Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Wicklungsköpfen einer Spule einer elektrischen Maschine und eine elektrische Maschine, welche ein Elektromotor oder ein Elektrogenerator sein kann.The present invention relates to a cooling device for cooling winding heads of a coil of an electric machine and an electric machine, which may be an electric motor or an electric generator.
Eine elektrische Maschine, wie ein Rotationselektromotor, ein Linearelektromotor, usw. mit konzentrierten Wicklungen soll einen maximalen Wirkungsgrad aufweisen, um eine maximale Motorleistung für eine mit der elektrischen Maschine zu betreibende Last bereitzustellen. Um dies zu erreichen, sind bestimmte Parameter beim Betrieb der elektrischen Maschine zu berücksichtigen, wie beispielsweise die Betriebstemperatur der elektrischen Maschine, usw. Zur Beeinflussung der Betriebstemperatur der elektrischen Maschine ist eine herkömmliche elektrische Maschine derart aufgebaut, dass sie indirekt über eine Füllmasse am Elektromotormantel gekühlt wird.An electric machine, such as a rotary electric motor, a linear electric motor, etc., with concentrated windings should have maximum efficiency to provide maximum motor power for a load to be operated by the electric machine. In order to achieve this, certain parameters must be taken into account in the operation of the electric machine, such as the operating temperature of the electric machine, etc. In order to influence the operating temperature of the electric machine, a conventional electric machine is constructed such that it is cooled indirectly via a filling compound on the electric motor casing becomes.
Die Erfinder haben jedoch festgestellt, dass eine solche Kühlung zur Folge hat, dass höchste Temperaturen während des Betriebs der elektrischen Maschine gerade an den Wicklungsköpfen der elektrischen Maschine auftreten. Dadurch wird die maximale Leistung der elektrischen Maschine beschränkt.The inventors have found, however, that such a cooling has the consequence that highest temperatures occur during operation of the electric machine just at the winding heads of the electric machine. This limits the maximum power of the electrical machine.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass elektrische Maschinen in der Regel eine kompakte Bauweise aufweisen sollen. Hierdurch soll zum einen Material gespart und zum anderen nur wenig Raum durch die elektrische Maschine beansprucht werden.Another problem is that electrical machines should generally have a compact design. As a result, on the one hand saves material and on the other hand only little space can be claimed by the electric machine.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Wicklungsköpfen einer Spule einer elektrischen Maschine und eine elektrische Maschine bereitzustellen, mit welchen die zuvor genannten Probleme gelöst werden können. Insbesondere sollen eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Wicklungsköpfen einer Spule einer elektrischen Maschine und eine elektrische Maschine bereitgestellt werden, bei welchen der Wirkungsgrad der kompakt gebauten elektrischen Maschine maximal ist, um eine maximale Motorleistung für eine mit der elektrischen Maschine zu betreibende Last bereitzustellen.Therefore, it is an object of the present invention to provide a cooling device for cooling winding heads of a coil of an electrical machine and an electric machine with which the aforementioned problems can be solved. In particular, a cooling device for cooling winding heads of a coil of an electrical machine and an electric machine are to be provided in which the efficiency of the compact electrical machine is maximum in order to provide maximum motor power for a load to be operated by the electric machine.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Wicklungsköpfen einer Spule einer elektrischen Maschine nach Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a cooling device for cooling winding heads of a coil of an electrical machine according to claim 1.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Kühleinrichtung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Advantageous further embodiments of the cooling device are specified in the dependent claims.
