DE102011008769A1

DE102011008769A1 - Device for cooling motor utilized in electric vehicle, has cooling medium channel formed from metal plates with respective recesses, where cooling medium flows into recess of one of plates through overlapping of recesses

Info

Publication number: DE102011008769A1
Application number: DE102011008769A
Authority: DE
Inventors: Jens Liebold
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2012-07-19

Abstract

The device has a cooling medium channel arranged in an inner side of a winding core that is designed as a metal packet. The cooling medium channel is formed from metal plates (1-3) provided with respective recesses (6), such that a meander-shaped cooling medium channel is formed. A cooling medium flows into the recess of one of the metal plates through overlapping of the recesses and flows into the recess of another metal plate through the overlapping of the recesses. Cooling medium supply and return channels run axially through the metal packet.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse, einem Stator und einem Rotor.The present invention relates to a cooling device for an electric machine with a housing, a stator and a rotor.

Stand der TechnikState of the art

Rotierende elektrische Maschinen bestehen zumindest aus einem Rotor, einem Stator, aus Wicklungen und einem Gehäuse. Je nach Art und Ausführung der elektrischen Maschinen sind die Wicklungen am Rotor oder am Stator oder beiden Bestandteilen angeordnet. Die Wicklungen bilden dabei Induktionsspulen, die ein aus mehreren dünnen Blechen bestehendes Metallpaket als Kern aufweisen. Elektromotoren werden für die Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie oder als Generator für die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie verwendet. Bei einer elektrischen Maschine wird die Verlustwärme, die in den Wicklungen während des Betriebes entsteht, über das Metallpaket zum Beispiel an das Motorgehäuse und dann an die Umgebung abgeführt. Die Wicklungen haben aufgrund der Isolierungen keinen guten Wärmeleitkontakt, so dass es zu einem Wärmestau kommt. Dabei werden die Wicklungen und insbesondere die Wickelköpfe und Wickelzähne thermisch belastet.Rotary electrical machines consist at least of a rotor, a stator, windings and a housing. Depending on the type and design of the electrical machines, the windings are arranged on the rotor or on the stator or both components. The windings in this case form induction coils which have a metal package consisting of a plurality of thin metal sheets as the core. Electric motors are used for the conversion of electrical into mechanical energy or as a generator for the conversion of mechanical energy into electrical energy. In an electrical machine, the heat loss generated in the windings during operation is dissipated via the metal package to, for example, the motor housing and then to the environment. The windings have due to the insulation no good Wärmeleitkontakt, so that it comes to a heat accumulation. The windings and in particular the winding heads and winding teeth are thermally stressed.

Bei elektrischen Maschinen mit hoher Leistung und vergleichsweise geringem Bauraum kommt der Kühlung eine besondere Bedeutung zu. Dementsprechend werden für elektrische Maschinen, die zum Beispiel in Elektro- und Hybridfahrzeugen zum Einsatz kommen, aktive Gas- oder Flüssigkeitskühlungen vorgesehen.For electrical machines with high performance and comparatively small space cooling is of particular importance. Accordingly, active gas or liquid cooling is provided for electrical machines used, for example, in electric and hybrid vehicles.

