CN116250165A - 带有用于将具有直接槽冷却功能的电机中的绕组头部区域密封的槽封闭楔形件的管 - Google Patents
带有用于将具有直接槽冷却功能的电机中的绕组头部区域密封的槽封闭楔形件的管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116250165A CN116250165A CN202180067288.2A CN202180067288A CN116250165A CN 116250165 A CN116250165 A CN 116250165A CN 202180067288 A CN202180067288 A CN 202180067288A CN 116250165 A CN116250165 A CN 116250165A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electromagnetic element
- electric machine
- electromagnetic
- slot
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004804 winding Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 21
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004323 axial length Effects 0.000 description 1
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
- H02K15/0056—Manufacturing winding connections
- H02K15/0068—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals
- H02K15/0081—Connecting winding sections; Forming leads; Connecting leads to terminals for form-wound windings
- H02K15/0093—Manufacturing or repairing cooling fluid boxes, i.e. terminals of fluid cooled windings ensuring both electrical and fluid connection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
- H02K3/487—Slot-closing devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
- H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
- H02K3/505—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto for large machine windings, e.g. bar windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
- H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/26—Rotor cores with slots for windings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
本发明涉及一种用于电机的电磁元件，该电磁元件具有沿电磁元件的周向方向布置的多个槽，所述槽沿电磁元件的轴向方向延伸并且在径向方向上具有开口侧部。在槽中布置有线圈装置，所述线圈装置具有位于电磁元件的(至少)一个轴向端面上的绕组头部，并且在槽中形成有冷却通道，以便使用流体使来自线圈装置的热消散。还设置有壁元件，该壁元件具有沿周向方向布置在绕组头部的区域中的第一区域。本发明的特征在于壁元件的第二区域，所述第二区域与第一区域邻接并具有齿，这些齿沿轴向方向延伸并且在槽的开口侧部上沿周向方向布置在槽之间的中间空间中。本发明还涉及一种包括电磁元件的电机。
Description
技术领域
本发明涉及用于具有散热装置的电机的电磁元件以及具有这种元件的电机。
背景技术
在电机中，在主动操作期间存在功率损耗，因此存在热量输入。当经由自由对流、即与相邻部件的热传导或到环境中的热辐射所进行的冷却不再足够时，需要进行主动冷却。
这种冷却可以通过移动的流体来实现，该流体在内部转子的情况下被导引通过例如位于定子周围的冷却护套。新的冷却方法涉及定子中用以使铁和线材冷却的直接冷却。
一般而言，护套冷却和绕组头部冷却被包括在用于使电机冷却的现有技术中。在护套冷却将定子叠片的表面上产生的热传递到冷却回路中时，利用绕组头部冷却，到流体中的热传递直接发生在绕组头部的区域中的定子叠片外部的导体上。
通过直接冷却，可以特定地使热在来源点处消散。因此，可以降低电机(牵引机和发电机两者)中的总体温度水平，并且可以确保更均匀的温度分布。
所谓的罐封式机器在现有技术中是已知的。在所谓的罐封式机器中，管被引入到转子与定子之间的气隙中以便生成流体密封的冷却空间，使得可以使用冷却流体进行直接冷却。此处的缺点是，与没有这种管的设计相比，气隙更大，这对机器的性能具有负面影响。
其他冷却改进通过单独的冷却通道来提供，除了导体之外，冷却通道既被引入到定子的层压芯中(例如EP3157138 A1)，并且又被引入到槽中。
以下专利申请已经被认为是用于对利用槽中导体与流体之间的直接接触的冷却进行改进的现有技术：
DE102015013018 A1描述了一种用于电机的具有从基本环形形状径向突出的多个定子齿的定子，该定子具有定子壳体，该定子壳体与定子本体一起封围可以供冷却剂流动通过的冷却容积部。
JP2016149900 A2描述了一种用于电动马达的冷却系统，其中，通过使转子与定子分离而在壳体中将冷却区域分开。