Mit der Kühleinrichtung wird die Menge der abgeführten Wärme der elektrischen Maschine im Vergleich zu einer herkömmlichen elektrischen Maschine erhöht, die keine in den Ansprüchen beschriebene Kühleinrichtung aufweist. Dadurch wird auch die spezifische Leistung der elektrischen Maschine mit der in den Ansprüchen beschriebenen Kühleinrichtung erhöht. Das heißt zudem, dass bei einer elektrischen Maschine gleichen Volumens eine erhebliche Steigerung der Nennleistung der elektrischen Maschine erreicht werden kann. Die Kühlwirkung, welche durch die in den Ansprüchen beschriebene Kühleinrichtung erreicht wird, kann noch durch einen erhöhten Nutfüllfaktor des Stators der elektrischen Maschine wesentlich erhöht werden.With the cooling device, the amount of heat dissipated from the electric machine is increased as compared with a conventional electric machine having no cooling device described in the claims. This also increases the specific power of the electric machine with the cooling device described in the claims. This also means that with an electrical machine of the same volume, a considerable increase in the rated output of the electrical machine can be achieved. The cooling effect, which is achieved by the cooling device described in the claims, can be significantly increased by an increased slot fill factor of the stator of the electric machine.
Die Aufgabe wird zudem durch eine elektrische Maschine nach Patentanspruch 9 gelöst.The object is also achieved by an electric machine according to claim 9.
Die elektrische Maschine erzielt die gleichen Vorteile, wie sie zuvor in Bezug auf die Kühleinrichtung genannt sind.The electric machine achieves the same advantages as mentioned above with respect to the cooling device.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.Further possible implementations of the invention also include not explicitly mentioned combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments. The skilled person will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Nachfolgend ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung und anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below with reference to the accompanying drawings and to exemplary embodiments. Show it:
1 eine Draufsicht auf einen Teil einer elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a plan view of a part of an electric machine according to a first embodiment;
2 ein Detail der elektrischen Maschine von 1 in einer Schnittansicht; 2 a detail of the electric machine of 1 in a sectional view;
3 eine dreidimensionale Ansicht einer Spule gemäß dem Detail von 2 3 a three-dimensional view of a coil according to the detail of 2
4 eine dreidimensionale Ansicht einer Kühleinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 4 a three-dimensional view of a cooling device according to the first embodiment;
5 eine Teilschnittansicht der Kühleinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; 5 a partial sectional view of the cooling device according to the first embodiment;
6 eine Ansicht eines Stators der elektrischen Maschine, in welchem Kühleinrichtungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingebaut sind; 6 a view of a stator of the electric machine, in which cooling devices are installed according to the first embodiment;
7 ein Detail des Stators von 6; 7 a detail of the stator of 6 ;
8 eine Teilschnittansicht einer Kühleinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 8th a partial sectional view of a cooling device according to a second embodiment;
9 eine Ansicht eines Stators der elektrischen Maschine, in welchem Kühleinrichtungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eingebaut sind; und 9 a view of a stator of the electric machine, in which cooling devices are installed according to the second embodiment; and
10 eine Teilschnittansicht einer Kühleinrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente, sofern nichts anderes angegeben ist, mit denselben Bezugszeichen versehen. 10 a partial sectional view of a cooling device according to a third embodiment; In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals, unless stated otherwise.
1 zeigt einen Teil einer elektrischen Maschine 1, welche einen Stator und einen Rotor derart aufweist, dass der Rotor gegenüber dem Stator drehbar ist. Gemäß 1 umfasst die elektrische Maschine 1 ein Statorgehäuse 10 zur Aufnahme des Stators, einen Kühlmantel 20 zum Kühlen der elektrischen Maschine 1, eine Vielzahl von Spulen 30, von welchen in 1 nur eine im Schnitt dargestellt ist, und eine Füllmasse 40, welche die Spulen 30 zumindest teilweise umgibt und beispielsweise um die Spulen 30 gegossen, gewickelt, usw. ist. Die elektrische Maschine 1 in 1 ist eine rotationssymmetrische elektrische Maschine. Die elektrische Maschine 1 kann jedoch auch eine lineare elektrische Maschine sein. 1 shows a part of an electric machine 1 comprising a stator and a rotor such that the rotor is rotatable relative to the stator. According to 1 includes the electric machine 1 a stator housing 10 for holding the stator, a cooling jacket 20 for cooling the electric machine 1 , a variety of coils 30 of which in 1 only one is shown in section, and a filling 40 which the coils 30 at least partially surrounds and for example around the coils 30 poured, wrapped, etc. is. The electric machine 1 in 1 is a rotationally symmetrical electric machine. The electric machine 1 However, it can also be a linear electric machine.
