projection is only produced by embossing, so that no further method steps are required to produce the projection or to process the conductor material of the line element. The wrapped conduit member preferably has a rectangular cross-section. The conductor material is preferably copper or copper Alloy or aluminum or an aluminum alloy is used.
Durch diesen Abstand bzw. Freiraum zwischen dem betreffenden Leitungselement und einer Nutwandung kann ein Kühlfluid strömen, um Wärme vom Leitungselement und/oder vom die Nut ausbildenden Blechpaket aufzunehmen. Entsprechend kann eine Kühlung der Leitungselemente durch Wärmeübertragung alleine auf das Blechpaket verhindert werden, womit einer wärmebedingten Beschädigung weiterer Komponenten der leistungserzeugenden Komponente vorgebeugt werden kann.A cooling fluid can flow through this spacing or free space between the relevant line element and a groove wall in order to absorb heat from the line element and/or from the laminated core forming the groove. Correspondingly, cooling of the line elements by heat transfer to the laminated core alone can be prevented, with which heat-related damage to other components of the power-generating component can be prevented.
Dabei ist die Erfindung nicht auf die Verwendung eines Kühlfluids eingeschränkt, sondern ein jeweiliger Vorsprung bzw. mehrere Vorsprünge können auch dazu dienen, die Montage bzw. Anordnung von Leitungselementen innerhalb einer Nut zu erleichtern, da die Vorsprünge bereits den Montageprozess dahingehend unterstützen, dass die Leitungselemente beschädigungsfrei positioniert werden.The invention is not limited to the use of a cooling fluid, but a respective projection or several projections can also serve to facilitate the assembly or arrangement of line elements within a groove, since the projections already support the assembly process in that the line elements positioned without damage.
Die erfindungsgemäße leistungserzeugende Komponente kann insbesondere ein Stator einer elektrischen Rotationsmaschine sein, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung eingeschränkt ist, sondern die leistungserzeugende Komponente kann auch der Rotor der elektrischen Rotationsmaschine sein, welcher Windungen von elektrischen Leitungselementen aufweist.
Die Isolationsbeschichtung bildet insbesondere eine Umhüllung des leitfähigen Materials des Leitungselements aus.
Hier kommen vorzugsweise Materialien aus der Gruppe der Thermoplaste und Duroplaste zum Einsatz. Zudem ist auch der Einsatz anorganischer Stoffe für die Isolation nicht ausgeschlossen.The power-generating component according to the invention can in particular be a stator of an electrical rotary machine, with the present invention not being restricted to this application, but the power-generating component can also be the rotor of the electrical rotary machine, which has windings of electrical line elements.
In particular, the insulating coating forms a sheathing of the conductive material of the line element.
Materials from the group of thermoplastics and duroplastics are preferably used here. In addition, the use of inorganic substances for the insulation is not excluded.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der leistungserzeugenden Komponente ist vorgesehen, dass das Leitungselement wenigstens einen sich in Bezug zur Längserstreckungsrichtung des Leitungselements radial erstreckenden zweiten Vorsprung aufweist, der an wenigstens einem benachbart positioniertem Leitungselement anliegt und demzufolge das Leitungselement zumindest an einem Abschnitt, an dem der zweite Vorsprung angeordnet ist, in einem Abstand zu dem benachbarten Leitungselement positioniert ist. Es ist vorgesehen, dass auch der zweite Vorsprung durch Prägen von Isolationsbeschichtung des Leitungselements ausgebildet ist.In an advantageous embodiment of the power-generating component, it is provided that the line element has at least one second projection which extends radially in relation to the direction of longitudinal extension of the line element and which bears against at least one adjacently positioned line element and consequently the line element at least on a section on which the second projection is positioned at a distance from the adjacent duct element. It is provided that the second projection is also formed by embossing the insulation coating of the line element.
Durch diesen Abstand bzw. Freiraum zwischen dem betreffenden Leitungselement und einem benachbarten Leitungselement kann ein Kühlfluid strömen, um Wärme vom Leitungselement und/oder vom die Nut ausbildenden Blechpaket aufzunehmen. Benachbarte Leitungselemente können auch Bestandteile eines gemeinsamen Leiters sein, der in seiner Wicklung in der Nut im Wesentlichen parallel zueinander verlaufende, Abschnitte des Leiters ausbildende Leitungselemente aufweist. Die Beabstandung der Leitungselemente zueinander mittels der zweiten Vorsprünge verringert ebenfalls die Gefahr der Beschädigung der Leitungselemente untereinander, so dass auf ein zwischen Leitungselementen und der Nutwandung verwendetes Isolationspapier verzichtet werden kann.A cooling fluid can flow through this spacing or free space between the relevant line element and an adjacent line element in order to absorb heat from the line element and/or from the laminated core forming the groove. Adjacent line elements can also be components of a common conductor which, in its winding in the slot, has line elements which run essentially parallel to one another and form sections of the conductor. The spacing of the line elements from one another by means of the second projections also reduces the risk of damage to the line elements, so that insulating paper used between the line elements and the groove wall can be dispensed with.