Um den Wärmeübergang zwischen den Metallpaketen und dem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel zu erhöhen, werden Kühlkanäle vorgesehen, die eine besonders große Oberfläche aufweisen. Die Kühlkanäle werden durch den schichtweisen Aufbau von Metallplatten beziehungsweise dünnen Blechen zu einem Metallpaket erzeugt, in denen sich entsprechende Aussparungen befinden.In order to increase the heat transfer between the metal packages and the gaseous or liquid coolant, cooling channels are provided which have a particularly large surface area. The cooling channels are generated by the layered structure of metal plates or thin sheets to form a metal package in which there are corresponding recesses.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektrische Maschine bereitzustellen, bei der die Wärmeabfuhr gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.The object of the invention is to provide an electrical machine in which the heat dissipation over the prior art is improved.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved by the device having the features of claim 1.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Mit der vorliegenden Erfindung wird der Wärmeübergang und der Wärmeabtransport einer elektrischen Maschine deutlich verbessert. Als elektrische Maschine kann ein Generator oder Motor verstanden werden. Dazu ist ein erfindungsgemäßer Kühlkreislauf vorgesehen, der eine Zirkulation von Kühlmittel innerhalb eines Metallpaketes ermöglicht. Als Kühlmittel kann dabei ein Gas oder eine Flüssigkeit verwendet werden. Das Metallpaket ist aus mehreren dünnen Blechen aufgebaut, indem die Bleche so aneinander angeordnet sind, dass eine möglichst große Kontaktfläche zwischen den Blechen entsteht. Dazu sind die Bleche in vorteilhafter Weise aufeinandergestapelt. Als Bleche werden Körper aus Metall bezeichnet, die im Verhältnis zum Volumen nur eine geringe Stärke besitzen. Die einzelnen Bleche, aus denen das Metallpaket zu einem Wicklungskern aufgebaut ist, weisen Aussparungen auf, die durch die erfindungsgemäße Anordnung der Aussparungen Kühlkanäle bilden. Als Aussparungen werden Löcher, Öffnungen oder Ausschnitte einer bestimmten Form bezeichnet, die zum Beispiel als einfache Bohrung ausgeführt sein können. Auch andere Formen sind möglich. Für den Aufbau des Metallpaketes ist eine Kombination von mindestens drei Blechen vorgesehen, die eine Einheit bilden. Eine Einheit bildet sich aus einem ersten Blech, das über zwei Aussparungen verfügt, die für den Kühlmittelzufluss und Kühlmittelrückfluss in einem bestimmten Abstand zueinander vorgesehen sind. Ein zweites Blech verfügt über mehrere Aussparungen, wobei wiederum zwei Aussparungen für den Kühlmittelzufluss und Kühlmittelrückfluss vorgesehen sind. Zwischen diesen beiden Aussparungen, die sich in einem bestimmten Abstand entsprechend dem ersten Blech zueinander befinden, sind weitere Aussparungen vorgesehen. Ein drittes Blech verfügt ebenso über mehrere Aussparungen. Analog zum ersten und zweiten Blech sind zwei Aussparungen als Kühlmittelzulauf und Kühlmittelrücklauf vorgesehen, die mit den entsprechenden Aussparungen im ersten und zweiten Blech fluchten. Zwischen diesen beiden Aussparungen sind weitere Aussparungen vorgesehen, die gegenüber dem zweiten Blech versetzt angeordnet sind. Die drei Bleche sind zu einer Einheit angeordnet, wobei die Aussparungen des Kühlmittelzulaufes und des Kühlmittelrücklaufes miteinander fluchten. Die weiteren Aussparungen des zweiten und dritten Blechs sind dann so zueinander angeordnet, dass eine wechselseitige Überschneidung der Aussparungen des zweiten und dritten Blechs entsteht, so dass eine Verbindung zwischen dem Kühlmittelzufluss und dem Kühlmittelrückfluss besteht. Die Verbindung stellt somit einen Kühlmittelkanal dar, wobei das Kühlmittel wechselseitig eine Aussparung des zweiten und des dritten Bleches vom Kühlmittelzufluss bis zum Kühlmittelrücklauf passiert. Die Größe und Lage der Aussparungen ist für die Ausbildung des Kühlmittelkanals in der Einheit entscheidend. Die Größe jeder Aussparung des jeweiligen Bleches, welches einen Teil des Kühlmittelkanals bildet, ist so gewählt, dass der Zwischenraum zwischen den Aussparungen des weiteren, gegenüberliegenden Bleches des Kühlmittelkanals deutlich überschritten wird. Die Aussparungen eines Bleches können dabei auch unterschiedliche Größen und Formen besitzen. Durch die wechselhafte