DE102017130361A1 - Stator tooth and stator with good electrical insulation and at the same time very high thermal conductivity to increase the performance of electric motors - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Statorzahn (1) einer Drehfeldmaschine, einen Polschuh (1a) und einen Polkern (1b) aufweisend, wobei der Statorzahn (1) Längsseiten (L) und Stirnseiten (S) aufweist und von einer elektrischen Isolierung (2, 20, 200) ganz oder bereichsweise bedeckt oder ummantelt ist, die zur elektrischen Isolation der Wicklung (5) gegenüber dem Statorzahn (1) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Isolierung ein oder mehrteilig ausgebildet ist, und mindestens ein Teil oder Bereich der Isolierung (2, 20, 200) oder die gesamte Isolierung (2, 20, 200) aus einem Material mit einer Wärmeleiteigenschaft von größer 1 W/mK, besonders bevorzugt größer 5 W/mK, gebildet ist.The invention relates to a stator tooth (1) of a rotating field machine having a pole shoe (1a) and a pole core (1b), wherein the stator tooth (1) has longitudinal sides (L) and end faces (S) and is protected by electrical insulation (2, 20, 200) is completely or partially covered or sheathed, which is used for electrical insulation of the winding (5) relative to the stator tooth (1), characterized in that the electrical insulation is formed one or more parts, and at least a portion or region of the insulation (2 , 20, 200) or the entire insulation (2, 20, 200) is formed from a material having a heat-conducting property of greater than 1 W / mK, particularly preferably greater than 5 W / mK.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Statorzahn für einen Stator einer Drehfeldmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a stator tooth for a stator of a rotating field machine according to the preamble of
Stand der Technik:State of the art:
Bekannte Drehfeldmaschinen bzw. Elektromotoren sind in der Regel als permanenterregte Innen- oder Außenläufermotoren ausgeführt. Diese werden zunehmend als elektrischer Antriebsmotor von Zweiradfahrzeugen, Personenkraftwagen (PKW), Lastkraftwagen (LKW), sowie in mittels Propeller angetriebenen Antriebssystemen im maritimen Bereich und der Luftfahrt eingesetzt. Effizienz ist insbesondere bei mittels Batterien bzw. Li-Ionen-Batterie angetriebenen Fahrzeugen, Schiffen und auch neuerdings Elektroflugzeuge die primäre Auslegungsgröße, da durch die Effizienz die Größe der Batterie und somit die Gesamtkosten primär bestimmt werden. In der Gesamtbetrachtung sind jedoch auch die Kosten des E-Motors zu beachten, wodurch ein kosteneffizienter Einsatz von verschiedensten Materialien notwendig und relevant ist. Im Luftfahrtbereich, insbesondere bei elektrisch angetriebenen Flugzeugen ist neben der Effizient zudem die Leistungsdichte zu beachten, weshalb der Einsatz von Permanentmagneten im Allgemeinen bevorzugt wird.Known induction machines or electric motors are usually designed as permanent-magnet internal or external rotor motors. These are increasingly used as an electric drive motor of two-wheeled vehicles, passenger cars (PKW), trucks (trucks), as well as propeller-driven propulsion systems in the maritime sector and aviation. Efficiency is the primary design choice, especially for vehicles powered by batteries or Li-ion battery, ships, and more recently electric aircraft, since efficiency is the primary factor determining the size of the battery and thus the overall cost. In the overall view, however, the cost of the electric motor must be considered, making a cost-efficient use of various materials is necessary and relevant. In the aviation sector, in particular in electrically powered aircraft, in addition to the efficiency, the power density must also be taken into account, which is why the use of permanent magnets is generally preferred.
Um eine hohe Effizienz und Leistungsdichte zu erreichen, werden neben dem Einsatz von Permanentmagneten diverse Maßnahmen zur Reduzierung der Verluste vorgenommen. Unterschieden werden Kupferverluste in den Spulen, die Eisenverluste in allen eisenhaltigen und magnetkreisrelevanten Motorkomponenten und die Reibungsverluste in den Lagern.In order to achieve high efficiency and power density, various measures are taken to reduce the losses in addition to the use of permanent magnets. A distinction is made between copper losses in the coils, the iron losses in all ferrous and magnetic circuit-relevant engine components, and the friction losses in the bearings.
Um Kupferverluste zu reduzieren, wird die Einzelzahntechnik sowie Wickelung von Einzelzähnen bzw. Doppelzähnen favorisiert. Mit der Einzelzahnwickeltechnik kann die Erregerspule präzise gewickelt werden, wodurch der Kupferfüllgrad bei Elektromotoren erhöht wird. Bei Außenläufern wird neben Einzelzahltechnik auch Wickeltechnik mit Biegestator, wie in
Um Eisenverluste zu reduzieren, werden geblechte Statoren mit geringer Blechdicke, insbesondere Si-Fe-Bleche mit Blechdicken <= 0,3 mm sowie geblechte Rotoren bzw. optional zur Reduzierung der Wirbelstromverluste auch gestückelte Permanentmagnete eingesetzt. Zudem werden zunehmend Materialien mit hoher Temperaturbeständigkeit, insbesondere Permanentmagnete mit hoher Remanenz und gleichzeitig hoher Koerzitivfeldstärke HCJ eingesetzt. Diese hohe Temperaturbeständigkeit führt zu sehr hohen Kosten, da z.B. derartige Permanentmagnete einen hohen Dysprosium-Anteil aufweisen. Zudem sind Statorbleche mit sehr geringen Verlusten (Blechdicke 0,1-0,2 mm) oder hohem Sättigungsgrad (z.B. Co-Eisen-Bleche) sehr teuer.In order to reduce iron losses, laminated stators with a small sheet thickness, in particular Si-Fe sheets with sheet thicknesses <= 0.3 mm and bladed rotors or optionally also used to reduce the eddy current losses and broken permanent magnets. In addition, materials with high temperature resistance, in particular permanent magnets with high remanence and at the same time high coercive force H CJ , are increasingly being used. This high temperature resistance leads to very high costs, since, for example, such permanent magnets have a high dysprosium content. In addition, stator laminations with very low losses (sheet thickness 0.1-0.2 mm) or high degree of saturation (eg Co-iron sheets) are very expensive.
Aus dem Stand der Technik sind jedoch wenige Ansätze bekannt, wie die Leistung des Motors durch sehr effiziente Wärmeleitung zur Erhöhung der Wärmeabfuhr des Motors gesteigert werden kann.From the prior art, however, few approaches are known as the performance of the engine can be increased by very efficient heat conduction to increase the heat dissipation of the engine.
In
Ein anderer Ansatz zur Wärmeleitung ist in
Die in
Weitere gängige Optimierungsmethoden sind der Einsatz von Statorzahnendstücken aus Kunststoff sowie die Isolation des Mittelbereichs durch eine dünne Kapton-Folie mit akzeptablem Leitwert (0,12-0,3 W/mK) und ausreichender Durchschlagfestigkeit > 2 kV. Eine derartige Ausgestaltung des Statorzahns ist in
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, die Wärmeabfuhr von den Wicklungen über den Statorzahn bzw. Stator zu verbessern.The object of the invention is to improve the heat dissipation of the windings on the stator tooth or stator.
Lösung der gestellten AufgabeSolution of the task
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Statorzahn nach Anspruch 1 bzw. einem Stator nach Anspruch 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Statorzahns bzw. Stators ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.This object is achieved with a stator tooth according to
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Wärmeabfuhr von den Wicklungen über den bzw. die Statorzähne zu verbessern. Die notwendige elektrische Isolierung ist aus einem Material mit hoher elektrischer Durchschlagfestigkeit, wobei gleichzeitig die Isolierung ganz oder bereichsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit, insbesondere von größer 1 W/mK, besonders bevorzugt von größer 5W/mK, aufweist. Die elektrische Isolierung kann dabei ein- oder mehrteilig ausgebildet sein, wobei mindestens ein Teil oder Bereich der Isolierung oder die gesamte Isolierung eine Wärmeleiteigenschaft von größer 1 W/mK, bevorzugt größer 5 W/mK, aufweist.The invention is based on the idea of improving the heat dissipation from the windings via the stator teeth. The necessary electrical insulation is made of a material with high electrical breakdown strength, at the same time the insulation wholly or partially a high thermal conductivity, in particular greater than 1 W / mK, more preferably greater than 5W / mK. The electrical insulation may be formed in one or more parts, wherein at least a portion or region of the insulation or the entire insulation has a thermal conductivity of greater than 1 W / mK, preferably greater than 5 W / mK.
Der Statorzahn weist einen Polschuh und einen Polkern auf und hat jeweils zwei Längs- und Stirnseiten wobei insbesondere der Polkern von der elektrischen Isolierung ganz oder bereichsweise bedeckt oder ummantelt ist, welche zur elektrischen Isolation der Wicklung gegenüber dem Statorzahn dient.The stator tooth has a pole shoe and a pole core and in each case has two longitudinal and end sides, wherein in particular the pole core is completely or partially covered or sheathed by the electrical insulation, which serves to electrically insulate the winding with respect to the stator tooth.
In einer vorteilhaften ersten Ausführungsform kann die elektrische Isolierung zwei oder mehrere jeweils eine Stirnseite eines oder mehrerer Statorzähne umgreifende Isolierkörper aufweisen. Diese können vorteilhaft an ihrer der Wicklung zugewandten Außenseite Rillen zur Führung der Spulendrähte der Wicklung(en) aufweisen. Diese Isolierkörper können in axialer Richtung auf den Statorzahn bzw. Stator aufgeschoben werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Isolierkörper an den Statorzahn bzw. Stator angespritzt werden. Sie können aus einem Thermoplast oder Duroplast gebildet sein.In an advantageous first embodiment, the electrical insulation can have two or more insulating bodies each encompassing an end face of one or more stator teeth. These may advantageously have grooves on their outside facing the winding for guiding the coil wires of the winding (s). This insulating body can be pushed in the axial direction of the stator tooth or stator. However, it is also possible that the insulating body are molded onto the stator tooth or stator. They can be formed from a thermoplastic or thermosetting plastic.
In einer zweiten möglichen Ausführungsform ist die elektrische Isolierung durch eine Vergussmasse gebildet, welche mittels eines Spritzgussverfahrens um den Statorzahn bzw. aller Statorzähne des Stators gleichzeitig aufgebracht wird. Diese Vergussmasse kann aus einem Thermoplast oder Duroplast gebildet sein. Sofern außer der Vergussmasse keine weiteren Maßnahmen zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit der Isolierung vorgesehen sind, ist die Vergussmasse durch ein Duroplast mit einer Wärmeleitfähigkeit von größer 1 W/mK, bevorzugt größer 5 W/mK, gebildet.In a second possible embodiment, the electrical insulation is formed by a potting compound, which is applied by means of an injection molding process to the stator tooth or all stator teeth of the stator simultaneously. This potting compound may be formed of a thermoplastic or thermosetting plastic. If, apart from the potting compound, no further measures are provided to increase the thermal conductivity of the insulation, the potting compound is formed by a thermoset having a thermal conductivity of greater than 1 W / mK, preferably greater than 5 W / mK.
Vorteilhaft kann bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen an mindestens einer Längsseite eines oder aller Polkerne jeweils mindestens ein, insbesondere festes und formstabiles, Wärmeleitelement, insbesondere in Form einer Platte, anliegen. Jedes Wärmeleitelement kann dabei in einer für es vorgesehenen, insbesondere fensterartigen, Ausnehmung der elektrischen Isolierung, welche durch aufgeschobene Isolierkörper oder eine Spritzgussmasse gebildet ist, einliegen. Vorteilhaft kann das Wärmeleitelement eine Wärmeleitfähigkeit von größer 5 W/mK aufweisen.Advantageously, at least one, in particular solid and dimensionally stable, heat-conducting element, in particular in the form of a plate, abut against at least one longitudinal side of one or all of the pole cores in the two embodiments described above. Each heat-conducting element can in this case be inserted in a recess provided for it, in particular window-like, of the electrical insulation, which is formed by pushed-on insulating bodies or an injection molding compound. Advantageously, the heat-conducting element can have a thermal conductivity of greater than 5 W / mK.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Wärmeleitelemente in axialer Richtung zwischen zwei Isolierkörpern angeordnet sind, welche jeweils in axialer Richtung auf die Stirnseiten des Statorzahns bzw. Stators aufgeschoben auf die Stirnseiten aufgespritzt sind. Dabei können sich die Isolierkörper zur Bildung eines Fensters zur Aufnahme des Wärmeleitelementes axial entlang des Wärmeleitelementes erstrecken, derart, dass sich die beiden auf gegenüberliegenden Stirnseiten angeordneten Isolierkörper berühren. Bei dieser Ausführungsform weist zumindest das Wärmeleitelement eine Wärmeleitfähigkeit von größer 5 W/mK auf.However, it is also possible that the heat-conducting elements are arranged in the axial direction between two insulating bodies, which are each injected in the axial direction on the end faces of the stator tooth or stator sprayed onto the end faces. In this case, the insulating body to form a window for receiving the heat-conducting element may extend axially along the heat-conducting element, such that touch the two disposed on opposite end faces insulator. In this embodiment, at least the heat-conducting element has a thermal conductivity of greater than 5 W / mK.
Die Wärmeleitelemente liegen vorteilhaft unmittelbar an einem möglichst großen Teil der Seitenfläche oder der ganzen Längsseite des Polkerns an und können aus Keramik oder auf Keramikbasis gefertigt sein.The heat-conducting elements are advantageously located directly on as large a part of the side surface or the entire longitudinal side of the pole core and can be made of ceramic or ceramic-based.
Vorteilhaft kann das Wärmeleitelement eine größere Dicke aufweisen als der angrenzende Wandbereich des Isolierkörpers bzw. der Isolierung, so dass sichergestellt ist, dass das Wärmeleitelement in gutem Kontakt mit den Spulendrähten der Wicklung(en) ist.Advantageously, the heat-conducting element can have a greater thickness than the adjacent wall region of the insulating body or of the insulation, so that it is ensured that the heat-conducting element is in good contact with the coil wires of the winding (s).
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn die der Wicklung zugewandte Seite des Wärmeleitelementes der Kontur der Wicklung angepasst ist, z.B. im Querschnitt konkav oder konvex und/oder mit Rillen versehen, ausgebildet ist, so dass möglichst alle außen liegenden Spulendrähte der angrenzenden Wicklung(en) an dem Wärmeleitelement mit möglichst großer Fläche anliegen und damit ein bestmöglicher Wärmeübergang gewährleistet ist. It is also advantageous if the side of the heat-conducting element facing the winding is adapted to the contour of the winding, for example being concave or convex and / or grooved in cross-section, so that as far as possible all external coil wires of the adjacent winding (s) are formed the heat conduction element with the largest possible area and thus ensure the best possible heat transfer is guaranteed.
Es versteht sich von selbst, dass der zuvor beschriebene Statorzahn ein Statorzahn eines Außenstators oder eines Innenstators sein kann.It goes without saying that the stator tooth described above can be a stator tooth of an external stator or an internal stator.
Ebenso wird ein Stator beansprucht, welcher mehrere zuvor beschriebene Statorzähne aufweist. Dabei können die Statorzähne selbstverständlich, wie aus dem Stand der Technik bekannt geblecht ausgebildet sein. Zudem können sie über einen inneren Ring (Innenstator) bzw. äußeren Ring (Außenstator) mit einander in Verbindung sein. Sie können dabei mit dem Ring einstückig ausgebildet oder mit ihrem Polkern auf den Ring axial aufgeschoben und in radialer Richtung formschlüssig gehalten sein.Likewise, a stator is claimed which has a plurality of stator teeth described above. Of course, the stator teeth can be formed as known from the prior art. In addition, they can be connected to each other via an inner ring (inner stator) or outer ring (outer stator). They can be integrally formed with the ring or pushed axially with its pole core on the ring and held in a form-fitting manner in the radial direction.
Der erfindungsgemäße Stator kann axial stirnseitige Isolierkörper aufweisen, welche mehrere oder alle Statorzähne des Stators stirnseitig entsprechend der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umgreifen. Es ist jedoch ebenso möglich, dass die elektrische Isolierung mittels einer Spritzgussmasse (zweite mögliche Ausführungsform) gebildet ist, wobei die Spritzgussmasse ein Duroplast oder ein Thermoplast sein kann und zumindest die Polkerne vollständig oder mit Ausnahme von Ausnehmungen zur Aufnahme von Wärmeleitelementen umschließen.The stator according to the invention may have axially end-side insulating body, which engage around several or all stator teeth of the stator end side according to the first embodiment described above. However, it is also possible that the electrical insulation by means of an injection molding compound (second possible embodiment) is formed, wherein the injection molding compound may be a thermosetting plastic or a thermoplastic and enclose at least the pole cores completely or with the exception of recesses for receiving heat conducting elements.
Dabei bilden zwei benachbarte Statorzähne zwischen sich jeweils eine Wicklungsnut, deren Nutgrund durch die Wandung des die Statorzähne miteinander verbindenden Rings gebildet ist. Die elektrische Isolierung kann dabei auch den Nutgrund der Wicklungsnuten bedecken. So können sich die zuvor beschriebenen stirnseitigen Isolierteile auch über den Nutgrund erstrecken. Es ist jedoch auch möglich, dass die die elektrische Isolierung bildende Spritzgussmasse den Nutgrund bedeckt und so die elektrische Isolierung bildet. Auch können gesonderte Einlegeteile, die sich axial entlang des Nutgrundes erstrecken und an diesem anliegen, vorgesehen sein. Diese können an ihrer der Wicklungsnut zugewandten Seite eine Form aufweisen, welche den angrenzenden Wicklungen angepasst ist, so dass deren außenliegenden Spulendrähte an dem Einlegeteil anliegen und ein guter Wärmeübergang erzielt wird.In this case, two adjacent stator teeth each form a winding groove whose groove base is formed by the wall of the stator teeth connecting ring. The electrical insulation can also cover the groove bottom of the winding grooves. Thus, the front-side insulating parts described above can also extend over the groove bottom. However, it is also possible that the injection molding compound forming the electrical insulation covers the groove base and thus forms the electrical insulation. Also, separate inserts, which extend axially along the groove bottom and abut against this, may be provided. These may have on their side facing the winding groove a shape which is adapted to the adjacent windings, so that their outer coil wires abut the insert and a good heat transfer is achieved.
Der Raum zwischen den Wicklungen in den Wicklungsnuten kann bei allen zuvor beschriebenen möglichen Ausführungsformen vorteilhaft zusätzlich mittels einer weiteren Vergussmasse vergossen sein, derart, dass keine Luft zwischen den Spulendrähten der Wicklungen mehr vorhanden ist. Diese Vergussmasse kann vorteilhaft eine Wärmeleitfähigkeit von größer 0,25 W/mK, bevorzugt größer 1,0 W/mK aufweisen.The space between the windings in the winding grooves can be cast advantageously in all the possible embodiments described above additionally by means of a further potting compound, such that no air between the coil wires of the windings longer exists. This potting compound may advantageously have a thermal conductivity of greater than 0.25 W / mK, preferably greater than 1.0 W / mK.
Durch den gezielten Einsatz von isolierenden Wärmeleitern für die erfindungsgemäßen Wärmeleitelemente, d.h. speziellen Materialien mit sehr guten Wärmeleiteigenschaften > 1 bis 100 W/mK und gleichzeitig hoher elektrischen Durchschlagfestigkeit >5 kV/mm (Platten, Stifte vorzugsweise aus Bor-Nitrid- oder anderen Keramiken, wie z.B. Aluminiumoxid oder -nitrid mit Wärmeleitwerten von bis zu 30 bis 100 W/mK und Siliziumcarbid von bis zu 130 W/mK) kann der Wärmetransport von den sich aufgrund der Kupferverluste erwärmenden Erregerspulen zum Stator optimiert werden. Alternativ kann ein Verbundmaterial aus einem Kunststoff-Compound mit Beimischungen von wärmeleitfähigem Material eingesetzt werden, wodurch beliebige Wärmeleiteigenschaften bei kostengünstiger Herstellbarkeit bei niedrigen Materialkosten ermöglicht werden. Diese Compounde werden vorteilhafterweise bei der Komplettumspritzung von Statoren oder Einzelzähnen verwendet. Hierdurch wir ein vorteilhafterweise ein möglichst geringes spezifisches Temperaturgefälle relativ zu den Motorverlusten ΔT/PV,Motor zwischen Wärmesenke und den Verlustquellen im Innenbereich des Motors erreicht.Through the targeted use of insulating heat conductors for the heat-conducting elements according to the invention, ie special materials with very good thermal conduction properties> 1 to 100 W / mK and at the same time high dielectric strength> 5 kV / mm (plates, pins preferably of boron-nitride or other ceramics, such as alumina or nitride with thermal conductivities of up to 30 to 100 W / mK and silicon carbide of up to 130 W / mK), the heat transfer can be optimized by the heating coil due to the copper losses exciting coils to the stator. Alternatively, a composite material made of a plastic compound with admixtures of thermally conductive material can be used, whereby any heat conduction properties at low cost manufacturability are made possible at low material costs. These compounds are advantageously used in the complete extrusion of stators or single teeth. In this way, we advantageously achieve the lowest possible specific temperature gradient relative to the engine losses ΔT / P V, the engine between the heat sink and the loss sources in the interior of the engine.
Durch die Erfindung wird vorteilhaft eine Verbreiterung des thermisch stabilen Leistungsbereichs des Elektromotors erreicht, da die Bauteile des Elektromotors nur bis zu einer jeweiligen maximalen Betriebstemperatur zugelassen sind. So können Erregerspulen in der Regel bis 200 °C sowie Permanentmagnete des Rotors bei magnetischem Gegenfeld bis max. 160 °C betrieben werden. Wird das Temperaturgefälle zwischen Wärmesenke und Verlustquelle durch sehr gute Wärmeleitung optimiert, reduzieren sich zum einem die Kupferverluste, da der Kupferwiderstand mit Temperatur abnimmt und zum anderen kann der Elektromotor mit höheren Strömen betrieben werden oder alternativ bei gleicher Leistung durch bessere Wärmeabfuhr weniger Kupfer eingesetzt werden. Weniger Kupfer reduziert das Gewicht sowie die Herstellkosten. Auch kann im Sinne der Kostenoptimierung auf teure Statorblechpakete, z.B. mit 0,1 - 0,2 mm Blechdicke verzichtet werden, wenn die höheren Verluste durch entsprechende Wärmeleitung optimiert werden.As a result of the invention, a broadening of the thermally stable power range of the electric motor is advantageously achieved since the components of the electric motor are only permitted up to a respective maximum operating temperature. Thus, excitation coils can usually up to 200 ° C and permanent magnets of the rotor in magnetic opposing field to max. 160 ° C are operated. If the temperature gradient between the heat sink and the loss source is optimized by very good heat conduction, the copper losses are reduced, since the copper resistance decreases with temperature and, secondly, the electric motor can be operated at higher currents or, alternatively, less copper can be used with the same output due to better heat dissipation. Less copper reduces weight and manufacturing costs. Also, in terms of cost optimization, expensive stator laminations, e.g. be dispensed with 0.1 - 0.2 mm sheet thickness, if the higher losses are optimized by appropriate heat conduction.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.Hereinafter, possible embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.
Es zeigen:
-
1 : Statorzahn mit Isolierfolie typischerweise aus Kapton, nach dem Stand der Technik; -
2a : perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Statorzahns mit zwei stirnseitigen Isolierkörpern und axial dazwischen angeordnetem Wärmeleitelement; -
2b : eine Querschnittsdarstellung durch den Statorzahn gem.2a im Bereich eines Isolierkörpers; -
2c und 2d : Seitenansichten auf den Isolierkörper; -
2e : Seitenansicht und Querschnittsdarstellung durch ein Wärmeleitelement; -
3 : Statorzahn wie in1b , wobei jedoch die stirnseitigen Isolierkörper über die gesamte axiale Länge des Statorzahns mit möglichst kleiner Trennfuge bedecken und zusammen jeweils eine fensterartige Ausnehmung für die Aufnahme eines Wärmeleitelementes an mindestens einer Polkernlängsseite bilden. -
4 : erfindungsgemäßer Statorzahn mit einer umspritzten Isolierung, welche an jeder Polkernlängsseite zwei Ausnehmungen zur Aufnahme von jeweils einem Wärmeleitelement bildet; -
5 : erfindungsgemäßer Statorzahn mit einer umspritzten Isolierung aus einem Duroplast mit einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit; -
6 : vier mögliche Ausführungsformen eines Stators, wobei jeweils in einem Quadranten A bis D eine mögliche Ausführungsform eines Stators dargestellt ist.
-
1 : Stator tooth with insulating film typically made of Kapton, according to the prior art; -
2a : perspective view of a stator tooth according to the invention with two end-side insulating bodies and axially interposed heat conducting element; -
2 B a cross-sectional view through the stator tooth acc.2a in the region of an insulating body; -
2c and2d : Side views of the insulating body; -
2e : Side view and cross-sectional view through a heat conducting element; -
3 : Stator tooth like in1b However, wherein the end-side insulating body over the entire axial length of the stator tooth cover with the smallest possible parting line and together each form a window-like recess for receiving a heat conducting element on at least one Polkernlängsseite. -
4 : Statorzahn according to the invention with an overmolded insulation, which forms two recesses on each Polkernlängsseite for receiving in each case a heat conducting element; -
5 : Stator tooth according to the invention with an overmoulded insulation made of a thermoset with a material with good thermal conductivity; -
6 Four possible embodiments of a stator, wherein in each case in a quadrant A to D, a possible embodiment of a stator is shown.
Die
Die
Wie in
Jeder Isolierkörper weist einen stirnseitigen Bereich
Die
Die
Die
Bei den Ausführungsformen der
Alternativ kann der Statorzahn, wie in
Weiterhin kann der Statorzahn, wie in
Bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen ist es sinnvoll, nach dem Wickelprozess den Stator zu vergießen bzw. zu verträufeln, um Lufteinschlüsse zwischen den Kupferdrähten und an der spulennahen Statorisolation möglichst vollständig zu vermeiden und somit den thermischen Übergang zwischen Erregerspule und Stator weiter zu optimieren. Als Vergussmaterial kann sinnvollerweise ein Material mit akzeptablen Wärmeleiteigenschaften eingesetzt werden, mit einem spezifischen Leitwert von 0,25 - 1 W/mK. Ein Vergussmaterial auch mit moderaten Wärmeleiteigenschaften ist immer Faktor
Die
Im Quadranten A ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der der gesamte Stator
Im Quadranten
Die Wärmeleitelemente sind dicker als die Isolierung und vorzugsweise konvex ausgebildet.The heat-conducting elements are thicker than the insulation and preferably convex.
In den Quadranten
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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