Dabei können das Leitungselement und das jeweilige benachbarte Leitungselement in radialer Richtung zueinander benachbart angeordnet sein. Das bedeutet, dass in einer jeweiligen Nut die Leitungselemente parallel zueinander in einer Reihenanordnung entlang der radialen Erstreckungsrichtung der Nut positioniert sind.
Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass das Leitungselement und das jeweilige benachbarte Leitungselement in Umfangsrichtung zueinander benachbart angeordnet sind.
Eine solche Ausgestaltung setzt eine breitere Nut voraus als in der erstgenannten Ausführungsform. Des Weiteren ist nicht ausgeschlossen, dass die leistungserzeugende Komponente in einer Nut beide Anordnungsformen aufweist, also Leitungselemente aufweist, die sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung von weiteren Leitungselementen benachbart sind.In this case, the line element and the respective adjacent line element can be arranged adjacent to one another in the radial direction. This means that in a respective groove the line elements are positioned parallel to one another in a row arrangement along the radial direction of extent of the groove.
An alternative embodiment provides that the line element and the respective adjacent line element are arranged adjacent to one another in the circumferential direction.
Such a configuration requires a wider groove than in the first-mentioned embodiment. Furthermore, it cannot be ruled out that the power-generating component has both configuration forms in a slot, that is to say has line elements which are adjacent to other line elements both in the radial direction and in the circumferential direction.
Ein jeweiliger Vorsprung kann dabei mittelbar durch Prägen von Material der Isolationsbeschichtung ausgebildet sein, wobei durch das Prägen in Bezug zum Vorsprung benachbartes Material der Isolationsbeschichtung nach radial innen eingedrückt ist, so dass das den Vorsprung ausbildende Material der Isolationsbeschichtung sich radial weiter erstreckt als das benachbarte eingedrückte Material der Isolationsbeschichtung.A respective projection can be formed indirectly by embossing material of the insulation coating, material of the insulation coating adjacent to the projection being pressed radially inwards by the embossing, so that the material of the insulation coating forming the projection extends radially further than the adjacent pressed-in material Insulation coating material.
In alternativer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorsprung unmittelbar durch Prägen von Material der Isolationsbeschichtung ausgebildet ist, wobei durch das Prägen in Bezug zum Vorsprung benachbartes Material der Isolationsbeschichtung nach radial innen eingedrückt ist und der Vorsprung zumindest anteilig durch das Prägen quer zur radialen Richtung verschobenen Materials der Isolationsbeschichtung ausgebildet ist, so dass das den Vorsprung ausbildende Material der Isolationsbeschichtung sich radial weiter erstreckt als das benachbarte eingedrückte Material der Isolationsbeschichtung.In an alternative embodiment, it is provided that the projection is formed directly by embossing material of the insulating coating, material of the insulating coating adjacent to the projection being pressed radially inwards by the embossing and the projection being at least partially displaced by the embossing of material transverse to the radial direction of the insulating coating is formed such that the material of the insulating coating forming the protrusion extends radially further than the adjacent indented material of the insulating coating.
Ein Vorsprung kann durch eine im Wesentlichen punktuelle radiale Erweiterung des Leitungselements ausgebildet sein. In einer weiteren Ausführungsvariante ist ein Vorsprung durch eine sich entlang einem Längenabschnitt des Leitungselements erstreckende radiale Erweiterung des Leitungselements ausgebildet. Im erstgenannten Fall ist der Vorsprung somit durch eine kompakte Erhöhung bzw. Verdickung ausgebildet. Im zweitgenannten Fall ist der Vorsprung durch eine Erhöhung bzw. Verdickung ausgebildet, die sich über einen Längenabschnitt des Leitungselements erstreckt, die mindestens dreimal so lang ist wie die maximale Quererstreckung des Leitungselementes, gemessen in einem Bereich, in dem kein Vorsprung angeordnet ist.A projection can be formed by an essentially punctiform radial expansion of the line element. In a further embodiment variant, a projection is formed by a radial extension of the line element extending along a longitudinal section of the line element ments trained. In the former case, the projection is thus formed by a compact elevation or thickening. In the second case, the projection is formed by an elevation or thickening that extends over a length of the line element that is at least three times as long as the maximum transverse extent of the line element, measured in an area in which no projection is arranged.