一种根据权利要求1的前序部分所述的电磁元件从DE102016101705 A1中是已知的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于具有散热装置的电机的电磁元件以及一种具有该电磁元件的电机，在该电机中，以这种方式实现的冷却不会对使用该电磁元件的电机的性能造成任何不利影响。
该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于电机的电磁元件以及一种具有权利要求10的特征的电机来实现。
根据本发明的一方面，电机的电磁元件具有沿电磁元件的周向方向布置的多个槽，这些槽沿电磁元件的轴向方向延伸并且在径向方向上具有开口侧部。在槽中布置有线圈装置，并且该线圈装置包括位于电磁元件的轴向端面上的至少一个绕组头部。在槽中形成有冷却通道，该冷却通道用于使用流体使来自线圈装置的热消散。在绕组头部的区域中沿周向方向布置有具有第一部段的壁元件。壁元件的第一区域邻接有第二区域。第二区域具有齿，这些齿轴向地延伸并且在槽的开口侧部上沿周向方向设置在槽之间的中间空间中。
本发明的其他有利的实施方式是从属权利要求的主题。
壁元件优选地在端面处固定至电磁元件。这提供了壁元件可以在槽中经由齿而沿轴向方向固定就位的优点。壁元件被设计成使得该壁元件在轴向方向上具有用于电磁元件的密封表面。
根据另一实施方式，槽的开口侧部由位于电磁元件的相反端面上的两个壁元件封闭。这种构型的优点是，由于齿超过轴向长度，因此槽中每个空间仅留有一个间隙，而不是两个间隙。此外，组装过程因此被缩短。特别地，两个壁元件被设计为相同的部件，这进一步减少了制造耗力。
根据另一实施方式，壁元件由若干部件组成。特别地，壁元件由沿周向方向封闭的管状元件、包括齿的另一管状元件、以及槽密封楔形件构成。这产生的优点是，可以根据所需的壳体连接来选择第一区域的横截面轮廓。从制造的角度而言，由于使用相同的部件，这还提供了模块化设计的优点。
如果壁元件在第一区域中具有密封表面，则也是有利的。特别地，这涉及用于借助于环形密封件对电动发电机的另一元件进行密封的径向密封表面。
在有利的实施方式中，电磁元件是电机的转子或定子。
根据另一方面，提供了一种包括电磁元件的电机，其中，该电磁元件是根据前述方面和前述构型设计的。该电磁元件提供了下述优点：电磁元件的设计意味着冷却介质不会进入到气隙中或者带到旋转部件上，这可能会对机器的性能产生负面影响、比如产生拖曳扭矩。
附图说明
现在下面将参照各种附图更详细地说明本发明，在该上下文中还示出了各种示例性实施方式。
在附图中：
图1示出了穿过电磁元件的截面
图2示出了壁元件的立体图
图3示出了所描述的实施方式的变型
具体实施方式
附图本质上仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件设置有相同的附图标记。此外，不同的示例性实施方式的特征原则上可以彼此自由地组合。
图1a示出了穿过径向通量电机的定子的图示实施方式中的电磁元件1的截面。图1a示出了定子的线圈装置2，该线圈装置在此被设计为分布式波形绕组。线圈装置2在该线圈装置相对于定子的轴向端部中的每个轴向端部处都具有绕组头部3。定子在径向内侧部上具有轴向延伸的槽4，线圈装置在这些槽中至少部分地延伸。槽4在轴向方向和径向方向两者上的前部处开口。
图1b示出了先前描述的电磁元件1，其中，壁元件5被引入到定子的槽4中，并且因此在槽4中部分地形成有流体密封冷却通道9。设置有用于对电机的壳体元件10进行密封的密封表面11。在密封表面11与壳体元件10之间安装有环形密封件，该环形密封件未被示出。
为了更详细地说明，图2示出了壁元件5的立体图。壁元件5具有第一部段6，该第一部段基本上被设计为管状部段，并且在安装状态下布置在绕组头部3的区域中，如图1b中所示。如上所述，密封表面11设置在第一区域6中，以用于相对于电机的壳体元件10进行密封。
与第一区域6直接邻接的第二区域7具有与定子的槽4对应的齿8。齿8相对于定子沿轴向方向延伸。壁元件5在电磁元件1的端面上被推入到槽4中。
如图1b的实施方式中所示，齿8与槽4连接而部分地形成冷却通道9，并在径向方向上向内对其进行部分地密封。第二区域7在绕组头部3的区域中沿径向方向向内对电磁元件1进行密封。在所示实施方式中，在电磁元件1的相反的端面上引入壁元件5，使得每个槽4的两个壁元件5的对应齿8形成流体封闭的冷却通道9。
图3a示出了上述实施方式的变型，其中，壁元件5具有缩短的齿部8。因此，冷却通道9仅部分地由槽4中的齿8形成。槽的保持空闲的区域由附加的槽密封楔形件封闭，如图3b中所示。
附图标记列表
1电磁元件
2线圈装置
3绕组头部
4槽
5壁元件
6第一区域
7第二区域
8齿
9冷却通道
10壳体元件
11密封表面
12槽密封楔形件
Claims (10)
1.一种用于电机的电磁元件(1)，具有：
多个槽(4)，所述槽沿所述电磁元件的周向方向布置，所述槽沿所述电磁元件(1)的轴向方向延伸并且在径向方向上具有开口侧部；
线圈装置(2)，所述线圈装置布置在所述槽(4)中，并且具有位于所述电磁元件(1)的(至少)一个轴向端面上的绕组头部(3)；
冷却通道(9)，所述冷却通道形成在所述槽(4)中，以便使用流体使来自所述线圈装置(2)的热消散；以及
壁元件(5)，所述壁元件具有第一区域(6)，所述第一区域沿所述周向方向布置在所述绕组头部(3)的区域中，
其特征在于，
所述壁元件(5)的第二区域(7)，所述壁元件的第二区域与所述第一区域(6)邻接并且具有齿(8)，所述齿沿所述轴向方向延伸并且在所述槽(4)的所述开口侧部上沿所述周向方向布置在所述槽(4)的中间空间中。
2.根据权利要求1所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述壁元件(5)固定至所述电磁元件(1)的所述端面。
3.根据权利要求2所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述壁元件(5)在所述轴向方向上具有相对于所述电磁元件(1)的密封表面。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述槽(4)的所述开口侧部由两个壁元件(5)封闭，所述壁元件固定至所述电磁元件(1)的相反的端面。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述壁元件(5)由多个部件构成。