2 zeigt den Schnitt der Spule 30 von 1 im größeren Maßstab. 3 zeigt eine Gesamtansicht der Spule 30. Die Spule 30 ist aus einem Spulendraht 31 gewickelt, wobei der Spulendraht 31 mehrfach in eine in etwa rechteckige Schlinge gewickelt ist, die von der Füllmasse 40 umgeben ist. Die Spule 30 hat zwei Wicklungsköpfe 32, die an den Enden der in etwa rechteckigen Spule 30 angeordnet sind. Hierbei sind beide Enden des Spulendrahts 31 aus dem gleichen Wicklungskopf 32 der Spule 30 herausgeführt, wie in 3 gezeigt. Der Spulendraht 31 hat in diesem Ausführungsbeispiel einen rechteckigen Querschnitt, wodurch ein günstiger Stator-Nutfüllfaktor erzielt wird, wie später noch beschrieben. Der Spulendraht 31 kann jedoch auch einen kreisrunden, ovalen, usw. Querschnitt aufweisen. 2 shows the section of the coil 30 from 1 on a larger scale. 3 shows an overall view of the coil 30 , The sink 30 is from a coil wire 31 wrapped, with the coil wire 31 is wound several times in an approximately rectangular loop, that of the filling material 40 is surrounded. The sink 30 has two winding heads 32 at the ends of the roughly rectangular coil 30 are arranged. Here are both ends of the coil wire 31 from the same winding head 32 the coil 30 led out, as in 3 shown. The coil wire 31 has a rectangular cross section in this embodiment, whereby a favorable stator Nutfüllfaktor is achieved, as described later. The coil wire 31 However, it can also have a circular, oval, etc. cross section.
4 zeigt eine Kühleinrichtung 50, welche bei der elektrischen Maschine 1 zum Kühlen von Wicklungsköpfen 32 einer Vielzahl von Spulen 30 zum Einsatz kommt. Hierfür hat die Kühleinrichtung 50 eine Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 51 zur Aufnahme jeweils eines Wicklungskopfs 32 einer Spule 30 (vgl. 3), eine Vielzahl von Trennelementen 52 zwischen den Aufnahmeöffnungen 51, einen Steg 53 zur Begrenzung der Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 51 in einer axialen Richtung der Kühleinrichtung 50, eine Vielzahl von Aussparungen 54 zur Aufnahme eines Spulendrahts 31, einen Außenring 55 zur Begrenzung der Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 51 in einer radialen Richtung der Kühleinrichtung 50, zwei Rillen 56 zur Aufnahme jeweils eines Dichtelements 60, und einen Kühlkanal 57 zur Aufnahme eines Kühlmittels zum Kühlen der Wicklungsköpfe 32 in der Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 51. Die Kühleinrichtung 50 kann beispielsweise aus einem wärmeleitfähigen Material, wie Metall, usw. und insbesondere Aluminium, Kupfer, Edelstahl, usw. gefertigt sein. Die Kühleinrichtung 50 ist vorzugsweise aus dem gleichen wärmeleitfähigen Material anzufertigen wie das Statorgehäuse 10 und/oder der Kühlmantel 20. Dadurch wird eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung erzielt. Das Kühlmittel kann beispielsweise Wasser, Öl, Gas, insbesondere gekühlte Luft, usw. sein. 4 shows a cooling device 50 , which at the electric machine 1 for cooling winding heads 32 a variety of coils 30 is used. For this purpose, the cooling device has 50 a variety of receiving openings 51 for receiving one winding head each 32 a coil 30 (see. 3 ), a variety of separating elements 52 between the receiving openings 51 , a footbridge 53 for limiting the plurality of receiving openings 51 in an axial direction of the cooling device 50 , a variety of recesses 54 for receiving a coil wire 31 , an outer ring 55 for limiting the plurality of receiving openings 51 in a radial direction of the cooling device 50 , two grooves 56 for receiving a respective sealing element 60 , and a cooling channel 57 for receiving a coolant for cooling the winding heads 32 in the variety of receiving openings 51 , The cooling device 50 For example, it may be made of a thermally conductive material such as metal, etc., and especially aluminum, copper, stainless steel, etc. The cooling device 50 is preferably made of the same thermally conductive material as the stator housing 10 and / or the cooling jacket 20 , This achieves the most uniform possible temperature distribution. The coolant may, for example, be water, oil, gas, in particular cooled air, etc.