Anordnung der Aussparungen der beiden Bleche, die den Kühlmittelkanal bilden, wird ein mäanderartiger Kanalverlauf erzeugt. Für eine Vergrößerung des Volumens des Kühlmittelkanals können mehrere erste Bleche beziehungsweise mehrere zweite Bleche jeweils so aufeinander gestapelt werden, dass sich das Volumen innerhalb der Aussparungen der mehrfachen Anordnung der ersten Bleche beziehungsweise der zweiten Bleche vergrößert. Mit anderen Worten werden mehrere gleiche erste beziehungsweise mehrere gleiche zweite Bleche übereinander ausgerichtet angeordnet. Weiterhin ist es auch eine mehrfache abwechselnde Anordnung erster und zweiter Bleche möglich, um das Gesamtvolumen des Kühlmittelkanals innerhalb einer Einheit, welche somit aus mehreren ersten und zweiten Blechen besteht, zu vergrößern.With the present invention, the heat transfer and the heat removal of an electrical machine is significantly improved. As an electric machine, a generator or motor can be understood. For this purpose, an inventive cooling circuit is provided which allows a circulation of coolant within a metal package. As a coolant, a gas or a liquid can be used. The metal package is composed of several thin sheets by the sheets are arranged together so that the largest possible contact surface between the sheets is formed. For this purpose, the sheets are stacked in an advantageous manner. As metal sheets are called bodies of metal, which have only a small strength in relation to the volume. The individual sheets from which the metal package is constructed into a winding core, have recesses which form cooling channels by the arrangement of the recesses according to the invention. Holes, openings or cutouts of a particular shape are referred to as recesses, which can be designed, for example, as a simple bore. Other shapes are possible. For the construction of the metal package, a combination of at least three sheets is provided which form a unit. A unit is formed from a first sheet, which has two recesses, which are provided for the coolant inflow and coolant return at a certain distance from each other. A second plate has several recesses, in turn, two recesses for the coolant inlet and coolant return flow are provided. Between these two recesses, which are at a certain distance corresponding to the first plate to each other, further recesses are provided. A third plate also has several recesses. Analogous to the first and second plate two recesses are provided as coolant inlet and coolant return, which are aligned with the corresponding recesses in the first and second plates. Between these two recesses further recesses are provided, which are arranged offset from the second plate. The three sheets are arranged in one unit, wherein the recesses of the coolant inlet and the coolant return line are aligned. The further recesses of the second and third metal sheets are then arranged relative to one another in such a way that mutual overlapping of the recesses of the second and third metal sheets occurs, so that a connection exists between the coolant inflow and the coolant return flow. The connection thus represents a coolant channel, wherein the coolant alternately passes through a recess of the second and the third sheet from the coolant flow to the coolant return. The size and location of the recesses is for the formation of the coolant channel in of unity. The size of each recess of the respective sheet, which forms part of the coolant channel, is selected such that the intermediate space between the recesses of the further, opposite sheet of the coolant channel is clearly exceeded. The recesses of a sheet can also have different sizes and shapes. Due to the variable arrangement of the recesses of the two sheets that form the coolant channel, a meandering channel profile is generated. To increase the volume of the coolant channel, a plurality of first sheets or a plurality of second sheets may each be stacked on top of one another such that the volume increases within the recesses of the multiple arrangement of the first sheets or the second sheets. In other words, a plurality of the same first or several identical second sheets are arranged aligned one above the other. Furthermore, it is also a multiple alternating arrangement of first and second sheets possible to increase the total volume of the coolant channel within a unit, which thus consists of a plurality of first and second sheets.

