DE102016203372A1 - Electric machine and related manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug (Kfz), aufweisend einen Stator (3) mit einem Blechpaket (4), aus welchem an zumindest einem axialen Ende (6) jeweils Wickelköpfe (5) einer elektrischen Wicklung (7) herausragen, wobei an dem zumindest einen axialen Ende (6) jeweils durch ein Gehäuse (12) und/oder einen jeweiligen Lagerschild (11) ein ringförmiger Aufnahmebereich (13) bereitgestellt ist, in welchem die Wickelköpfe (5) angeordnet sind. Es soll eine Wickelkopfkühlung bereitgestellt werden. Die Erfindung sieht vor, dass zwischen den Wickelköpfen (5) und einer Innenwandung (14) des Aufnahmebereichs (13) zumindest ein elektrisch isolierendes, dauerelastisches Material (15) angeordnet ist, das die Wickelköpfe (5) und die Innenwandung (14) berührt und diese thermisch koppelt und hierzu einen Wärmeleitkoeffizienten größer als 1 W/mK aufweist.The invention relates to an electrical machine (1), in particular for a motor vehicle (motor vehicle), comprising a stator (3) with a laminated core (4), from which winding heads (5) of an electrical winding (5) are connected to at least one axial end (6). 7), wherein at the at least one axial end (6) in each case by a housing (12) and / or a respective end shield (11) an annular receiving area (13) is provided, in which the winding heads (5) are arranged. It should be provided a winding head cooling. The invention provides that between the winding heads (5) and an inner wall (14) of the receiving area (13) at least one electrically insulating, permanently elastic material (15) is arranged, which contacts the winding heads (5) and the inner wall (14) and this thermally coupled and this has a heat transfer coefficient greater than 1 W / mK.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, die insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen sein kann. Bei der elektrischen Maschine weist ein Stator ein Blechpaket auf, aus welchem an zumindest einem axialen Ende Wickelköpfe einer elektrischen Wicklung herausragen. Diese Wickelköpfe sind in einem ringförmigen Aufnahmebereich angeordnet, der in einem Gehäuse und/oder einer Lagerschale der elektrischen Maschine bereitgestellt sein kann. Zu der Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit der elektrischen Maschine. Schließlich gehört zu der Erfindung auch ein Verfahren, um die elektrische Maschine herzustellen. The invention relates to an electrical machine, which may be provided in particular for a motor vehicle. In the electric machine, a stator has a laminated core from which winding heads of an electrical winding protrude at least at one axial end. These winding heads are arranged in an annular receiving area, which may be provided in a housing and / or a bearing shell of the electrical machine. The invention also includes a motor vehicle with the electric machine. Finally, the invention also includes a method for producing the electric machine.
Eine elektrische Maschine kann in einem Kraftfahrzeug beispielsweise als Bordnetzgenerator bereitgestellt sein, der durch einen Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs angetrieben werden kann und hierdurch elektrische Leistung für das Bordnetz erzeugt. Bei elektrischen Maschinen ist ein leistungsbegrenzender Faktor die Qualität der Verlustwärmeabfuhr. Eine spezielle Zone, bei welcher die Abfuhr von Verlustwärme problematisch ist, stellen die Stator-Wickelköpfe dar. Gelingt es, gezielt aus dieser Zone Wärme an die Umgebung abzuleiten, kann die Leistung der elektrischen Maschine bei gleichbleibendem Bauvolumen gesteigert werden. An electric machine can be provided in a motor vehicle, for example, as an on-board generator, which can be driven by an internal combustion engine of the motor vehicle and thereby generates electrical power for the electrical system. In electrical machines, a power limiting factor is the quality of the dissipated heat dissipation. A special zone, in which the dissipation of heat loss is problematic, represent the stator winding heads. If it is possible to specifically dissipate heat from this zone to the environment, the power of the electric machine can be increased while maintaining the same volume.