In 4 ist die Kühleinrichtung 50 rotationssymmetrisch ausgeführt. Die Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 51 ist in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die Trennelemente 52 sind jeweils zwischen zwei Aufnahmeöffnungen 51 angeordnet und kragen aus dem Außenring 55 in Richtung der Achse der Kühleinrichtung 50 aus. Jede der Aufnahmeöffnungen 51 ist in zwei Richtungen geöffnet, die in etwa senkrecht zueinander stehen. Anders ausgedrückt, die Aufnahmeöffnungen 51 sind in Richtung der Achse des von der Kühleinrichtung 50 gebildeten Kühlrings geöffnet. Darüber hinaus sind die Aufnahmeöffnungen 51 in axialer Richtung des von der Kühleinrichtung 50 gebildeten Kühlrings in Richtung eines Endes des Kühlrings geöffnet. Dieses eine Ende des Kühlrings ist in 4 oberhalb der Zeichnungsebene angeordnet. Ferner sind die Aufnahmeöffnungen 51 in Richtung des anderen Endes des Kühlrings durch den Steg 53 geschlossen. Dieses andere Ende des Kühlrings ist in 4 unterhalb der Zeichnungsebene angeordnet und nur teilweise sichtbar. In 4 ist der Kühlkanal 57 in dem Steg 53 abgewandt von jeder der Aufnahmeöffnungen 51 angeordnet. Die Aussparungen 54 sind jeweils in dem Steg 53 angeordnet. Hierbei sind die Aussparungen 54, die in Richtung der Achse der Kühleinrichtung 50 am Außenrand des Stegs 53 angeordnet sind, in 4 in etwa halbkreisförmig ausgebildet. Die Aussparungen 54, welche von einem Trennelement 52 und dem Außenring 55 begrenzt werden, haben eine Kreisform und ragen teilweise in das Trennelement 52 und den Außenring 55 hinein. Die Aussparungen 54 sind vorzugsweise an die Form des Spulendrahts 31 angepasst, so dass der Spulendraht 31 (2 und 3) in Richtung der Achse der Kühleinrichtung 50 durch den Steg 53 geführt werden können.In 4 is the cooling device 50 designed rotationally symmetrical. The variety of receiving openings 51 is arranged in a row next to each other. The separating elements 52 are each between two receiving openings 51 arranged and collar from the outer ring 55 in the direction of the axis of the cooling device 50 out. Each of the reception openings 51 is open in two directions, which are approximately perpendicular to each other. In other words, the receiving openings 51 are in the direction of the axis of the cooling device 50 opened formed cooling ring. In addition, the receiving openings 51 in the axial direction of the of the cooling device 50 formed cooling ring open toward one end of the cooling ring. This one end of the cooling ring is in 4 arranged above the plane of the drawing. Furthermore, the receiving openings 51 towards the other end of the cooling ring through the web 53 closed. This other end of the cooling ring is in 4 arranged below the plane of the drawing and only partially visible. In 4 is the cooling channel 57 in the footbridge 53 turned away from each of the receiving openings 51 arranged. The recesses 54 are each in the jetty 53 arranged. Here are the recesses 54 pointing in the direction of the axis of the cooling device 50 on the outer edge of the footbridge 53 are arranged in 4 formed in a semi-circular shape. The recesses 54 which of a separating element 52 and the outer ring 55 are limited, have a circular shape and partially protrude into the separator 52 and the outer ring 55 into it. The recesses 54 are preferably to the shape of the coil wire 31 adjusted so that the coil wire 31 ( 2 and 3 ) in the direction of the axis of the cooling device 50 through the footbridge 53 can be performed.