Bei Verlauf des Leitungselements in mehreren Nuten kann ein durchgängig bzw. länglich ausgebildeter Vorsprung an Wandungen von mehreren Nuten anliegen.If the line element runs in a number of grooves, a continuous or elongated projection can bear against the walls of a number of grooves.
Weiterhin können erste Vorsprünge an einander gegenüberliegenden Seiten des Leitungselements angeordnet sein, sodass das Leitungselement an einander gegenüberliegenden Seiten an einander gegenüberliegenden Nutwandungen abgestützt ist. Dabei kann auch eine leichte Spielpassung zwischen den ersten Vorsprüngen und den Nutwandungen realisiert sein. Generell sollte jedoch die radiale Erstreckung der ersten Vorsprünge in Bezug zur lichten Weite der betreffenden Nut derart dimensioniert sein, dass bei der Montage als auch im Betrieb der mit der leistungserzeugenden Komponente ausgestatteten elektrischen Rotationsmaschine das betreffende Leitungselement in der Nut definiert positioniert und in seinem translatorischen Freiheitsgrad senkrecht zur Längserstreckungsrichtung fixiert ist.Furthermore, first projections can be arranged on opposite sides of the line element, so that the line element is supported on opposite sides on opposite groove walls. A slight loose fit can also be realized between the first projections and the groove walls. In general, however, the radial extent of the first projections should be dimensioned in relation to the clear width of the groove in question such that during assembly and during operation of the electric rotary machine equipped with the power-generating component, the line element in question is positioned in a defined manner in the groove and in its translational degree of freedom is fixed perpendicular to the longitudinal direction.
In weiterer Ausführungsform ist der Querschnitt des Leitungselements im Wesentlichen rechteckig und weist und an wenigstens einer Ecke des rechteckigen Querschnitts einen aus einem ersten Vorsprung und einem zweiten Vorsprung gemeinschaftlich ausgebildeten Eckvorsprung auf. Die rechteckige Form bewirkt, dass das Leitungselement eine betreffende Nut optimal ausfüllt und somit den geringsten ohmschen Widerstand bietet.In a further embodiment, the cross-section of the duct element is substantially rectangular and has, at least at one corner of the rectangular cross-section, a corner protrusion formed jointly from a first protrusion and a second protrusion. The rectangular shape means that the line element optimally fills a relevant groove and thus offers the lowest ohmic resistance.
Der Eckvorsprung erfüllt die Funktion des ersten Vorsprungs hinsichtlich der Beabstandung zur Nutwandung, sowie auch die Funktion des zweiten Vorsprungs hinsichtlich der Beabstandung zu einem benachbarten Leitungselement.The corner projection fulfills the function of the first projection with regard to the spacing from the groove wall, and also the function of the second projection with regard to the spacing from an adjacent line element.
Vorzugsweise ist in allen Eckbereichen des Querschnitts jeweils ein Eckvorsprung angeordnet, wobei derartige Eckvorsprünge auch auf lediglich Abschnitten des Leitungselements realisiert sein können, wobei sie entlang der Länge des Leitungselements versetzt angeordnet sein können.A corner projection is preferably arranged in each of the corner regions of the cross section, it also being possible for such corner projections to be realized on just sections of the line element, in which case they can be arranged offset along the length of the line element.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Vorsprung an seiner dem leitfähigen Material des Leitungselements abgewandten Seite konvex ausgebildet ist. Diese Konvexität des Vorsprungs führt zu einer punkt- oder auch linienförmigen Auflage, und wirkt somit einer unnötigen Verengung des freien Strömungsquerschnitts in einer betreffenden Nut entgegen.In particular, it can be provided that a projection is convex on its side facing away from the conductive material of the line element. This convexity of the projection leads to a punctiform or linear contact and thus counteracts an unnecessary narrowing of the free flow cross section in a relevant groove.
Vorsprünge an radial gegenüberliegenden Seiten eines Leitungselements können unterschiedliche axiale Positionen aufweisen.Projections on radially opposite sides of a duct element can have different axial positions.
Das bedeutet, dass an der axialen Position eines ersten Vorsprungs zwischen einer ersten Nutwandung und einem Leitungselement zwischen diesem Leitungselement und einer gegenüberliegenden zweiten Nutwandung kein erster Vorsprung angeordnet ist.This means that no first projection is arranged at the axial position of a first projection between a first groove wall and a line element between this line element and an opposite second groove wall.
Bezüglich der zweiten Vorsprünge bedeutet dies, dass an der axialen Position eines zweiten Vorsprungs zwischen einem Leitungselement und einem zum Leitungselement benachbarten Leitungselement zwischen dem benachbarten Leitungselement und einem zum benachbarten Leitungselement wiederum benachbart angeordneten dritten Leitungselement kein zweiter Vorsprung angeordnet ist.With regard to the second projections, this means that no second projection is arranged at the axial position of a second projection between a line element and a line element adjacent to the line element between the adjacent line element and a third line element arranged adjacent to the adjacent line element.
In vorteilhafter Ausführungsform der leistungserzeugenden Komponente ist vorgesehen, dass die leistungserzeugende Komponente einen Anschluss zur Zuführung eines Kühlfluids in die Nut aufweist. Es bietet sich an, dass dann die leistungserzeugende Komponente des Weiteren auch einen strömungstechnischen Anschluss zur Abführung des Kühlfluids aus der betreffenden Nut aufweist.In an advantageous embodiment of the power-generating component, it is provided that the power-generating component has a connection for feeding a cooling fluid into the groove. It makes sense for the power-generating component to then also have a fluidic connection for discharging the cooling fluid from the groove in question.
Ein jeweiliges Leitungselement und die Breite einer jeweiligen Nut können in Bezug zueinander derart dimensioniert sein, dass der Abstand zwischen einem Leitungselement und einer Nutwandung zwischen 0,2 mm und 0,3 mm beträgt. Hier ist der Abstand gemeint, der zwischen der Außenseite der Isolationsbeschichtung, die keinen Vorsprung ausbildet, und der Nutwandung existiert. Dies ermöglicht einen großen Querschnitt des Leitungselements für einen hohen Kupferfüllgrad und einen geringen ohmschen Widerstand innerhalb der Nut. Gleichzeitig ist die Kontaktfläche zwischen der verbleibenden Oberfläche des Leitungselements und dem Kühlfluid maximiert, bei Gewährleistung eines ausreichend großen Querschnitts zur Realisierung eines möglichst geringen Druckverlustes.A respective line element and the width of a respective groove can be dimensioned in relation to one another in such a way that the distance between a line element and a groove wall is between 0.2 mm and 0.3 mm. What is meant here is the distance that exists between the outside of the insulating coating, which does not form a projection, and the groove wall. This enables a large cross section of the line element for a high degree of copper filling and a low ohmic resistance within the groove. At the same time, the contact area between the remaining surface of the line element and the cooling fluid is maximized, while ensuring a sufficiently large cross section to realize the lowest possible pressure loss.
Zudem wird ein Verfahren zur Herstellung einer leistungserzeugenden Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine vorgeschlagen, bei dem ein elektrisches Leitungselement mit einer Isolationsbeschichtung zur Verfügung gestellt wird und wenigstens ein erster in Bezug zur Längserstreckungsrichtung des Leitungselements sich radial erstreckender Vorsprung durch Prägen von Isolationsbeschichtung des Leitungselements ausgebildet wird. Das Leitungselement wird in einer Wicklung derart zumindest abschnittsweise in einer Nut der leistungserzeugenden Komponente angeordnet, dass der erste Vorsprung an einer die Nut begrenzenden Nutwandung anliegt und demzufolge das Leitungselement zumindest an einem Abschnitt, an dem der erste Vorsprung angeordnet ist, durch den ersten Vorsprung in einem Abstand zu der Nutwandung positioniert ist.In addition, a method for producing a power-generating component of an electrical rotary machine is proposed, in which an electrical conducting element is provided with an insulating coating and at least one first projection, which extends radially with respect to the longitudinal direction of the conducting element, is formed by embossing the insulating coating of the conducting element this will. The conduction element is arranged in a winding, at least in sections, in a groove of the power-generating component such that the first projection rests against a groove wall delimiting the groove and consequently the conduction element, at least at a section on which the first projection is arranged, is blocked by the first projection in is positioned at a distance from the groove wall.