Für eine Wärmeabfuhr aus den Wickelköpfen in ein Gehäuse oder ein Lagerschild der elektrischen Maschine ist bekannt, Mittel zur thermischen Ankopplung der Wickelköpfe an das Maschinengehäuse beziehungsweise das Lagerschild bereitzustellen. Dies ist beispielsweise aus der
Nachteilig beim Vorsehen einer solchen aushärtenden Vergussmasse ist, dass sich im Betrieb der elektrischen Maschine aufgrund von Vibrationen und unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten Haarrisse in mechanisch hochbelasteten Bereichen bilden können. Hierdurch wird die Wärmeleitfähigkeit und Festigkeit der Vergussmasse vermindert. Die Druckschrift schlägt deshalb vor, Fasermaterialien in die Vergussmasse einzubringen. A disadvantage of providing such a curing potting compound that can form cracks in mechanically highly stressed areas during operation of the electrical machine due to vibration and different thermal expansion coefficients. As a result, the thermal conductivity and strength of the potting compound is reduced. The document therefore proposes to introduce fiber materials in the potting compound.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Wickelköpfe eines Stators einer elektrischen Maschine zuverlässig thermisch an ein Gehäuse und/oder eine Lagerschale der elektrischen Maschine anzubinden. The invention has for its object to thermally wrap end windings of a stator of an electric machine to a housing and / or a bearing shell of the electric machine.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren. The object is solved by the subject matters of the independent claims. Advantageous developments of the invention will become apparent from the features of the dependent claims, the following description and the figures.
Durch die Erfindung ist eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bereitgestellt. In an sich bekannter Weise weist die elektrische Maschine einen Stator mit einem Blechpaket auf, aus welchem an zumindest einem axialen Ende jeweils Wickelköpfe einer elektrischen Wicklung herausragen. Mit anderen Worten sind an einer Stirnseite oder beiden Stirnseiten des Blechpakets Wickelköpfe vorhanden, die frei aus dem Blechpaket herausstehen. Sie stehen damit nicht in Berührung mit dem Material des Blechpakets, also Weicheisen, über welches ansonsten in den Wickelköpfen entstehende Verlustwärme abgeführt werden könnte. An dem zumindest einen axialen Ende ist jeweils durch ein Gehäuse und/oder einen jeweiligen Lagerschild ein ringförmiger Aufnahmebereich bereitgestellt, in welchem die Wickelköpfe angeordnet sind. Es kann also eine Ringnut oder ein ringförmiger Spalt vorgesehen sein, in welchen die Wickelköpfe hineinstehen oder hineingesteckt sind. The invention provides an electric machine, in particular for a motor vehicle. In a manner known per se, the electric machine has a stator with a laminated core, from which in each case end windings of an electrical winding protrude at at least one axial end. In other words, winding heads are present on one end face or both end faces of the laminated core, which protrude freely out of the laminated core. They are thus not in contact with the material of the laminated core, ie soft iron, via which otherwise in the winding heads resulting heat loss could be dissipated. At the at least one axial end, an annular receiving area is provided in each case by a housing and / or a respective end shield, in which the winding heads are arranged. It can therefore be provided an annular groove or an annular gap in which the winding heads protrude or are inserted.