Die Aufnahmeöffnungen 51 in 4 sind jeweils an die in 3 gezeigte Form der Wicklungsköpfe 32 der Spule 30 angepasst. Sind alle oder ein Teil der Wicklungsköpfe 32 der Spule 30 auf eine andere Weise geformt, als in 1 bis 3 dargestellt, sind auch die Aufnahmeöffnungen 51 an die jeweils entsprechende Form der Wicklungsköpfe 32 der Spule 30 angepasst. Zudem sind in 4 die Aussparungen 54 zur Aufnahme eines Spulendrahts 31 an die in 3 gezeigte Form des Herausführens der Enden des Spulendrahts 31 aus dem Wicklungskopf 32 der Spule 30 angepasst. Soll der Spulendraht 31 anders von der Spule 30 weggeführt werden, ist es vorteilhaft, auch die entsprechende Aussparung 54 an die geänderte Form des Herausführens der Enden des Spulendrahts 31 anzupassen. Beispielsweise können für eine der Aufnahmeöffnungen 51 zwei Aussparungen 54 nebeneinander am Steg 53 in Richtung der Achse der Kühleinrichtung 50 angeordnet sein.The receiving openings 51 in 4 are each to the in 3 shown shape of the winding heads 32 the coil 30 customized. Are all or part of the winding heads 32 the coil 30 shaped in a different way than in 1 to 3 shown are also the receiving openings 51 to the respective corresponding shape of the winding heads 32 of the Kitchen sink 30 customized. In addition, in 4 the recesses 54 for receiving a coil wire 31 to the in 3 shown form of leading out the ends of the coil wire 31 from the winding head 32 the coil 30 customized. Should the coil wire 31 different from the coil 30 be carried away, it is advantageous, even the corresponding recess 54 to the modified form of leading out the ends of the coil wire 31 adapt. For example, for one of the receiving openings 51 two recesses 54 next to each other on the jetty 53 in the direction of the axis of the cooling device 50 be arranged.
Durch die Anpassung der Aufnahmeöffnungen 51 an die Wicklungsköpfe 32 können die Wicklungsköpfe 32 unmittelbar mit der Kühleinrichtung 50 gekühlt werden.By adjusting the receiving openings 51 to the winding heads 32 can the winding heads 32 directly with the cooling device 50 be cooled.
5 zeigt die Kühleinrichtung 50 im Querschnitt. Demzufolge ist der Steg 53 in Bezug auf den äußeren Rand des Außenrings 55 nach innen versetzt an der Kühleinrichtung 50 angeordnet. Zudem ist die Kühleinrichtung 50 einteilig ausgebildet, wobei ihre Elemente 52, 53, 55 als massive Bauteile ausgeführt sind. Die Rillen 56 und der Kühlkanal 57 haben gemäß 5 einen rechteckigen Querschnitt, auch wenn sie nicht darauf beschränkt sind. Insbesondere kann der Querschnitt auch an mindestens einer Ecke einer Rille 56 und/oder des Kühlkanals 57 abgerundet sein. 5 shows the cooling device 50 in cross section. As a result, the bridge is 53 with respect to the outer edge of the outer ring 55 offset inwards at the cooling device 50 arranged. In addition, the cooling device 50 integrally formed, with their elements 52 . 53 . 55 are designed as solid components. The grooves 56 and the cooling channel 57 have according to 5 a rectangular cross-section, although not limited thereto. In particular, the cross section may also be at least one corner of a groove 56 and / or the cooling channel 57 be rounded.
Die Kühleinrichtung 50 kann bei einem Verfahren zum Herstellen der Kühleinrichtung 50 durch Drehen oder Gießen hergestellt werden.The cooling device 50 can in a method for producing the cooling device 50 be made by turning or pouring.