Dabei kann der Vorsprung mittelbar oder unmittelbar durch Prägen hergestellt werden. Beim mittelbaren Prägen wird durch das Prägen in Bezug zum Vorsprung benachbartes Material der Isolationsbeschichtung nach radial innen eingedrückt, so dass das den Vorsprung ausbildende Material der Isolationsbeschichtung sich radial weiter erstreckt als das benachbarte eingedrückte Material der Isolationsbeschichtung.The projection can be produced directly or indirectly by embossing. In the case of indirect embossing, material of the insulating coating adjacent to the projection is pressed radially inwards by the embossing, so that the material of the insulating coating forming the projection extends radially further than the adjacent pressed-in material of the insulating coating.
Beim unmittelbaren Prägen wird durch das Prägen in Bezug zum Vorsprung benachbartes Material der Isolationsbeschichtung nach radial innen eingedrückt und der Vorsprung zumindest anteilig durch das Prägen quer zur radialen Richtung verschobenen Materials der Isolationsbeschichtung ausgebildet, so dass das den Vorsprung ausbildende Material der Isolationsbeschichtung sich radial weiter erstreckt als das benachbarte eingedrückte Material der Isolationsbeschichtung.In the case of direct embossing, material of the insulation coating that is adjacent to the projection is pressed radially inwards by the embossing and the projection is formed at least partially by embossing material of the insulation coating that is displaced transversely to the radial direction, so that the material of the insulation coating that forms the projection extends radially further than the adjacent indented material of the insulation coating.
Ein weiterer Aspekt ist eine elektrische Rotationsmaschine, die zumindest eine erfindungsgemäße leistungserzeugende Komponente aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die elektrische Rotationsmaschine einen Kühlfluid-Kreislauf, der mit dem Anschluss zur Zuführung eines Kühlfluids der leistungserzeugenden Komponente strömungstechnisch gekoppelt ist.A further aspect is an electrical rotary machine which has at least one power-generating component according to the invention. In an advantageous embodiment, the electrical rotary machine includes a cooling fluid circuit which is fluidically coupled to the connection for supplying a cooling fluid to the power-generating component.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
-
1 : ein Statorblech, -
2 : der in1 angedeutete Ausschnitt X des Statorblechs in vergrößerter Darstellung, -
3 : der Ausschnitt des Statorblechs mit in herkömmlicher Ausführungsform ausgebildeten Leitungselementen, -
4 : der Ausschnitt des Statorblechs mit in erfindungsgemäßer Ausführungsform ausgebildeten Leitungselementen, und -
5 : der Ausschnitt des Statorblechs mit mehreren Ausführungsformen des Leitungselements.
-
1 : a stator lamination, -
2 : the in1 indicated section X of the stator sheet in an enlarged view, -
3 : the section of the stator lamination with line elements designed in a conventional embodiment, -
4 : the section of the stator lamination with line elements designed in an embodiment according to the invention, and -
5 : the section of the stator lamination with several embodiments of the line element.
Die Erfindung wird vorliegend anhand eines Statorblechs 1 sowie der darin ausgebildeten Nuten 10 erläutert. Das Statorblech 1 bildet zusammen mit weiteren, hier nicht dargestellten Statorblechen einen sogenannten Stack aus, also eine Blechpaket-Anordnung, die ein wesentlicher Bestandteil des Körpers des Stators ist, der hier die leistungserzeugende Komponente ausbildet.
Aus
Auf
Out
on
Die in
Mit der hier vorgeschlagenen leistungserzeugenden Komponente einer elektrischen Rotationsmaschine sowie dem Verfahren zu deren Herstellung werden eine kostengünstige sowie bauraumminimierte Ausführung sowie eine optimale Kühlung und/oder lange Lebensdauer bzw. vereinfachte Montage der leistungserzeugenden Komponente ermöglicht.With the power-generating component of an electrical rotary machine proposed here and the method for its production, a cost-effective and space-minimized design and optimal cooling and/or a long service life or simplified assembly of the power-generating component are made possible.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Statorblechstator lamination
- 1010
- Nutgroove
- 1111
- Nutwandunggroove wall
- 2020
- Leitungselementline element
- 2121
- Leitermaterialconductor material
- 2222
- Isolationsbeschichtunginsulation coating
- 2323
- erster Vorsprungfirst lead
- 2424
- zweiter Vorsprungsecond projection
- 2525
- Abstanddistance
- 3030
- benachbartes Leitungselementneighboring line element
- 4040
- Eckecorner
- 4141
- Eckvorsprungcorner protrusion
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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