Um nun aus den Wickelköpfen Verlustwärme zuverlässig abführen zu können, ist zwischen den Wickelköpfen und einer Innenwandung des Aufnahmebereichs zumindest ein elektrisch isolierendes, dauerelastisches Material angeordnet. Mit anderen Worten befindet sich das dauerelastische Material zusammen mit den Wickelköpfen in dem Aufnahmebereich. Mit elektrisch isolierend ist insbesondere ein spezifischer Widerstand größer als 105 Ωm gemeint. Das Material berührt die Wickelköpfe und die Innenwandung und koppelt diese thermisch. Hierzu weist das Material einen Wärmeleitkoeffizienten größer als 1 W/mK auf. Mit anderen Worten ist also zwischen den Wickelköpfen und der Innenwandung eine Wärmeleitbrücke aus einem Festkörper gebildet. Das wärmeleitende Material ist dabei dauerelastisch ausgestaltet. In order to be able to reliably dissipate heat loss from the end windings, at least one electrically insulating, permanently elastic material is arranged between the end windings and an inner wall of the receiving region. In other words, the permanently elastic material is together with the winding heads in the receiving area. By electrically insulating is meant in particular a resistivity greater than 10 5 Ωm. The material touches the winding heads and the inner wall and couples them thermally. For this purpose, the material has a heat conduction coefficient greater than 1 W / mK. In other words, between the winding heads and the inner wall, a Wärmeleitbrücke is formed from a solid. The thermally conductive material is designed permanently elastic.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Wärmeleitfähigkeit der beschriebenen Anordnung auch bei Vibrationen und/oder einer relativen Bewegung der Wickelköpfe bezüglich der Innenwandung des Aufnahmebereichs zuverlässig erhalten bleibt. Das Material kann aufgrund seiner Dauerelastizität nicht brechen und hierdurch aufgrund von Haarrissen seine Wärmeleiteigenschaft einbüßen. By the invention there is the advantage that the thermal conductivity of the arrangement described remains reliable even with vibrations and / or a relative movement of the winding heads with respect to the inner wall of the receiving area. The material can not break due to its permanent elasticity and thereby lose its thermal conductivity due to hairline cracks.
Zu der Erfindung gehören auch vorteilhafte Weiterbildungen, durch deren Merkmale sich zusätzliche Vorteile ergeben. The invention also includes advantageous developments, the characteristics of which provide additional advantages.
Durch eine Weiterbildung ist das beschriebene dauerelastische Material durch ein aufsetzbares oder einsetzbares Formteil vorgeformt bereitgestellt. Bei dieser Weiterbildung ist das dauerelastische Material ganz oder teilweise durch einen als Formteil ausgestalteten Festkörper bereitgestellt, der auf die Wickelköpfe aufgesteckt oder an die Wickelköpfe angelegt ist. So kann also beispielsweise ein Formteil aus einem Elastomer vorgesehen sein. As a further development, the described permanently elastic material is provided preformed by an attachable or insertable molded part. In this development, the permanently elastic material is wholly or partly provided by a designed as a molded part solid, which is attached to the winding heads or applied to the winding heads. Thus, for example, a molded part made of an elastomer can be provided.
Eine Weiterbildung hierzu sieht vor, dass das Formteil mittels einer Massenfertigung in wenigen Herstellungsschritten aus einem Halbzeug herstellbar ist. Bei dieser Weiterbildung ist das Formteil als ein flexibler Streifen ausgestaltet, der in einem ausgerollten Zustand Aussparungen aufweist, welche derart ausgestaltet sind, dass der Streifen beim Anlegen an die Wickelköpfe eine in Umlaufrichtung oder Umfangsrichtung geschlossene, faltenlose Form aufweist. Das Formteil kann also beispielsweise aus einer Meterware als Streifen ausgeschnitten oder abgeschnitten werden und dann die Aussparungen gestanzt und/oder geschnitten werden. Krümmt oder biegt man dann den Streifen zum Anpassen an die Form der Wickelkopfanordnung, so schließen sich die Aussparungen und es ergibt sich eine geschlossene Form, beispielsweise eine Topfform oder ein Ring, der an die Wickelköpfe angelegt oder auf diese aufgesteckt werden kann. A development for this purpose provides that the molding can be produced by means of a mass production in a few manufacturing steps of a semi-finished product. In this development, the molding is configured as a flexible strip, which has recesses in an unrolled state, which are designed such that the strip when applied to the winding heads has a closed, wrinkle-free in the circumferential direction or circumferential direction. Thus, for example, the molded part can be cut out or cut off as a strip by the meter, and then the cutouts can be punched and / or cut. If the strip then curves or bends to adapt to the shape of the winding head arrangement, then the recesses close and a closed shape, for example a pot shape or a ring, which can be applied to or attached to the winding heads results.