6 zeigt die elektrische Maschine 1 in einer weiteren Ansicht, in welcher die Anordnung der Kühleinrichtung 50 gezeigt ist. Hierbei ist die Füllmasse 40 (1) weggelassen, so dass die anderen Elemente der elektrischen Maschine 1 sichtbar sind. Die Kühleinrichtung 50 ist in 6 auf der rechten Seite als Abdeckung der Wicklungsköpfe 32 in axialer Richtung des von der elektrischen Maschine 1 gebildeten Rings eingebracht. Auf der linken Seite in 6 ist eine weitere Kühleinrichtung 70 mit einem Kühlkanal 77 und Rillen analog zu den Rillen 56 zur Aufnahme eines Dichtungselements 60 eingebracht. Die Kühleinrichtung 70 dient als Abdeckung der Wicklungsköpfe 32 in axialer Richtung des von der elektrischen Maschine 1 gebildeten Rings und ist in 6 auf der linken Seite angeordnet. Anders ausgedrückt, die Kühleinrichtungen 50, 70 decken jeweils die Wicklungsköpfe 32 nach außen zu weiteren Elementen der elektrischen Maschine 1 ab. Die Kühleinrichtung 70 ist nahezu identisch aufgebaut wie die Kühleinrichtung 50, kann jedoch insbesondere auf eine andere Weise hergestellt sein. Eine Kopplung der Spulen 30 in Statorwicklungen 35 ist in dem dafür vorgesehenen Raum bei den Statorwicklungen 35 und über Anschlüsse 5 der elektrischen Maschine außerhalb der elektrischen Maschine 1 ausgeführt. An den Anschlüssen 5 kann auch das Kühlmittel in die elektrische Maschine 1 eingeführt werden. 6 shows the electric machine 1 in a further view, in which the arrangement of the cooling device 50 is shown. Here is the filling material 40 ( 1 ) omitted, leaving the other elements of the electric machine 1 are visible. The cooling device 50 is in 6 on the right side as cover of the winding heads 32 in the axial direction of the electric machine 1 introduced formed ring. On the left in 6 is another cooling device 70 with a cooling channel 77 and grooves analogous to the grooves 56 for receiving a sealing element 60 brought in. The cooling device 70 serves as cover of the winding heads 32 in the axial direction of the electric machine 1 formed ring and is in 6 arranged on the left side. In other words, the cooling devices 50 . 70 each cover the winding heads 32 outwards to other elements of the electrical machine 1 from. The cooling device 70 is almost identical to the cooling device 50 but may in particular be made in another way. A coupling of the coils 30 in stator windings 35 is in the space provided at the stator windings 35 and about connections 5 the electric machine outside the electric machine 1 executed. At the connections 5 can also use the coolant in the electric machine 1 be introduced.
Die Kühleinrichtungen 50, 70 in 6 sind so ausgestaltet, dass sie nicht nur optimal an die Wicklungsköpfe 32 der Spulen 30 für den Stator anliegen sondern auch, dass sie am Kühlmantel 20 der elektrischen Maschine 1 gut anliegen. Bevorzugt ist hierbei eine Ausführung der Kühleinrichtungen 50, 70, die eine technisch sehr einfache Ausführung bzw. Anbringung ermöglicht, wie sie in 4 und 5 im Detail gezeigt ist.The cooling equipment 50 . 70 in 6 are designed so that they not only optimally to the winding heads 32 the coils 30 for the stator but also that they are on the cooling jacket 20 the electric machine 1 good. In this case, an embodiment of the cooling devices is preferred 50 . 70 which allows a technically very simple design or attachment, as in 4 and 5 shown in detail.
Bei der elektrischen Maschine 1 in 6 sind der Kühlmantel 20 und das Gehäuse 10 derart konzipiert, dass nach deren Zusammenbau die Kühlkanäle 21 gebildet werden. In die Kühlkanäle 21 kann, wie in die Kühlkanäle 57, 77, Kühlmittel gefüllt werden. Das Auslaufen des Kühlmittels wird durch die Dichtelemente 61 verhindert, welche ebenfalls als O-Ring ausgeführt sein können.At the electric machine 1 in 6 are the cooling jacket 20 and the case 10 designed such that after their assembly, the cooling channels 21 be formed. In the cooling channels 21 can, as in the cooling channels 57 . 77 , Coolant to be filled. The leakage of the coolant is through the sealing elements 61 prevented, which can also be designed as an O-ring.