6.根据权利要求5所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述壁元件(5)由周向封闭的管状元件、具有齿(8)的另一管状元件、以及槽密封楔形件(12)构成。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述壁元件(5)在所述第一区域中具有密封表面(11)。
8.根据权利要求7所述的用于电机的电磁元件(1)，其中，所述密封表面(11)被设计为径向密封表面，所述径向密封表面用于借助于环形密封件对电动机的另一元件进行密封。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的电磁元件(1)，其中，所述电磁元件(1)是转子或定子。
10.一种具有电磁元件(1)的电机，其中，所述电磁元件(1)是根据权利要求1至9中的任一项形成的。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102020126813.0A DE102020126813B3 (de) | 2020-10-13 | 2020-10-13 | Rohr mit Nutverschlusskeilen zur Abdichtung der Wickelkopfbereiche bei elektrischen Maschinen mit direkter Nutkühlung |
| DE102020126813.0 | 2020-10-13 | ||
| PCT/DE2021/100797 WO2022078548A1 (de) | 2020-10-13 | 2021-10-04 | Rohr mit nutverschlusskeilen zur abdichtung der wickelkopfbereiche bei elektrischen maschinen mit direkter nutkühlung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116250165A true CN116250165A (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=77659362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202180067288.2A Pending CN116250165A (zh) | 2020-10-13 | 2021-10-04 | 带有用于将具有直接槽冷却功能的电机中的绕组头部区域密封的槽封闭楔形件的管 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230378836A1 (zh) |
| KR (1) | KR20230052962A (zh) |
| CN (1) | CN116250165A (zh) |
| DE (1) | DE102020126813B3 (zh) |
| WO (1) | WO2022078548A1 (zh) |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4227108A (en) | 1978-04-24 | 1980-10-07 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Glass compound layer for mechanical and thermal protection of a laminated iron core rotary electromachine |
| EP1271747A1 (de) | 2001-06-27 | 2003-01-02 | E + A Elektromaschinen und Antriebe AG | Statorkühlung im Spaltrohrmotor |
| FR2840122B1 (fr) * | 2002-05-23 | 2004-08-20 | Renault Sa | Machine electrique refroidie par circulation d'un liquide |
| JP2004048877A (ja) * | 2002-07-10 | 2004-02-12 | Nissan Motor Co Ltd | 回転電機 |
| DE102005044832A1 (de) * | 2005-09-20 | 2007-03-22 | Siemens Ag | Elektrische Maschine |
| JP5281822B2 (ja) * | 2008-05-21 | 2013-09-04 | 山洋電気株式会社 | 回転電機用ステータ |
| JP2010124657A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | 回転電機 |
| GB2509738A (en) | 2013-01-11 | 2014-07-16 | Rolls Royce Plc | Integral slot wedges and stator sleeve |
| DE102014207468A1 (de) * | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Zf Friedrichshafen Ag | Kühlung für einen Wickelkopf einer E-Maschine |
| JP6137218B2 (ja) | 2015-02-13 | 2017-05-31 | マツダ株式会社 | 回転電機の冷却構造 |
| DE102015013018A1 (de) | 2015-10-07 | 2017-04-13 | Audi Ag | Stator für eine elektrische Maschine |