Eine besonders geeignete Form der Aussparungen ist gemäß einer Weiterbildung gegeben, bei welcher die Aussparungen eine Dreiecksform oder eine Rautenform aufweisen. Diese lässt sich mit Schneidwerkzeugen und/oder Stanzwerkzeugen prozesssicher in einem Massenherstellungsverfahren bereitstellen. A particularly suitable shape of the recesses is given according to a development in which the recesses have a triangular shape or a diamond shape. This can be provided with cutting tools and / or stamping tools process reliable in a mass production process.
Zusätzlich oder anstelle eines Formteils ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass das dauerelastische Material ganz oder teilweise durch eine plastisch verformbare Masse bereitgestellt ist. In dem Aufnahmebereich für die Wickelköpfe ist als wärmeleitendes Material dann eine zähelastische und/oder fließfähige Masse vorgesehen. Es handelt sich also nicht, wie im Stand der Technik bekannt, um einen ausgehärteten Vergusskörper beispielsweise aus Kunstharz. Die Verwendung der verformbaren Masse weist den Vorteil auf, dass sich das Material an die Form der Wickelköpfe und/oder der Innenwandung anpasst oder anschmiegt. In addition or instead of a molded part is provided according to a development that the permanently elastic material is provided in whole or in part by a plastically deformable mass. In the receiving area for the winding heads as a thermally conductive material then a viscoelastic and / or flowable mass is provided. It is therefore not, as known in the art, a cured potting body, for example made of synthetic resin. The use of the deformable mass has the advantage that the material adapts or clings to the shape of the winding heads and / or the inner wall.
Gemäß einer Weiterbildung ist das Material selbsthaftend ausgestaltet. Hierdurch ergeben sich zwei Vorteile. Zum einen ist die Montage der elektrischen Maschine vereinfacht, da das Material selbständig an den Wickelköpfen und/oder der Innenwandung des Aufnahmebereichs haftet und somit nicht gehalten werden muss, während die Wickelköpfe in den Aufnahmebereich eingeführt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich während des Betriebs der elektrischen Maschine, da sich das Material nicht von der Innenwandung und/oder den Wickelköpfen ablösen und sich hierdurch ein Luftspalt, welcher den Wärmetransport aus den Wickelköpfen in die Innenwandung hinein beeinträchtigen würde, ausbilden kann. According to a development, the material is designed to be self-adhesive. This results in two advantages. On the one hand, the assembly of the electric machine is simplified, since the material adheres independently to the winding heads and / or the inner wall of the receiving area and thus does not have to be held while the winding heads are inserted into the receiving area. Another advantage arises during operation of the electrical machine, since the material does not detach from the inner wall and / or the winding heads and thereby an air gap, which would affect the heat transfer from the end windings into the inner wall, can form.
Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft bei in Massenproduktion herzustellenden und dadurch in der Herstellung möglichst preiswert auszugestaltenden elektrischen Maschinen. Ein solcher Maschinentyp ist ein Bordnetzgenerator für ein Kraftfahrzeug. Ein solcher Bordnetzgenerator wird auch als Lichtmaschine bezeichnet. Der Bordnetzgenerator kann auch als Starter-Generator vorgesehen sein. Entsprechend sieht eine Weiterbildung vor, dass die elektrische Maschine als ein solcher Bordnetzgenerator ausgestaltet ist. The invention is particularly advantageous in mass-produced to manufacture and thereby in the production of inexpensive as possible to design electric machines. Such a machine type is a vehicle electrical system generator for a motor vehicle. Such an electrical system generator is also referred to as an alternator. The electrical system generator can also be provided as a starter generator. Accordingly, a development provides that the electrical machine is designed as such a vehicle electrical system generator.
Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug, welches eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aufweist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist insbesondere als Kraftwagen, beispielsweise als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen oder Nutzkraftwagen (Nutzfahrzeug), ausgestaltet. The invention also includes a motor vehicle having an embodiment of the electric machine according to the invention. The motor vehicle according to the invention is designed in particular as a motor vehicle, for example as a passenger car or truck or utility vehicle (commercial vehicle).
Zu der Erfindung gehört auch ein Verfahren zu Herstellen einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Durch das Verfahren ergibt sich eine zuverlässige thermische Kopplung von Wickelköpfen einer elektrischen Wicklung eines Stators der elektrischen Maschine mit einer Innenwandung eines Aufnahmebereichs, wie er in einem Gehäuse und/oder einem Lagerschild der elektrischen Maschine vorgesehen sein kann. Bei dem Verfahren werden ein Stator mit einem Blechpaket, aus welchem an zumindest einem axialen Ende jeweils Wickelköpfe einer elektrischen Wicklung herausragen, sowie für das zumindest eine axiale Ende jeweils ein in einem Gehäuse und/oder einem jeweiligen Lagerschild ausgebildeter, ringförmiger Aufnahmebereich für die Wickelköpfe des jeweiligen axialen Endes bereitgestellt. Ausgehend hiervon erfolgt das Bereitstellen eines elektrisch isolierenden, dauerelastischen Materials an den Wickelköpfen und/oder in dem jeweiligen Aufnahmebereich. Dann erfolgt an dem zumindest einen axialen Ende das Einführen der Wickelköpfe in den Aufnahmebereich, wobei hierbei das dauerelastische Material mit einem Anpressdruck beaufschlagt wird. Hierdurch sitzt also das elastische Material fest in dem Aufnahmebereich zwischen den Wickelköpfen und der Innenwandung des Aufnahmebereichs. Es drückt dabei sowohl gegen die Wickelköpfe als auch gegen die Innenwandung. Hierdurch ist eine zuverlässige thermische Ankopplung des Materials an diese beiden Elemente erreicht. The invention also includes a method for producing an embodiment of the electric machine according to the invention. The method results in a reliable thermal coupling of winding heads of an electrical winding of a stator of the electric machine with an inner wall of a receiving area, as it may be provided in a housing and / or a bearing plate of the electrical machine. In the method, a stator with a laminated core, from which protrude at least one axial end of each winding heads of an electrical winding, and for the at least one axial end each formed in a housing and / or a respective end shield, annular receiving area for the winding heads of provided respective axial end. Based on this, the provision of an electrically insulating, permanently elastic material takes place at the winding heads and / or in the respective receiving area. Then, at the at least one axial end, the insertion of the winding heads in the receiving area, in which case the permanently elastic material is subjected to a contact pressure. As a result, therefore, the elastic material is firmly seated in the receiving area between the winding heads and the inner wall of the receiving area. It presses against both the winding heads and against the inner wall. As a result, a reliable thermal coupling of the material is achieved at these two elements.
Um das Material bereitzustellen, sieht eine Weiterbildung des Verfahrens vor, dass das Material ganz oder teilweise als ein Streifen mit Aussparungen bereitgestellt wird und der Streifen vor dem Einführen der Wickelköpfe in den Aufnahmebereich zuvor an die Wickelköpfe angelegt oder in den Aufnahmebereich eingelegt wird, sodass der Streifen nach dem Einführen zumindest einen an den Wickelköpfen anliegenden Ring bildet. Mittels des Streifens wird also die Wärmeleitbrücke als vorgeformtes Teil an den Wickelköpfen angelegt oder in den Aufnahmebereich eingelegt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass der Montageprozess trocken erfolgen kann, also keine viskose Masse zu verteilen ist, die ungewollt auch in freizuhaltende Bereiche der elektrischen Maschine eindringen könnte. To provide the material, provides a development of the method that the material is provided in whole or in part as a strip with recesses and the strip before the insertion of the winding heads in the receiving area previously applied to the winding heads or inserted into the receiving area, so that the Strip after insertion at least forms a voltage applied to the winding heads ring. By means of the strip so the Wärmeleitbrücke is created as a preformed part of the winding heads or inserted into the receiving area. This results in the advantage that the assembly process can be done dry, so no viscous mass is to be distributed, which could inadvertently penetrate into areas of the electric machine to be kept free.
Eine Weiterbildung sieht allerdings vor, dass das Material ganz oder teilweise als pastöse Masse bereitgestellt wird, also als Paste. Das Material weist also eine viskoplastische Eigenschaft auf, kann also als Paste plastisch verformt werden und hierbei durch seine Viskosität verschmiert werden. Da es dabei elastisch ist, stellt es eine elastisch-plastische Masse dar. A further development, however, provides that the material is provided in whole or in part as a paste-like mass, ie as a paste. So the material has a viscoplastic property, so it can be plastically deformed as a paste and thereby smeared by its viscosity. Since it is elastic, it represents an elastic-plastic mass.
Um den Wärmetransport noch weiter zu verbessern, sieht eine Weiterbildung vor, dass die pastöse Masse vor dem Einführen und/oder durch das Einführen der Wickelköpfe in den Aufnahmebereich teilweise in Zwischenräume zwischen die Wickelköpfe verteilt wird. Hierdurch wird das wärmeleitfähige Material auch zwischen den Wickelköpfen angeordnet. Damit kann auch aus den Zwischenräumen über das wärmeleitfähige Material Abwärme oder Verlustwärme aus den Wickelköpfen abgeführt und durch das Material hindurch zur Innenwandung des Aufnahmebereichs geleitet werden. Ziel ist eine hohe Benetzung und/oder ein hoher Füllungsgrad. Das Einführen des Materials in die Zwischenräume zwischen den Wickelköpfen sollte somit eine optimale Benetzung anstreben. In order to improve the heat transport even further, provides a development that the pasty mass is partially distributed in intermediate spaces between the winding heads before insertion and / or by the insertion of the winding heads in the receiving area. As a result, the thermally conductive material is also arranged between the winding heads. Thus, waste heat or heat loss can be removed from the winding heads and passed through the material to the inner wall of the receiving area also from the spaces on the thermally conductive material. The aim is a high wetting and / or a high degree of filling. The introduction of the material into the spaces between the winding heads should therefore aim for optimum wetting.
Um ein unerwünschtes Zerfließen oder Verteilen der Masse zu vermeiden, sieht eine Weiterbildung vor, dass sich eine Viskosität der Masse beim Einführen abhängig von einer Scherrate in der Masse einstellt. Mit anderen Worten ist die Masse eine formstabile Paste, deren Viskosität abnimmt, wenn Scherkräfte auf die Masse wirken. Ein entsprechendes Material, das eine Viskosität aufweist, die abhängig von der Scherrate ist, kann durch entsprechende, im Stand der Technik bekannte Zusatzstoffe bereitgestellt werden. In order to avoid unwanted deliquescence or distribution of the mass, a development that sets a viscosity of the mass during insertion depends on a shear rate in the mass. In other words, the mass is a dimensionally stable paste whose viscosity decreases when shear forces act on the mass. A corresponding material having a viscosity which is dependent on the shear rate may be provided by appropriate additives known in the art.
Eine weitere Ausbildung sieht vor, dass zumindest ein Teil des Materials in Form von zumindest einem Zuschnitt oder zumindest einer Matte in verarbeitungsfertiger und/oder vorimprägnierter bzw. vorgetränkter Form (sog. Prepregs) oder in einem anderem Beta-Zustand aufgebracht und durch Applikation von Temperatur und/oder einer anderen Umgebungsbedingung (z.B. Luftfeuchte) und/oder durch zumindest einen anderen phasenunspezifischen Aktivator in den Endzustand überführt wird (z.B. durch chemische Reaktion, Aufquellen oder Einlagerung). A further embodiment provides that at least one part of the material is applied in the form of at least one blank or at least one mat in ready-to-use and / or preimpregnated or pre-soaked form (so-called prepregs) or in another beta state and by application of temperature and / or another environmental condition (eg air humidity) and / or is converted by at least one other phase-unspecific activator in the final state (eg by chemical reaction, swelling or storage).
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens hier nicht noch einmal beschrieben. The invention also includes developments of the method according to the invention, which have features as they have already been described in connection with the developments of the electric machine according to the invention. For this reason, the corresponding developments of the method according to the invention are not described again here.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt: In the following an embodiment of the invention is described. This shows:
Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar. The exemplary embodiment explained below is a preferred embodiment of the invention. In the exemplary embodiment, the described components of the embodiment each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another, which also each independently further develop the invention and thus also individually or in a different combination than the one shown as part of the invention. Furthermore, the described embodiment can also be supplemented by further features of the invention already described.
In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. In the figures, functionally identical elements are each provided with the same reference numerals.
Eine Rotationsachse
In dem Stator
Über das Lagerschild
Da jeder aus einem Stab
Das Material
In
Nach der Montage kann die pastöse Masse
Die elektrische Maschine
Als ein besonders geeignetes Material
Wegen der Wärmeleitfähigkeit, ergibt sich auch der Vorteil, dass durch diese passive Wärmeabfuhr bei kleinen Temperaturdifferenzen entsprechend hohe Leistungsdichten und eine hohe Lebensdauer durch niedrigere Betriebstemperaturen der elektrischen Maschine
Da außerdem das Wärmekontaktelement aus einem Gap-Filler extrem weich und formanpassungsfähig ist und den zwischen den benachbarten nasenartigen Windungsschlaufen aus dem Stäbepaar
Da ein Wärmekontaktelement aus einem Gap-Filler eine hohe Durchschlagsfestigkeit besitzt und elektrisch isolierend ist, sind unerwünschte elektrische Überschläge oder Teilentladungen an den Wickelköpfen
Durch Selbsthaftung eignen sie sich für die einfache Vormontage. By self-adhesion, they are suitable for easy pre-assembly.
a.) Vorteile des Konzeptes: a.) Advantages of the concept:
- – eine homogene Anbindung des Wickelkopfes zur Wärmesenke durch das Ausgleichen größerer Unebenheiten, A homogeneous connection of the winding head to the heat sink by the compensation of larger unevenness,
- – eine gute thermische Leitfähigkeit zur Wärmesenke, A good thermal conductivity to the heat sink,
- – hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit (25000 V), - high dielectric strength (25000 V),
- – Dauerbetriebstemperaturbereich (–55°C bis +200°C), - continuous operating temperature range (-55 ° C to + 200 ° C),
-
– Möglichkeit zum Verkürzen des Wickelkopfeinbauraumes, um das Volumen der Luftstrecke zum Gehäuse, da die Wickelköpfe
5 näher an der Innenwandung14 angeordnet werden können als im Falle einer Luftstrecke, - Ability to shorten the winding head mounting space to the volume of the air gap to the housing, since thewindings 5 closer to theinner wall 14 can be arranged as in the case of an air gap, -
– erhöhter Schutz der Wickelkopfe
5 bei Stößen und Vibrationen - Increased protection of the windingheads 5 at shocks and vibrations
b.) Eigenschaften des Materials
- – weich (elastisch) und formanpassungsfähig, - soft (elastic) and conformable,
- – Wärmeleitfähigkeiten sogar bis 14 W/mk möglich, - Thermal conductivities even up to 14 W / mk possible,
- – Weiter Dickenbereich von 0,5 mm bis 10 mm, - further thickness range from 0.5 mm to 10 mm,
- – Wirkung bei sehr geringem oder Null Druck, - effect at very low or zero pressure,
- – Vibrationsdämpfend, - vibration damping,
- – Einfache Vormontage durch Selbsthaftung - Easy pre-assembly due to self-adhesion
- – Schwer entflammbar - Flame retardant
- – auch silikonfrei - also silicone free
c.) Mögliche Ausführungen: c.) Possible versions:
- – Matten - Mats
- – Lose Formteile und dosierbar - Loose moldings and dosable
Die wärmetechnische Kontaktierung der zu kühlenden Statorwickelköpfe
1. durch Formteile (Fig. 5 bis Fig. 10) 1. by molded parts (Fig. 5 to Fig. 10)
Mit Gap-Filler-Formteilen füllt man, nach dem Einlegen des Zuschnittes oder Streifens
Der Gap-Filler ist ein dosierbares und leistungsfähiges Wärmeleitmaterial mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit. Der Filler bietet eine Verarbeitungsdauer von bis zu vier Stunden. Bei der Dosierung und Montage ergibt sich somit eine wesentlich höhere Flexibilität. The Gap-Filler is a metered and efficient heat conducting material with a high thermal conductivity. The filler offers one Processing time of up to four hours. When dosing and assembly thus results in a much higher flexibility.
2. flüssig dosierbar (Fig. 11 bis Fig. 13) 2. metering liquid (FIGS. 11 to 13)
Ein Gap-Filler als flüssiges 2-Komponentenmaterial eignet sich zum Auffüllen komplizierter Designs, bleibt nach dem Aufbringen an Ort und Stelle und behält seine Form (
Flüssig spendbare 2-Komponenten-Materialien verfügen über gute Wärmeleiteigenschaften. Sie eignen sich hervorragend für unebene Topografien. Das Aufbringen schnell härtender (Cure-in-Place) Gap-Filler wird zur maßgeblichen Technik beim Einsatz von Wärmemanagement-Materialien im Bereich elektronischer Baugruppen. Liquid dispensable 2-component materials have good heat transfer properties. They are ideal for uneven topographies. The application of fast-curing gap-fillers (Cure-in-Place) is becoming the key technology in the use of thermal management materials in the field of electronic assemblies.
Insgesamt zeigt das Beispiel, wie durch die Erfindung eine elektrische Maschine mit Wickelkopfkühlung bereitgestellt werden kann. Overall, the example shows how can be provided by the invention, an electric machine with winding head cooling.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Elektrische Maschine Electric machine
- 2 2
- Rotationsachse axis of rotation
- 3 3
- Stator stator
- 4 4
- Blechpaket laminated core
- 5 5
- Wickelköpfe winding heads
- 6 6
- Axiales Ende Axial end
- 7 7
- Elektrische Wicklung Electric winding
- 8 8th
- Rotor rotor
- 9 9
- Welle wave
- 10 10
- Lager camp
- 11 11
- Lagerschild end shield
- 12 12
- Gehäuse casing
- 13 13
- Aufnahmebereich reception area
- 14 14
- Innenwandung inner wall
- 15 15
- Elastisches Material Elastic material
- 16 16
- Außenwandung outer wall
- 17 17
- Umgebung Surroundings
- 18 18
- Schicht einer Zweischichtwicklung Layer of a two-layer winding
- 19 19
- Schicht einer Zweischichtwicklung Layer of a two-layer winding
- 20 20
- Stab Rod
- 21 21
- Stab Rod
- 22 22
- Außenring outer ring
- 23 23
- Frontring front ring
- 24 24
- Innenring inner ring
- 25 25
- Streifen strip
- 26 26
- Dreieckige Aussparungen Triangular recesses
- 27 27
- Rautenförmige Aussparungen Diamond-shaped recesses
- 28 28
- Pastöse Masse Pasty mass
- 29 29
- Montagerichtung mounting direction
- 30 30
- Zwischenraum gap
- A A
- Axiale Richtung Axial direction
- Kfz automotive
- Kraftfahrzeug motor vehicle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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