Die Wirkung der mit den Kühleinrichtungen 50, 70 realisierten fortschrittlichen Kühlung der Statorwicklung 35 ist viel größer, wenn der Stator-Nutfüllfaktor größer als üblich ist, da sich dadurch auch die Wärmeleitfähigkeit der Statornut einer elektrischen Maschine 1 in allen Richtungen erhöht. Ein höherer Nutfüllfaktor wird im dargestellten Fall durch Anwendung eines Drahtes rechtwinkligen Schnittes erreicht, wie er in 1 und 2 dargestellt ist. Er kann aber auch durch Pressen von aus Runddraht bestehenden Wicklungen erreicht werden. Die Statorwicklungen 35 sind vom Joch der elektrischen Maschine 1 vorzugsweise durch eine Schicht der Füllmasse 40 (1) elektrisch isoliert, oder aber durch ein Isolations-Kompositpapier als Füllmasse 40.The effect of using the cooling devices 50 . 70 realized advanced cooling of the stator winding 35 is much larger when the stator slot fill factor is larger than usual, as this also affects the thermal conductivity of the stator slot of an electrical machine 1 increased in all directions. A higher groove fill factor is achieved in the case shown by using a wire of rectangular section, as in 1 and 2 is shown. But it can also be achieved by pressing coils consisting of round wire. The stator windings 35 are from the yoke of the electric machine 1 preferably through a layer of the filling compound 40 ( 1 ) electrically isolated, or by an insulating composite paper as filling material 40 ,
Demzufolge werden bei diesem Ausführungsbeispiel die Statorwicklungen 35 der elektrischen Maschine 1, insbesondere aber die Statorwicklungsköpfe 32, zusätzlich durch die als Kühlringe ausgeführten Kühleinrichtungen 50, 70 gekühlt. Die Kühleinrichtungen 50, 70 können wiederum zusätzlich durch die Kühlkanäle 57, 77 gekühlt werden und sind derart ausgeführt, dass sie an den Wicklungen 32, 35 der elektrischen Maschine 1 möglichst gut anliegen. Das Auslaufen des Kühlmittels aus den Kühlkanälen 57, 77 wird durch die Dichtelemente 60 an den als Kühlringe ausgeführten Kühleinrichtungen 50, 70 verhindert.Consequently, in this embodiment, the stator windings 35 the electric machine 1 , but especially the stator winding heads 32 additionally by the cooling devices designed as cooling rings 50 . 70 cooled. The cooling equipment 50 . 70 in turn, in addition through the cooling channels 57 . 77 be cooled and are designed so that they are on the windings 32 . 35 the electric machine 1 fit as well as possible. The leakage of the coolant from the cooling channels 57 . 77 is through the sealing elements 60 on the cooling devices designed as cooling rings 50 . 70 prevented.
7 zeigt in einem Detail der Ansicht von 6 Pfeile, welche den Eintritt des Kühlmittels in die Kühlkanäle 57, 77, angeben. 7 shows in a detail the view of 6 Arrows indicating the entry of the coolant into the cooling channels 57 . 77 , specify.
8 zeigt einen Querschnitt einer Kühleinrichtung 80 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Kühleinrichtung 80 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in weiten Teilen aufgebaut wie die Kühleinrichtung 50 oder 70 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den Kühleinrichtungen 50, 70 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei der Kühleinrichtung 80 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch kein Kühlkanal 57 oder 77 (vgl. 4 bis 6) und damit auch keine Rillen 56 für ein Dichtelement 60 vorhanden, wie bei den Kühleinrichtungen 50, 70 des ersten Ausführungsbeispiels. Somit besteht die Kühleinrichtung 80 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem vollen Profil. Die Kühleinrichtung 80 wird wegen des fehlenden Kühlkanals 57 nicht zusätzlich mit einem Kühlmittel gekühlt. Die Kühlung der Wicklungsköpfe 32, 35 erfolgt in diesem Fall weniger intensiv als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. 8th shows a cross section of a cooling device 80 according to a second embodiment. The cooling device 80 According to the present embodiment is constructed in large parts as the cooling device 50 or 70 according to the first embodiment. Unlike the cooling facilities 50 . 70 according to the first embodiment is in the cooling device 80 However, according to the present embodiment, no cooling channel 57 or 77 (see. 4 to 6 ) and therefore no grooves 56 for a sealing element 60 present, as with the cooling facilities 50 . 70 of the first embodiment. Thus, there is the cooling device 80 according to the present embodiment of a full profile. The cooling device 80 is due to the lack of cooling channel 57 not additionally cooled with a coolant. The cooling of the winding heads 32 . 35 takes less intense in this case than in the first embodiment.
9 veranschaulicht die daraus resultierende elektrische Maschine 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 9 illustrates the resulting electric machine 2 according to the present embodiment.
10 zeigt einen Querschnitt einer Kühleinrichtung 90 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Kühleinrichtung 80 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in weiten Teilen aufgebaut wie die Kühleinrichtung 50 oder 70 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu den Kühleinrichtungen 50, 70 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist bei der Kühleinrichtung 90 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch ein Kühlkanal 57 vorhanden, der in den Steg 53 hineinragt. Bei dieser Variante werden die Wicklungsköpfe 32, 35 noch besser mit dem Kühlmittel gekühlt als bei dem ersten Ausführungsbeispiel. 10 shows a cross section of a cooling device 90 according to a third embodiment. The cooling device 80 According to the present embodiment is constructed in large parts as the cooling device 50 or 70 according to the first embodiment. Unlike the cooling facilities 50 . 70 according to the first embodiment is in the cooling device 90 However, according to the present embodiment, a cooling channel 57 present in the jetty 53 protrudes. In this variant, the winding heads 32 . 35 even better cooled with the coolant than in the first embodiment.
Alle zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der elektrischen Maschinen 1, 2, der Kühleinrichtungen 50, 70, 80, 90 und des Verfahrens können einzeln oder in allen möglichen Kombinationen Verwendung finden. Insbesondere können alle Merkmale und/oder Funktionen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beliebig kombiniert werden. Zusätzlich sind insbesondere folgende Modifikationen denkbar.All previously described embodiments of electrical machines 1 . 2 , the cooling facilities 50 . 70 . 80 . 90 and the method can be used individually or in all possible combinations. In particular, all features and / or functions of the embodiments described above can be combined as desired. In addition, the following modifications are conceivable, in particular.
Die in den Figuren dargestellten Teile sind schematisch dargestellt und können in der genauen Ausgestaltung von den in den Figuren gezeigten Formen abweichen, solange deren zuvor beschriebenen Funktionen gewährleistet sind.The parts shown in the figures are shown schematically and may differ in the exact embodiment of the shapes shown in the figures, as long as their functions described above are guaranteed.
Die elektrischen Maschinen 1, 2 können anstelle einer Rotationselektromaschine auch als Linearelektromaschine ausgebildet sein. In diesem Fall können anstelle der Kühleinrichtungen 50, 70, 80, 90 nicht dargestellte Kühlleisten zum Einsatz kommen, welche genauso aufgebaut sind wie die Kühleinrichtungen 50, 70, 80, 90 nur dass die Kühlleisten nicht zu einem Ring gebogen sind sondern stabförmig ausgestaltet sind. In diesem Fall sind die Vielzahl von Aufnahmeöffnungen 51 entlang der Länge der Kühlleiste angeordnet und nicht, wie bei den ringförmigen Kühleinrichtungen 50, 70, 80, 90 in Umfangsrichtung der Kühleinrichtungen 50, 70, 80, 90 in einer Reihe nebeneinander.The electrical machines 1 . 2 may be formed instead of a rotary electric machine as a linear electric machine. In this case, instead of the cooling equipment 50 . 70 . 80 . 90 not shown cooling bars are used, which are constructed the same as the cooling devices 50 . 70 . 80 . 90 only that the cooling bars are not bent into a ring but are designed rod-shaped. In this case, the plurality of receiving openings 51 arranged along the length of the cooling strip and not, as in the annular cooling means 50 . 70 . 80 . 90 in the circumferential direction of the cooling devices 50 . 70 . 80 . 90 in a row next to each other.