| EP3157138B1 (de) | 2015-10-12 | 2018-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur kühlung eines blechpakets, blechpaket, rotor, stator und elektrische maschine |
| DE102016101705A1 (de) | 2016-02-01 | 2017-08-03 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Elektrische Maschine und Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine |
| DE102017218933A1 (de) * | 2017-10-24 | 2019-04-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Kühlvorrichtung für einen Stator einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeugs, Stator sowie Kraftfahrzeug |
-
2020
- 2020-10-13 DE DE102020126813.0A patent/DE102020126813B3/de active Active
-
2021
- 2021-10-04 CN CN202180067288.2A patent/CN116250165A/zh active Pending
- 2021-10-04 US US18/031,462 patent/US20230378836A1/en active Pending
- 2021-10-04 WO PCT/DE2021/100797 patent/WO2022078548A1/de active Application Filing
- 2021-10-04 KR KR1020237009483A patent/KR20230052962A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022078548A1 (de) | 2022-04-21 |
| DE102020126813B3 (de) | 2021-09-30 |
| US20230378836A1 (en) | 2023-11-23 |
| KR20230052962A (ko) | 2023-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8508085B2 (en) | Internal cooling of stator assembly in an electric machine | |
| US8072100B2 (en) | Stator for an electrical machine with liquid cooling | |
| US8247933B2 (en) | Methods and apparatus for a permanent magnet machine with a direct liquid cooled stator | |
| CN105305667A (zh) | 电机 | |
| US20180115222A1 (en) | Device for an electric motor | |
| US5644179A (en) | Gas cooled end turns for dynamoelectric machine rotor | |
| US20160172940A1 (en) | Cooling system for a dynamoelectric machine | |
| JP7082885B2 (ja) | 回転電機のステータ | |
| US20220190655A1 (en) | Electric Machine with Torque Support in the Housing | |
| KR20140008518A (ko) | 전기 기계 냉각 시스템 및 방법 | |
| US20150229186A1 (en) | Axial induction machine | |
| CN110867993A (zh) | 电动马达的环形定子 | |
| KR20130032828A (ko) | 전기 기계 모듈 냉각 시스템 및 방법 | |
| CN111416456B (zh) | 用于电机的液冷式转子 | |
| KR20010109155A (ko) | 냉각재 유동식 중공 고정자 계자권선을 가지는 회전기계 | |
| JP2006320104A (ja) | 電動機のコイル冷却構造 | |
| CN116250165A (zh) | 带有用于将具有直接槽冷却功能的电机中的绕组头部区域密封的槽封闭楔形件的管 | |
| US20240195251A1 (en) | Direct slot cooling in electric machines | |
| CN118020229A (zh) | 用于电驱动机器的定子的定子叠片组 | |
| CN111247724A (zh) | 具有包括部分细分通道的冷却装置的电机 | |
| WO2021199376A1 (ja) | 固定子および回転電機 | |
| CN114337015A (zh) | 一种具有定子浸油冷却结构的高功率密度电机 | |
| EP4369571A1 (en) | Improved internal cooling systems for e-machines | |
| KR102684629B1 (ko) | 전기 모터의 냉각 구조 | |
| US20220181934A1 (en) | Electric machine rotor cooling |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |