DE102018003353A1

DE102018003353A1 - Electric machine for a motor vehicle, in particular for a passenger car

Info

Publication number: DE102018003353A1
Application number: DE102018003353.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Windel; Rainer Boehnke
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-04-25
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine (10) für einen Kraftwagen, mit wenigstens einer Wicklung (14), welche zumindest einen Wickelkopf (16) aufweist, und mit einer Kühleinrichtung (18), mittels welcher der Wickelkopf (16) mit einem Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes (16) versorgbar ist, wobei die Kühleinrichtung (18) eine zum Kühlen von dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführender Luft ausgebildete Kompressionskältemaschine (20) umfasst, welche einen von einem elektrisch nicht-leitenden Kältemittel zum Kühlen der Luft durchströmbaren Kältemittelkreislauf (22) aufweist, wobei das Kältemittel als das Fluid ausgebildet ist.

The invention relates to an electric machine (10) for a motor vehicle, comprising at least one winding (14) which has at least one winding head (16) and a cooling device (18) by means of which the winding head (16) is provided with a fluid for cooling the winding head (16) can be supplied, wherein the cooling device (18) comprises a compression refrigerating machine (20) designed for cooling air to be supplied from the interior of the motor vehicle, which has a refrigerant circuit (22) through which an electrically nonconducting refrigerant for cooling the air can flow wherein the refrigerant is formed as the fluid.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff von Patentanspruch 1, 2, beziehungsweise 3.The invention relates to an electric machine for a motor vehicle, in particular for a passenger car, according to the respective preamble of claim 1, 2, and 3, respectively.

Eine solche elektrische Maschine für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, ist beispielsweise bereits aus der DE 10 2013 204 766 A1 bekannt. Die elektrische Maschine weist wenigstens eine Wicklung mit zumindest einen Wickelkopf auf. Außerdem ist eine Kühleinrichtung vorgesehen, mittels welcher der Wickelkopf mit einem Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes versorgbar ist.Such an electric machine for a motor vehicle, in particular for a passenger car, for example, already from the DE 10 2013 204 766 A1 known. The electric machine has at least one winding with at least one winding head. In addition, a cooling device is provided, by means of which the winding head can be supplied with a fluid for cooling the winding head.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte Kühlung des Wickelkopfes realisierbar ist.Object of the present invention is to develop an electric machine of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous cooling of the winding head can be realized.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2, sowie durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an electric machine having the features of patent claim 1, by an electric machine having the features of claim 2, and by an electric machine having the features of patent claim 3. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine elektrische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders vorteilhafte, gezielte, effiziente und effektive Kühlung des Wickelkopfes realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühleinrichtung eine zum Kühlen von Luft, die dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführen ist, ausgebildete Kompressionskältemaschine umfasst, welche auch als Klimatisierungseinrichtung oder Klimaanlage bezeichnet wird. Die Kompressionskältemaschine weist einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf auf, wobei die dem Innenraum zuzuführende Luft mittels des Kältemittels gekühlt werden kann. Hierzu wird das Kältemittel beispielsweise mittels wenigstens eines in dem Kältemittelkreislauf angeordneten Verdampfers verdampft, wodurch das Kältemittel Wärme aufnehmen kann. Der Verdampfer fungiert als Wärmetauscher, sodass über den Verdampfer ein Wärmeübergang von der dem Innenraum zuzuführenden und den Verdampfer umströmenden Luft an das den Verdampfer durchströmende Kältemittel erfolgen kann. Hierdurch wird die dem Innenraum zuzuführende Luft gekühlt. Dabei ist das Kältemittel elektrisch nicht-leitend ausgebildet, wobei erfindungsgemäß das Kältemittel als das Fluid verwendet wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Fluid, mit welchem der Wickelkopf versorgbar ist, um den Wickelkopf dadurch zu kühlen, das Kältemittel beziehungsweise zumindest ein Teil des Kältemittels der Kompressionskältemaschine ist. Unter dem Merkmal, dass der Wickelkopf mit dem Fluid versorgbar ist, um den Wickelkopf mittels des Fluids beziehungsweise mittels des Kältemittels zu kühlen, ist insbesondere zu verstehen, dass das Fluid beziehungsweise das Kältemittel den Wickelkopf direkt an- und umströmen und somit direkt berühren beziehungsweise kontaktieren kann, sodass ein besonders effektiver und effizienter Wärmeübergang von dem Wickelkopf an das Kältemittel erfolgen kann. Hierdurch kann der Wickelkopf besonders gut gekühlt werden.To further develop an electric machine specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly advantageous, targeted, efficient and effective cooling of the winding head can be realized, it is provided according to the invention that the cooling means for cooling air, the interior of the To be supplied to the motor vehicle includes trained compression refrigeration machine, which is also referred to as air conditioning or air conditioning. The compression refrigerating machine has a refrigerant circuit through which a refrigerant can flow, wherein the air to be supplied to the interior can be cooled by means of the refrigerant. For this purpose, the refrigerant is evaporated, for example by means of at least one evaporator arranged in the refrigerant circuit, whereby the refrigerant can absorb heat. The evaporator acts as a heat exchanger, so that via the evaporator, a heat transfer from the air to be supplied to the interior and the air flowing around the evaporator to the refrigerant flowing through the evaporator can take place. As a result, the air to be supplied to the interior is cooled. In this case, the refrigerant is electrically non-conductive, wherein according to the invention, the refrigerant is used as the fluid. In other words, it is inventively provided that the fluid with which the winding head can be supplied to cool the winding head thereby, the refrigerant or at least a portion of the refrigerant of the compression refrigeration machine is. Under the feature that the winding head can be supplied with the fluid to cool the winding head by means of the fluid or by means of the refrigerant, is to be understood in particular that the fluid or the refrigerant directly to the winding head and flow around and thus touch or contact directly can, so that a particularly effective and efficient heat transfer from the winding head to the refrigerant can take place. As a result, the winding overhang can be cooled particularly well.

Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass in der beispielsweise als Statorwicklung ausgebildeten Wicklung und insbesondere an deren Wickelkopf besonders hohe Temperaturen entstehen können, insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine als Elektromotor zum elektrischen Antreiben des Kraftwagens verwendet wird. In dem Wickelkopf können lokal sehr hohe Temperaturen von bis zu 180 Grad Celsius und temporär sogar von bis zu 210 Grad Celsius entstehen. Dies hat einen Einfluss auf die Dauerleistung. Gelingt es, den Wickelkopf zu kühlen und somit dessen Temperatur gering zu halten, können höhere Dauerleistungen erzielt werden. Außerdem kann ein besonders guter Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erzielt werden.The invention is based in particular on the finding that particularly high temperatures can occur in the winding formed, for example, as a stator winding and in particular at its winding head, in particular when the electric machine is used as an electric motor for electrically driving the motor vehicle. The winding head can generate locally very high temperatures of up to 180 degrees Celsius and temporarily even up to 210 degrees Celsius. This has an influence on the continuous performance. If it is possible to cool the winding head and thus keep its temperature low, higher continuous outputs can be achieved. In addition, a particularly good efficiency of the electrical machine can be achieved.

Bei herkömmlichen Nasslaufkonzepten wird der Wickelkopf durch Öl aus der elektrischen Maschine, insbesondere aus deren Rotor, gekühlt. Der Öldruck wird durch die Fliehkraft des rotierenden Rotors bewirkt. Nachteile sind vor allem die undefinierte Ölzuführung, die geringe Durchflussmenge, der geringe Druck, Verlackung und Verkokung aufgrund zu hoher thermischer Belastung des beispielsweise als Getriebeöl ausgebildeten Öls. Außerdem ist es denkbar, elektrische Maschinen beziehungsweise elektrische Motoren mittels Wasser zu kühlen, welches einen Wasser-Kühlmantel durchströmt. Hierbei kann jedoch der Wickelkopf nicht oder nicht direkt gekühlt werden.In conventional wet running concepts, the winding overhang is cooled by oil from the electric machine, in particular from its rotor. The oil pressure is caused by the centrifugal force of the rotating rotor. Disadvantages are above all the undefined oil supply, the low flow, the low pressure, laking and coking due to high thermal load of trained example as a transmission oil oil. In addition, it is conceivable to cool electrical machines or electric motors by means of water, which flows through a water-cooling jacket. In this case, however, the winding head can not be cooled or not directly.

Die zuvor genannten Nachteile und Probleme können nun mittels der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine vermieden werden. Durch die gezielte Kühlung des Wickelkopfes kann die dort entstehende Wärme lokal abgeführt beziehungsweise reduziert werden. Dies führt zu einer effizienteren Kühlung, wodurch sich die Dauerleistung erhöht. Außerdem wird durch die dadurch erzielte Materialschonung die Lebensdauer der verwendeten Werkstoffe erhöht. Der bisherige Nasslauf, bei welchem beispielsweise eine Öleinspritzung im Inneren des Rotors vorgesehen ist, kann dadurch vermieden werden. Hohe Schleppverluste und eine hohe thermische Ölbeanspruchung können vermieden werden, was insbesondere vor dem Hintergrund vorteilhaft ist, dass bislang kein Ölprodukt verfügbar ist, das zur Motor-, Getriebe- und Ölkühlung in einem elektrischen Antriebssystem verwendet werden kann.The aforementioned disadvantages and problems can now be avoided by means of the electric machine according to the invention. The targeted cooling of the winding head, the resulting heat can be dissipated locally or reduced. This leads to a more efficient cooling, which increases the continuous power. In addition, the material conservation achieved thereby increases the life of the materials used. The previous wet run, in which, for example, an oil injection is provided in the interior of the rotor, can be avoided. High drag losses and high thermal oil stress can be avoided which is particularly advantageous against the background that so far no oil product is available, which can be used for engine, transmission and oil cooling in an electric drive system.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der beispielsweise ohnehin vorgesehene und somit bestehende und auch als Klimakreislauf bezeichnete Kältemittelkreislauf verwendet werden kann, um die elektrische Maschine, insbesondere deren Wickelkopf, zu kühlen. Eine zusätzliche Kühleinrichtung wird somit nicht benötigt. Insbesondere wird das ohnehin vorgesehene und somit bestehende Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf verwendet, um den Wickelkopf, insbesondere direkt, zu kühlen, sodass eine effektive und effiziente Kühlung darstellbar ist.A further advantage of the invention is that the refrigerant circuit provided, for example, which is provided in any case and thus existing and which is also designated as an air conditioning circuit, can be used to cool the electric machine, in particular its winding overhang. An additional cooling device is thus not needed. In particular, the already provided and thus existing refrigerant from the refrigerant circuit is used to cool the winding head, in particular directly, so that an effective and efficient cooling can be displayed.

Um eine elektrische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders effektive und effiziente Kühlung des Wickelkopfes realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kühleinrichtung eine zum Kühlen von dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführender Luft ausgebildete Kompressionskältemaschine umfasst, welche einen von dem Kältemittel zum Kühlen der Luft durchströmbaren Kältemittelkreislauf und einen in dem Kältemittelkreislauf angeordneten und zum Komprimieren des Kältemittels ausgebildeten Klimakompressor aufweist. Der Kältemittelkompressor wird auch als Kältemittelkompressor, als Verdichter oder als Kompressor bezeichnet und ist von einem Klimakompressoröl zum Schmieren des Klimakompressors durchströmbar. Dabei ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Klimakompressoröl als das Fluid ausgebildet ist. Mit anderen Worten wird das Klimakompressoröl beziehungsweise zumindest ein Teil des Klimakompressoröls als das Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes verwendet. Somit ist es vorgesehen, das ohnehin vorgesehene und somit ohnehin bestehende Klimakompressoröl zum Kühlen des Wickelkopfes zu verwenden, sodass ein weiterer Ölkreislauf vermieden werden kann. Insbesondere können mittels der Erfindung lokale Hotspots in der Wicklung der elektrischen Maschine gekühlt beziehungsweise vermieden werden, sodass eine besonders hohe Dauerleistung und ein besonders hoher Wirkungsgrad der elektrischen Maschine realisiert werden können.In order to develop an electric machine specified in the preamble of claim 2 type such that a particularly effective and efficient cooling of the winding head can be realized, it is according to the invention provided that the cooling device comprises a designed for cooling of the interior of the motor vehicle to be supplied compression refrigerating machine, which has a refrigerant circuit through which the refrigerant can flow for cooling the air, and a climate compressor arranged in the refrigerant circuit and designed to compress the refrigerant. The refrigerant compressor is also referred to as a refrigerant compressor, as a compressor or as a compressor and can be flowed through by an air compressor oil for lubricating the air conditioning compressor. It is inventively provided that the air compressor oil is formed as the fluid. In other words, the air conditioning compressor oil or at least a part of the air conditioning compressor oil is used as the fluid for cooling the winding head. Thus, it is envisaged to use the already provided and therefore already existing air compressor oil for cooling the winding head, so that a further oil circuit can be avoided. In particular, local hotspots in the winding of the electrical machine can be cooled or avoided by means of the invention, so that a particularly high continuous power and a particularly high efficiency of the electrical machine can be realized.

Um eine elektrische Maschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 3 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders effiziente und effektive und somit eine besonders vorteilhafte Kühlung des Wickelkopfes realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehene, dass die Kühleinrichtung eine zum Kühlen von dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführender Luft ausgebildete Kompressionskältemaschine aufweist, welche einen von einem Kältemittel zum Kühlen der Luft durchströmbaren Kältemittelkreislauf aufweist, wobei die mittels der Kompressionskältemaschine zu kühlende beziehungsweise gekühlte Luft das Fluid ist. Mit anderen Worten wird als das Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes zumindest ein Teil der Luft verwendet, die mittels der Kompressionskältemaschine gekühlt wird beziehungsweise gekühlt werden kann. Somit ist es beispielsweise erfindungsgemäß vorgesehen, einen ersten Teil der mittels der Kompressionskältemaschine gekühlten Luft dem Innenraum zuzuführen und somit in den Innenraum einzuleiten, um dadurch den Innenraum zu klimatisieren beziehungsweise zu temperieren. Ein von dem ersten Teil unterschiedlicher zweiter Teil der mittels der Kompressionskältemaschine gekühlten Luft wird beispielsweise als das Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes verwendet und somit dem Wickelkopf zugeführt. Der zweite Teil kann dann beispielsweise den Wickelkopf direkt an- und umströmen, wodurch der Wickelkopf besonders effektiv und effizient gekühlt werden kann. Auch hierbei wird der bestehende Klimakreislauf des Kraftwagens verwendet, um den Wickelkopf zu kühlen. Eine zusätzliche Kühleinrichtung kann somit vermieden werden. Ferner kann ein zusätzlicher, weiterer Wärmetauscher vermieden werden, sodass die Teileanzahl und das Gewicht, die Kosten und der bauraumbedarf besonders gering gehalten werden können.In order to develop an electric machine specified in the preamble of claim 3 type such that a particularly efficient and effective and thus a particularly advantageous cooling of the winding head can be realized, it is inventively provided that the cooling device to be supplied for cooling of the interior of the motor vehicle Air-trained compression refrigerating machine, which has a flow-through of a refrigerant for cooling the air refrigerant circuit, wherein the means of the compression refrigeration machine to be cooled or cooled air is the fluid. In other words, as the fluid for cooling the winding head at least a part of the air is used, which is cooled by the compression refrigeration machine or can be cooled. Thus, it is provided according to the invention, for example, to supply a first part of the cooled by means of the compression chiller air to the interior and thus to introduce into the interior, thereby to air-condition the interior or to temper. A different from the first part of the second part of the cooled by the compression chiller air is used for example as the fluid for cooling the winding head and thus fed to the winding head. The second part can then, for example, the winding head directly on and flow around, whereby the winding head can be cooled particularly effectively and efficiently. Again, the existing air conditioning circuit of the motor vehicle is used to cool the winding head. An additional cooling device can thus be avoided. Furthermore, an additional, further heat exchanger can be avoided, so that the number of parts and the weight, the cost and space requirements can be kept particularly low.

Bei einem weiteren, unabhängigen Aspekt der Erfindung kann die Kühleinrichtung eine zum Kühlen von dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführender Luft ausgebildete Kompressionskältemaschine aufweisen, welche einen von einem Kältemittel zum Kühlen der Luft durchströmbaren Kältemittelkreislauf aufweist. Dabei umfasst die Kühleinrichtung darüber hinaus wenigstens einen Wärmetauscher, welcher in dem Kältemittelkreislauf angeordnet und demzufolge von dem Kältemittel durchströmbar ist. Außerdem umfasst die Kühleinrichtung einen Kühlkreislauf, wobei der zuvor genannte Wärmetauscher in dem Kühlkreislauf angeordnet ist. Der Kühlkreislauf ist von dem Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes durchströmbar, sodass der Wärmetauscher von dem Kältemittel und von dem Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes durchströmbar ist. Dabei ist beispielsweise der Wickelkopf in dem Kühlkreislauf angeordnet, sodass der Wickelkopf mit dem den Kühlkreislauf durchströmenden Fluid versorgbar ist. Das Fluid kann ein Gas oder aber eine Flüssigkeit sein. Der Wärmetauscher wird für einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Fluid genutzt. Mit anderen Worten kann über den Wärmetauscher ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Fluid erfolgen. Insbesondere kann Wärme von dem den Wärmetauscher durchströmenden Fluid über den Wärmetauscher an das den Wärmetauscher durchströmende Kältemittel erfolgen, wodurch das Fluid gekühlt wird. In der Folge kann das Fluid den Wickelkopf besonders effektiv und effizient kühlen. Auch bei diesem Aspekt wird der Kältemittelkreislauf genutzt, um eine effektive und effiziente Kühlung des Wickelkopfes zu realisieren. Hierbei wird der Kältemittelkreislauf auch zum Kühlen des Wickelkopfes genutzt, indem das Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes über den Wärmetauscher mittels des Kühlmittels gekühlt wird.In a further, independent aspect of the invention, the cooling device may have a compression refrigerating machine, which is designed to cool the interior of the motor vehicle, and which has a refrigerant circuit through which a refrigerant for cooling the air can flow. In this case, the cooling device further comprises at least one heat exchanger, which is arranged in the refrigerant circuit and consequently can be flowed through by the refrigerant. In addition, the cooling device comprises a cooling circuit, wherein the aforementioned heat exchanger is arranged in the cooling circuit. The cooling circuit can be traversed by the fluid for cooling the winding head, so that the heat exchanger can be flowed through by the refrigerant and by the fluid for cooling the winding head. In this case, for example, the winding head is arranged in the cooling circuit, so that the winding head can be supplied with the fluid flowing through the cooling circuit. The fluid may be a gas or a liquid. The heat exchanger is used for heat exchange between the refrigerant and the fluid. In other words, a heat exchange between the refrigerant and the fluid can take place via the heat exchanger. In particular, heat can pass from the fluid flowing through the heat exchanger via the heat exchanger to the refrigerant flowing through the heat exchanger, whereby the fluid is cooled. As a result, the fluid can cool the winding head particularly effectively and efficiently. Also in this aspect of the Refrigerant circuit used to realize an effective and efficient cooling of the winding head. In this case, the refrigerant circuit is also used for cooling the winding head by the fluid for cooling the winding over the heat exchanger by means of the coolant is cooled.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform:
2 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
3 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der elektrischen Maschine gemäß einer dritten Ausführungsform.

The drawing shows in:

1 a schematic representation of an electrical machine according to the invention according to a first embodiment:
2 a schematic representation of the electrical machine according to a second embodiment; and
3 a schematic representation of the electrical machine according to a third embodiment.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung eine elektrische Maschine 10 für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen. Der Kraftwagen ist mittels der elektrischen Maschine 10 elektrisch antreibbar, sodass der Kraftwagen beispielsweise als Hybridfahrzeug oder aber als Elektrofahrzeug, insbesondere als batterieelektrisches Fahrzeug (BEV) ausgebildet ist. Hierzu ist die elektrische Maschine 10 in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor (E-Motor) betreibbar. Die elektrische Maschine 10 umfasst beispielsweise einen in 1 ausschnittsweise erkennbaren Stator 12 und einen in 1 nicht dargestellten Rotor, welcher um eine Drehachse relativ zu dem Stator 12 drehbar ist. Beispielsweise ist der Rotor von dem Stator 12 antreibbar und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Stator 12 drehbar. Die elektrische Maschine 10 weist dabei wenigstens eine Wicklung 14 mit zumindest einem Wickelkopf 16 auf. Insbesondere umfasst die elektrische Maschine 10 mehrere Wicklungen mit jeweils zumindest einem Wickelkopf, sodass mehrere Wickelköpfe der elektrischen Maschine 10 vorgesehen sind. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wicklung 14 eine Wicklung des Stators 12, sodass die Wicklung 14 eine Statorwicklung ist. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der elektrischen Maschine 10. 1 shows a detail of a schematic representation of an electric machine 10 for a motor vehicle, in particular for a passenger car. The car is by means of the electric machine 10 electrically driven, so that the motor vehicle, for example, as a hybrid vehicle or as an electric vehicle, in particular as a battery electric vehicle (BEV) is formed. This is the electrical machine 10 in an engine operation and thus as an electric motor (electric motor) operable. The electric machine 10 includes, for example, an in 1 partially recognizable stator 12 and one in 1 not shown rotor, which about an axis of rotation relative to the stator 12 is rotatable. For example, the rotor is from the stator 12 drivable and thereby about the axis of rotation relative to the stator 12 rotatable. The electric machine 10 has at least one winding 14 with at least one winding head 16 on. In particular, the electric machine comprises 10 several windings, each with at least one winding head, so that several winding heads of the electric machine 10 are provided. At the in 1 The embodiment shown is the winding 14 a winding of the stator 12 so the winding 14 a stator winding is. 1 shows a first embodiment of the electric machine 10 ,

Darüber hinaus ist eine Kühleinrichtung 18 vorgesehen, mittels welcher der Wickelkopf 16 mit einem Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes 16 versorgbar ist. Das Fluid kann den Wickelkopf 16 beispielsweise direkt an- und umströmen und somit direkt berühren, sodass ein besonders effizienter und effektiver Wärmeübergang von dem Wickelkopf 16 an das Fluid erfolgen kann, in der Folge können besonders hohe Wärmemengen mittels des Fluids von dem Wickelkopf 16 abtransportiert werden, sodass der Wickelkopf 16 effektiv und effizient gekühlt werden kann.In addition, a cooling device 18 provided, by means of which the winding head 16 with a fluid for cooling the winding head 16 is available. The fluid can be the winding head 16 For example, directly on and flow around and thus touch directly, so that a particularly efficient and effective heat transfer from the winding head 16 can be done to the fluid, as a result, particularly high amounts of heat by means of the fluid from the winding head 16 be removed, so that the winding head 16 can be cooled effectively and efficiently.

Um nun den Wickelkopf 16 besonders vorteilhaft kühlen zu können, umfasst die Kühleinrichtung 18 eine Kompressionskältemaschine 20, welche auch als Klimaanlage oder Klimatisierungseinrichtung bezeichnet wird. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist mittels der Kompressionskältemaschine 20 Luft, die dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführen ist, zu kühlen. Mit anderen Worten kann mittels der Kompressionskältemaschine 20 die dem Innenraum zuzuführende Luft gekühlt werden, wodurch der Innenraum besonders vorteilhaft temperiert, insbesondere gekühlt, werden kann.To now the winding head 16 To be able to cool particularly advantageously comprises the cooling device 18 a compression chiller 20 , which is also referred to as air conditioning or air conditioning device. As will be explained in more detail below, by means of the compression refrigeration machine 20 Air to be supplied to the interior of the motor vehicle to cool. In other words, by means of the compression refrigeration machine 20 the air to be supplied to the interior to be cooled, whereby the interior temperature particularly advantageous tempered, in particular cooled, can be.

Hierzu umfasst die Kompressionskältemaschine 20 einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf 22, welcher auch als Klimakreis oder Klimakreislauf bezeichnet wird. In dem Kältemittelkreislauf 22 sind ein auch als Kältemittelverdichter, Verdichter oder Kompressor bezeichneter Klimakompressor 24 zum Fördern und Verdichten beziehungsweise Komprimieren des Kältemittels, ein beispielsweise als Radlaufkondensator ausgebildeter erster Kondensator 26 zum Kondensieren des Kältemittels, ein beispielsweise als Zentralkondensator ausgebildeter zweiter Kondensator 28 zum Kondensieren des Kältemittels, ein Verdampfer 30 zum Verdampfen des Kältemittels, ein Kältemittelsammler 32 und ein als Kältemittelkondensator ausgebildeter dritter Kondensator 34 zum Kondensieren des Kältemittels angeordnet.This includes the compression refrigeration machine 20 a refrigerant circuit through which a refrigerant can flow 22 , which is also referred to as climate cycle or climate cycle. In the refrigerant circuit 22 are also referred to as a refrigerant compressor, compressor or compressor air compressor 24 for conveying and compressing or compressing the refrigerant, for example, a first capacitor designed as a Radlaufkondensator 26 for condensing the refrigerant, a second condenser designed, for example, as a central condenser 28 for condensing the refrigerant, an evaporator 30 to evaporate the refrigerant, a refrigerant collector 32 and a third capacitor configured as a refrigerant condenser 34 arranged to condense the refrigerant.

Der auch als Kältemittelkompressor bezeichnete Klimakompressor 24 ist von einem einfach auch als Öl bezeichneten Klimakompressoröl zum Schmieren des Klimakompressors 24 durchströmbar. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass als das Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes 16 das Klimakompressoröl verwendet wird. Wie in 1 durch Doppelpfeile 36 veranschaulicht ist, kann das Klimakompressoröl dem Wickelkopf 16 zugeführt werden, sodass der Wickelkopf 16 mit dem Klimakompressoröl versorgt werden kann. Das Klimakompressoröl kann den Wickelkopf 16 direkt an- und umströmen und somit direkt berühren, wodurch der Wickelkopf 16 effektiv und effizient gekühlt werden kann. Insgesamt ist erkennbar, dass der Klimakreislauf verwendet wird, um den Wickelkopf 16 zu kühlen, wodurch eine zusätzliche Kühlperipherie vermieden werden kann.The also referred to as a refrigerant compressor air compressor 24 is from an air compressor oil, simply referred to as oil, for lubricating the air conditioning compressor 24 flow through. At the in 1 shown first embodiment, it is provided that as the fluid for cooling the winding head 16 the air conditioning compressor oil is used. As in 1 by double arrows 36 is illustrated, the air conditioning compressor oil the winding head 16 be supplied, so that the winding head 16 can be supplied with the air conditioning compressor oil. The air compressor oil can the winding head 16 directly on and around and thus directly touch, whereby the winding head 16 can be cooled effectively and efficiently. Overall, it can be seen that the air conditioning cycle is used to the winding head 16 to cool, whereby an additional cooling periphery can be avoided.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der elektrischen Maschine 10. Bei der zweiten Ausführungsform wird als das Fluid zum Kühlen des Wickelkopfes 16 die Luft beziehungsweise zumindest ein Teil der Luft verwendet, die mittels der Kompressionskältemaschine 20 zu kühlen ist beziehungsweise gekühlt wird. Wie in 2 durch Doppelpfeile 38 veranschaulicht ist, kann beispielsweise zumindest ein Teil der dem Innenraum zuzuführenden und mittels der Kompressionskältemaschine 20 gekühlten Luft abgezweigt und zu dem Wickelkopf 16 geführt werden, sodass die mittels der Kompressionskältemaschine 20 gekühlte Luft den Wickelkopf 16 direkt an- und umströmen kann. Auch hierdurch kann eine zusätzliche Kühlperipherie vermieden werden. 2 shows a second embodiment of the electric machine 10 , In the second embodiment, as the fluid for cooling the winding head 16 the air or at least a portion of the air used by means of the compression refrigeration machine 20 is to cool or is cooled. As in 2 by double arrows 38 is illustrated, for example, at least a portion of the interior to be supplied and by means of the compression refrigeration machine 20 cooled air branched off and to the winding head 16 be guided, so that by means of the compression refrigeration machine 20 cooled air the winding head 16 directly on and can flow around. This also allows an additional cooling periphery can be avoided.

Schließlich zeigt 3 eine dritte Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform umfasst die Kühleinrichtung 18 wenigstens oder genau einen Wärmetauscher 40, welcher beispielsweise in dem Kältemittelkreislauf 22 angeordnet ist. Ferner ist ein von dem Fluid durchströmbarer Kühlkreislauf 42, in welchem der Wärmetauscher 40 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 40 ist somit von dem Kältemittel und von dem Fluid durchströmbar, wobei über den Wärmetauscher 40 ein Wärmeübergang von dem Fluid an das Kältemittel erfolgen kann. Hierdurch wird das Fluid gekühlt, wodurch das Fluid, welches den Wickelkopf 16 direkt an- und umströmen kann, dem Wickelkopf 16 besonders effektiv und effizient kühlen kann. Als das Fluid können unterschiedliche Fluide wie Gase oder Flüssigkeiten verwendet werden.Finally shows 3 a third embodiment. In the third embodiment, the cooling device comprises 18 at least or exactly one heat exchanger 40 which, for example, in the refrigerant circuit 22 is arranged. Furthermore, a cooling circuit through which the fluid can flow is provided 42 in which the heat exchanger 40 is arranged. The heat exchanger 40 is thus permeable by the refrigerant and by the fluid, wherein via the heat exchanger 40 a heat transfer from the fluid to the refrigerant can take place. As a result, the fluid is cooled, whereby the fluid, which the winding head 16 directly on and can flow around the winding head 16 can cool particularly effectively and efficiently. As the fluid, various fluids such as gases or liquids may be used.

Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass als das Fluid das Kältemittel selbst verwendet wird. Somit wird beispielsweise zumindest ein Teil des den Kältemittelkreislauf 22 durchströmenden Kältemittels abgezweigt und dem Wickelkopf 16 zugeführt. In der Folge kann das Kältemittel den Wickelkopf 16 direkt an- und umströmen, wodurch der Wickelkopf mittels des ohnehin vorgesehenen Kältemittels effektiv und effizient gekühlt werden kann. Um elektrische Kurzschlüsse zu vermeiden, sind das Fluid und somit beispielsweise das Kältemittel beziehungsweise das Klimakompressoröl elektrisch nicht-leitend.Alternatively or additionally, it is provided that the refrigerant itself is used as the fluid. Thus, for example, at least part of the refrigerant circuit 22 branched through the refrigerant and the winding head 16 fed. As a result, the refrigerant can the winding head 16 directly on and flow around, whereby the winding head can be cooled effectively and efficiently by means of the already provided refrigerant. In order to avoid electrical short circuits, the fluid and thus for example the refrigerant or the air conditioning compressor oil are electrically non-conductive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: elektrische Maschineelectric machine
1212: Statorstator
1414: Wicklungwinding
1616: Wickelkopfwinding
1818: Kühleinrichtungcooling device
2020: KompressionskältemaschineCompression chiller
2222: KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
2424: Klimakompressorair compressor
2626: erster Kondensatorfirst capacitor
2828: zweiter Kondensatorsecond capacitor
3030: VerdampferEvaporator
3232: KältemittelsammlerRefrigerant collector
3434: dritter Kondensatorthird capacitor
3636: Doppelpfeildouble arrow
3838: Doppelpfeiledouble arrows
4040: Wärmetauscherheat exchangers
4242: KühlkreislaufCooling circuit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013204766 A1 [0002]

Claims

Electric machine (10) for a motor vehicle, having at least one winding (14), which has at least one winding head (16), and with a cooling device (18), by means of which the winding head (16) with a fluid for cooling the winding head (16 ), characterized in that the cooling device (18) comprises a compression refrigerating machine (20) designed to be cooled from the interior of the motor vehicle and having a refrigerant circuit (22) through which an electrically nonconducting refrigerant can flow for cooling the air, wherein the refrigerant is formed as the fluid.

Electric machine (10) for a motor vehicle, having at least one winding (14), which has at least one winding head (16), and with a cooling device (18), by means of which the winding head (16) with a fluid for cooling the winding head (16 ), characterized in that the cooling device (18) comprises a compression refrigerating machine (20) designed to be supplied with air from the interior of the motor vehicle, which has a refrigerant circuit (22) through which a refrigerant for cooling the air flows and one in the refrigerant circuit ( 22) arranged and for compressing the refrigerant formed air compressor (24), which can be flowed through by an air compressor oil for lubricating the air conditioning compressor, wherein the air compressor oil is formed as the fluid.

Electric machine (10) for a motor vehicle, having at least one winding (14), which has at least one winding head (16), and with a cooling device (18), by means of which the winding head (16) with a fluid for cooling the winding head (16 ), wherein the cooling device (18) comprises a compression refrigerating machine (20) which is designed to be cooled by the interior of the motor vehicle and which has a refrigerant circuit (22) through which a refrigerant for cooling the air can flow Compression chiller (20) to be cooled air as the fluid is formed.