Diese Einheiten können dann in beliebiger Anzahl hintereinander angeordnet werden, so dass sich im Metallpaket ein gemeinsamer Kühlmittelzulauf und Kühlmittelrücklauf und mehrere davon abgezweigte Kühlmittelkanäle ausbilden. Am Ende des Metallpaketes, bestehend aus mindestens einer dieser Einheiten, ist ein Verschlussblech vorzusehen, um den Kühlmittelkreislauf zu schließen und abzudichten.These units can then be arranged in any number in succession, so that form a common coolant inlet and coolant return and several thereof branched off coolant channels in the metal package. At the end of the metal package, consisting of at least one of these units, a closure plate is provided to close and seal the coolant circuit.

Das Metallpaket ist für eine elektrische Maschine so ausgeführt, dass scheibenförmige oder ringförmige Bleche zu einer Einheit zusammengefasst sind, und mehrere Einheiten mit einem Schlussblech zu einem hauptsächlich rotationssymmetrischen Metallpaket verbunden sind. Der Kühlmittelzufluss und Kühlmittelrückfluss erfolgt vorzugsweise koaxial in das Metallpaket und die vorzugsweise senkrecht davon abgezweigten mäanderartigen Kühlmittelkanäle verlaufen radial im Metallpaket vom Kühlmittelzufluss zum Kühlmittelrückfluss. Je nach Ausführung der elektrischen Maschine kann das so aufgebaute Metallpaket als Wicklungskern einer Induktionsspule in Form eines Zylinders oder auch eines Rohres beziehungsweise eines Ringes ausgebildet sein und als Wicklungskern eines Rotors und/oder eines Stators Verwendung finden.The metal package is designed for an electric machine so that disc-shaped or annular plates are combined into one unit, and a plurality of units are connected to a closing plate to a mainly rotationally symmetrical metal package. The coolant inflow and coolant return flow preferably takes place coaxially into the metal package and the meander-like coolant channels, which are preferably branched off perpendicularly, run radially in the metal package from the coolant inflow to the coolant return flow. Depending on the design of the electrical machine, the metal package thus constructed may be formed as a winding core of an induction coil in the form of a cylinder or a tube or a ring and used as the winding core of a rotor and / or a stator.

Ausführungsbeispielembodiment

Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In den dazugehörigen Figuren zeigen:By way of example, an embodiment of the device according to the invention is shown here. In the accompanying figures show:

1: eine schematische Darstellung dreier Bleche als Einzelteil, 1 : a schematic representation of three sheets as a single part,

2: eine schematische Darstellung der drei Bleche zusammengefasst zu einer Einheit, 2 : a schematic representation of the three sheets combined into one unit,

3: eine schematische Darstellung eines Metallpaketes, bestehend aus mehreren Einheiten, 3 : a schematic representation of a metal package consisting of several units,

4: eine schematische Darstellung eines ersten Bleches einer Einheit, 4 : a schematic representation of a first sheet of a unit,

5: eine schematische Darstellung eines zweiten Bleches einer Einheit, 5 : a schematic representation of a second sheet of a unit,

6: eine schematische Darstellung eines dritten Bleches einer Einheit und 6 a schematic representation of a third sheet of a unit and

7: eine schematische Darstellung der Überschneidungsflächen zwischen dem zweiten und dritten Blech einer Einheit. 7 : A schematic representation of the overlapping surfaces between the second and third plate of a unit.

In diesem Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer vorteilhaften Ausgestaltung eines ringförmigen Metallpaketes als Wicklungskern einer Wicklungsanordnung von elektrischen Maschinen beschrieben.In this embodiment, the device according to the invention is described in an advantageous embodiment of an annular metal package as the winding core of a winding arrangement of electrical machines.

In 1 sind die einzelnen grundlegenden Bestandteile dargestellt. Die Vorrichtung verfügt über mindestens ein erstes Blech 1, welches über zwei Öffnungen als Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 verfügt. Weiterhin verfügt die Vorrichtung über mindestens ein weiteres Blech 2, welches ebenfalls über zwei Öffnungen als Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 entsprechend dem ersten Blech 1 verfügt. Weiterhin sind an diesem Blech 2 Aussparungen 6 vorgesehen, die sich zwischen dem Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 vorteilhaft in regelmäßigen Abständen befinden. Mindestens ein weiteres Blech 3 ist für die Vorrichtung vorgesehen, das ebenfalls über einen Kühlmittelzufluss 4 und einen Kühlmittelrückfluss 5 entsprechend dem ersten Blech 1 und dem zweiten Blech 2 verfügt. Zwischen diesen Öffnungen sind analog zum Blech 2 Aussparungen 6 vorgesehen, wobei diese Aussparungen 6 des Bleches 3 gegenüber den Aussparungen 6 des Bleches 2 versetzt sind.In 1 the individual basic components are shown. The device has at least a first sheet 1 , which has two openings as a coolant inlet 4 and coolant reflux 5 features. Furthermore, the device has at least one additional sheet 2 , which also has two openings as a coolant inlet 4 and coolant reflux 5 according to the first sheet 1 features. Furthermore, on this sheet 2 recesses 6 provided, extending between the coolant inlet 4 and coolant reflux 5 advantageous to be at regular intervals. At least one more sheet 3 is intended for the device, which also has a coolant flow 4 and a coolant reflux 5 according to the first sheet 1 and the second sheet 2 features. Between these openings are analogous to the sheet metal 2 recesses 6 provided, these recesses 6 of the sheet 3 opposite the recesses 6 of the sheet 2 are offset.

Die Anzahl der Aussparungen 6 zwischen dem Kühlmittelzufluss 4 und dem Kühlmittelrückfluss 5 des jeweiligen Bleches 2 und 3 und somit die Abstände und die Größe der Aussparungen 6 sind dem Anwendungsfall und der notwendigen Kühlleistung anzupassen. Dabei muss die Größe der Aussparungen 6 so gewählt werden, dass die Aussparungen 6 deutlich größer sind, als der Zwischenraum zwischen den Aussparungen 6. Die Anzahl der Aussparungen 6 der Bleche 2 und 3 soll in vorteilhafter Weise gleich sein oder sich nur um eine Aussparung 6 unterscheiden. Die Aussparungen 6 des Bleches 3 sind gegenüber den Aussparungen 6 des Bleches 2 genau oder zumindest annähernd um die Hälfte des Abstandes zwischen den Aussparungen 6 versetzt. Für eine verständliche schematische Darstellung der ringförmigen Bleche 1, 2 und 3 ist eine Abwicklung in Abwicklungsrichtung 7 entsprechend einem Radius, auf dem sich die Aussparungen 6 befinden, dargestellt. Der Bereich zwischen dem Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 entspricht einem halben Umfang des ringförmigen Bleches 1, 2 und 3.The number of recesses 6 between the coolant inflow 4 and the coolant reflux 5 of the respective sheet 2 and 3 and thus the distances and the size of the recesses 6 are to be adapted to the application and the necessary cooling capacity. It must be the size of the recesses 6 be chosen so that the recesses 6 are significantly larger than the space between the recesses 6 , The number of recesses 6 the sheets 2 and 3 should be the same in an advantageous manner or only a recess 6 differ. The recesses 6 of the sheet 3 are opposite the recesses 6 of the sheet 2 exactly or at least approximately half the distance between the recesses 6 added. For an understandable schematic representation of the annular plates 1 . 2 and 3 is a settlement in the direction of settlement 7 according to a radius on which the recesses 6 are shown. The area between the coolant inflow 4 and coolant reflux 5 corresponds to half the circumference of the annular plate 1 . 2 and 3 ,

In 2 ist jeweils ein Blech 1, 2 und 3 zu einer Einheit 8 zusammengefasst. Die Bleche 1, 2 und 3 sind so angeordnet, dass die Öffnungen für den Kühlmittelzufluss 4 des jeweiligen Bleches 1, 2 und 3 übereinanderliegen beziehungsweise miteinander fluchten und die Öffnungen für den Kühlmittelrückfluss 5 des jeweiligen Bleches 1, 2 und 3 übereinanderliegen beziehungsweise miteinander fluchten und somit einen gemeinsamen Kühlmittelzuflusskanal 9 und einen gemeinsamen Kühlmittelrückflusskanal 10 bilden. Durch die vorteilhafte Anordnung der Aussparungen 6 der Bleche 2 und 3 bildet sich innerhalb der Bleche 2 und 3 ein Kühlmittelkanal 11, der einen mäanderartigen Verlauf besitzt.In 2 is each a sheet metal 1 . 2 and 3 to a unity 8th summarized. The sheets 1 . 2 and 3 are arranged so that the openings for the coolant inflow 4 of the respective sheet 1 . 2 and 3 one above the other or aligned with each other and the openings for the coolant return 5 of the respective sheet 1 . 2 and 3 one above the other or aligned with each other and thus a common coolant flow channel 9 and a common coolant return passage 10 form. Due to the advantageous arrangement of the recesses 6 the sheets 2 and 3 forms inside the sheets 2 and 3 a coolant channel 11 which has a meandering course.

Innerhalb der Einheit 8 ist somit ein Kühlmittelkreislauf realisiert, in dem das Kühlmittel über den Kühlmittelzufluss 4 in den gemeinsamen Kühlmittelzuflusskanal 9 einströmt, vom Kühlmittelzuflusskanal 9 in mindestens einen mäanderförmigen Kühlmittelkanal 11 strömt, aus dem jeweiligen Kühlmittelkanal 11 in den gemeinsamen Kühlmittelrückflusskanal 10 strömt und dann durch den Kühlmittelrückfluss 5 aus der Einheit 8 ausströmt.Within the unit 8th Thus, a coolant circuit is realized in which the coolant via the coolant flow 4 in the common coolant inflow channel 9 flows in, from the coolant inflow channel 9 in at least one meander-shaped coolant channel 11 flows out of the respective coolant channel 11 in the common coolant return channel 10 flows and then through the coolant return flow 5 out of the unit 8th flows.

In 3 ist ein Metallpaket 13 dargestellt, das aus mindestens einer Einheit 8 oder aus mehreren Einheiten 8 besteht und in vorteilhafter Weise durch ein Schlussblech 12 abgeschlossen ist. Die Einheiten 8 sind zueinander so angeordnet, dass die Kühlmittelzuflusskanäle 9 der einzelnen Einheiten 8 miteinander fluchten und die Kühlmittelrückflusskanäle 10 der einzelnen Einheiten 8 miteinander fluchten. Vom so entstandenen gemeinsamen Kühlmittelzuflusskanal 9 verzweigt sich jeweils ein Kühlmittelkanal 11 der jeweiligen Einheit 8 ab. Jeder der Kühlmittelkanäle 11 der jeweiligen Einheit 8 mündet in den gemeinsamen Kühlmittelrückflusskanal 10. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird eine Kühlmittelzirkulation 15 ermöglicht, wobei das Kühlmittel über den Kühlmittelzufluss 4 in einen gemeinsamen Kühlmittelzuflusskanal 9 strömt und sich dann auf die einzelnen Einheiten 8 mit den mäanderartigen Kühlmittelkanälen 11 aufteilt. Das Kühlmittel durchströmt die Kühlmittelkanäle 11 und wird im gemeinsamen Kühlmittelrückflusskanal 10 zusammengeführt und über den Kühlmittelrückfluss 5 aus dem Metallpaket 13 geleitet. In diesen Kanälen findet ein Wärmeaustausch vom Metallpaket 13 zum Kühlmittel statt. Das Kühlmittel wird dann durch weitere Vorrichtungen, die nicht zum Erfindungsumfang gehören, abgekühlt und wieder dem Metallpaket 13 zugeführt.In 3 is a metal package 13 represented, which consists of at least one unit 8th or several units 8th consists and advantageously by a filler plate 12 is completed. The units 8th are arranged to each other so that the coolant inflow channels 9 of the individual units 8th aligned with each other and the coolant return channels 10 of the individual units 8th aligned with each other. From the resulting common coolant inflow channel 9 branches in each case a coolant channel 11 the respective unit 8th from. Each of the coolant channels 11 the respective unit 8th opens into the common coolant return channel 10 , By the device according to the invention is a coolant circulation 15 allows the coolant through the coolant flow 4 in a common coolant flow channel 9 flows and then on the individual units 8th with the meandering coolant channels 11 divides. The coolant flows through the coolant channels 11 and is in the common coolant return channel 10 merged and via the coolant return flow 5 from the metal package 13 directed. In these channels there is a heat exchange from the metal package 13 to the coolant instead. The coolant is then cooled by other devices that are not part of the invention, and cooled again the metal package 13 fed.

In 4 ist das erste Blech 1 in axialer Blickrichtung dargestellt. Das ringförmige Blech 1 verfügt, wie bereits beschrieben, über zwei Öffnungen, die als Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 dienen. Die Öffnungen sind gegenüberliegend in einem Abstand von 180° angeordnet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, bei denen der Abstand der Öffnungen zueinander ungleich 180° ist, sind ebenfalls möglich. Zudem ist durch die Abwicklungsrichtung 7 der Bezug zur 1 hergestellt.In 4 is the first sheet 1 shown in the axial direction. The annular sheet metal 1 has, as already described, two openings, which serve as a coolant inflow 4 and coolant reflux 5 serve. The openings are arranged opposite each other at a distance of 180 °. Further advantageous embodiments, in which the distance between the openings is not equal to 180 ° to each other, are also possible. In addition, by the processing direction 7 the relation to 1 produced.

In 5 ist das zweite Blech 2 in axialer Blickrichtung dargestellt. Das ringförmige Blech 2 verfügt, wie bereits beschrieben, über zwei Öffnungen, die als Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 dienen. Die Öffnungen sind gegenüberliegend in einem Abstand von 180° angeordnet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, bei denen der Abstand der Öffnungen zueinander ungleich 180° ist, sind ebenfalls möglich. Weiterhin sind Aussparungen 6 dargestellt, die einen ersten Teil des Kühlmittelkanals 11 bilden. Der Abstand, die Größe und Form der Aussparungen 6 untereinander ist konstant, kann aber auch in weiteren Ausgestaltungen unterschiedlich ausgeführt sein.In 5 is the second sheet 2 shown in the axial direction. The annular sheet metal 2 has, as already described, two openings, which serve as a coolant inflow 4 and coolant reflux 5 serve. The openings are arranged opposite each other at a distance of 180 °. Further advantageous embodiments, in which the distance between the openings is not equal to 180 ° to each other, are also possible. Furthermore, there are recesses 6 shown, which is a first part of the coolant channel 11 form. The distance, the size and shape of the recesses 6 among each other is constant, but can also be designed differently in other embodiments.

In 6 ist analog zur 5 das dritte Blech 3 in axialer Blickrichtung dargestellt. Die Aussparungen 6 sind jedoch gegenüber den Aussparungen 6 des zweiten Bleches 2 versetzt. Die Aussparungen 6 des dritten Bleches 3 bilden einen zweiten Teil des Kühlmittelkanals 11.In 6 is analogous to 5 the third sheet 3 shown in the axial direction. The recesses 6 however, are opposite the recesses 6 of the second sheet 2 added. The recesses 6 of the third sheet 3 form a second part of the coolant channel 11 ,

Erfindungsgemäß vorteilhaft handelt es sich bei den Blechen 2 und 3 um identische Bleche 2 und 3, die bei der Zusammenführung zu einer Einheit 8 versetzt beziehungsweise verdreht montiert werden, wie zum Beispiel in 7 dargestellt. Die Aussparungen 6 der Bleche 2 und 3 sind so angeordnet und dimensioniert, dass sich eine Überschneidungsfläche 14 der Aussparungen 6 ergibt. Durch diese Überschneidungsfläche 14 kann das Kühlmittel von einer Aussparung 6 des zweiten Bleches 2 zu einer Aussparung 6 des dritten Bleches 3 und so weiter strömen. Es ist eine mäanderartige, mit einem Kühlmittel durchströmbare Verbindung zwischen dem Kühlmittelzuflusskanal 9 und dem Kühlmittelrückflusskanal 10 in Form eines Kühlmittelkanals 11 hergestellt.According to the invention, it is advantageous for the sheets 2 and 3 around identical sheets 2 and 3 which when merging into a single entity 8th offset or twisted be mounted, such as in 7 shown. The recesses 6 the sheets 2 and 3 are arranged and dimensioned so that an overlap area 14 the recesses 6 results. Through this overlapping area 14 Can the coolant from a recess 6 of the second sheet 2 to a recess 6 of the third sheet 3 and so on. It is a meander-like connection, through which a coolant can flow, between the coolant inflow channel 9 and the coolant return passage 10 in the form of a coolant channel 11 produced.

Die Öffnungen für den Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 sind erfindungsgemäß vorteilhaft gegenüberliegend in einem Abstand von 180° angeordnet. Dementsprechend erstreckt sich der radial verlaufende Kühlmittelkanal 11 über den halben Umfang der Einheit 8. In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung können sich mehrere Kühlmittelkanäle 11 ausgehend vom Kühlmittelzuflusskanal 9 symmetrisch im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn abzweigen und sich wieder im gegenüberliegenden Kühlmittelrückflusskanal 10 vereinen, um eine Kühlmittelzirkulation 15 über den gesamten Umfang zu realisieren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, bei denen der Abstand der Öffnungen für den Kühlmittelzufluss 4 und Kühlmittelrückfluss 5 zueinander ungleich 180° ist, sind ebenfalls möglich. Der Abstand ist für jedes Blech 1, 2 und 3 jedoch so zu wählen, dass die Kühlmittelzuflüsse 4 und die Kühlmittelrückflüsse 5 der jeweiligen Bleche 1, 2 und 3 mindestens teilweise übereinander liegen beziehungsweise miteinander fluchten können. Beispielsweise können der Kühlmittelzufluss 4 und der Kühlmittelrückfluss 5 direkt nebeneinander angeordnet sein, so dass sich ein Kühlmittelkanal 11 ausbildet, der sich über circa 360° des Umfangs erstreckt.The openings for the coolant inflow 4 and coolant reflux 5 are advantageously arranged opposite one another at a distance of 180 °. Accordingly, the radially extending coolant channel extends 11 over half the circumference of the unit 8th , In a particularly advantageous embodiment, a plurality of coolant channels can 11 starting from the coolant inflow channel 9 turn clockwise and anticlockwise symmetrically and back into the opposite coolant return channel 10 combine to create a coolant circulation 15 to realize over the entire circumference. Further advantageous embodiments, in which the distance between the openings for the coolant inflow 4 and coolant reflux 5 are not equal to 180 °, are also possible. The distance is for each sheet 1 . 2 and 3 However, to choose so that the coolant inflows 4 and the coolant returns 5 the respective sheets 1 . 2 and 3 at least partially on top of each other or can be aligned. For example, the coolant flow 4 and the coolant reflux 5 be arranged directly next to each other, so that there is a coolant channel 11 forms, which extends over approximately 360 ° of the circumference.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Blechsheet
22: Blechsheet
33: Blechsheet
44: Kühlmittelzuflusscoolant supply
55: KühlmittelrückflussCoolant return
66: Aussparungrecess
77: Abwicklungsrichtungunwinding direction
88th: Einheitunit
99: KühlmittelzuflusskanalCoolant supply channel
1010: KühlmittelrückflusskanalCoolant return flow channel
1111: KühlmittelkanalCoolant channel
1212: Schlussblechfinal sheet
1313: Metallpaketmetal package
1414: Überschneidungsflächenoverlapping areas
1515: KühlmittelzirkulationCoolant circulation

Claims

Device for cooling an electrical machine, which consists of at least one rotor, a stator, a winding, a housing and a metal stack constructed of a plurality of metal sheets as a winding core, characterized in that at least one coolant channel is provided within the winding core, consisting of two, with Provided recesses, sheet metal is formed in such a way that a meandering coolant channel is formed by the mutual overlap of the recesses of the juxtaposed sheets, wherein a coolant flows into a first recess of a first sheet and by the intersection of the recesses of the first and second sheet in a Recess of the second sheet flows in and flows through a further overlap of the recesses of the second and first sheet in a further recess of the first sheet.

Device for cooling an electric machine according to claim 1, characterized in that the coolant channel mutually runs in at least one first sheet and in at least one second sheet and thus parallel to the contact surface of the two sheets.

Device for cooling an electric machine according to one of the preceding claims, characterized in that the meander-shaped coolant channel extends radially in a mainly rotationally symmetric winding core.

Device for cooling an electric machine according to one of the preceding claims, characterized in that a common for the at least one coolant passage coolant inlet channel and common coolant return passage axially through the laminated core in a mainly rotationally symmetric winding core.

Device for cooling an electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the meandering coolant channel is located in the winding core of a rotor winding and / or stator winding.