DE102019112389B4 - Cooling of electric motors - Google Patents
Cooling of electric motors Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019112389B4 DE102019112389B4 DE102019112389.5A DE102019112389A DE102019112389B4 DE 102019112389 B4 DE102019112389 B4 DE 102019112389B4 DE 102019112389 A DE102019112389 A DE 102019112389A DE 102019112389 B4 DE102019112389 B4 DE 102019112389B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- stator
- waveguide
- collector
- coolant
- waveguides
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/16—Stator cores with slots for windings
- H02K1/165—Shape, form or location of the slots
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
- H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K1/00—Details of the magnetic circuit
- H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
- H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
- H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
- H02K3/22—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
- H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
- H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
- H02K5/15—Mounting arrangements for bearing-shields or end plates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
Ein Stator (1) für eine elektrische Maschine (10) mit mehreren durch Nuten (2) voneinander getrennten Zähnen (3), die von Spulenwicklungen (SW) in den Nuten (2) zur Bildung von Spulen umwickelt sind, wobei die Spulenwicklungen (SW) der jeweiligen Spule aus jeweils einem Hohlleiter (4) ausgeführt sind, der in mehreren Wicklungen (W1, ... ,Wn) aufeinander um den jeweiligen Zahn (3) geführt ist und beide Enden (41, 42) eines jeden Hohlleiters (4) über geeignete Anschlussstücke (5) simultan und reversibel mit einem Sammler (6) verbunden sind, damit die jeweiligen Hohlleiter (4) mit einem Kühlmittel (KM) durchströmt werden können, wobei der Sammler (6) als elektrisch nicht leitfähiger ringförmiger Sammler (6) ausgeführt und in axialer Richtung (R) bezogen auf die Drehachse eines Rotors (20) der elektrischen Maschine (10) über dem Stator (1) angeordnet ist und zwei separate ringförmig im Sammler (6) umlaufende Einlass- und Auslasskanäle (61, 62) als Kühlmittelkanäle zum Anschluss an die Hohlleiter (4) umfasst, wobei jeder Hohlleiter (4) zumindest im Bereich der Wicklungen (W1, ..., Wn) einen rechteckigen ersten Außenquerschnitt (4qa) und einem Innenquerschnitt (4qi) umfasst, dessen Außenseite (4a) eine elektrisch isolierende Beschichtung (43) aufweist, wobei die Anschlussstücke (5) so aus der Spulenwicklung (SW) herausgeführt sind, dass alle Hohlleiter (4) separat kontaktiert werden können und dabei die einzelnen Enden (41, 42) als Einlässe (41) und Auslässe (42) der Hohlleiter (4) jeweils parallel an den Einlasskanal (61) und der Auslasskanal (62) des Sammlers (6) abgedichtet angeschlossen sind, wobei der Sammler (6) oder ein den Sammler verschließender Deckel (67) einen Steg aufweist, der die Einlass- und Auslasskanäle (61, 62) voneinander trennt.A stator (1) for an electrical machine (10) with a plurality of teeth (3) separated from one another by slots (2) around which coil windings (SW) are wound in the slots (2) to form coils, the coil windings (SW ) of the respective coil are made of a waveguide (4) each, which is guided in several windings (W1, ..., Wn) on each other around the respective tooth (3) and both ends (41, 42) of each waveguide (4 ) are simultaneously and reversibly connected to a collector (6) via suitable connecting pieces (5) so that a coolant (KM) can flow through the respective waveguides (4), the collector (6) being an electrically non-conductive ring-shaped collector (6 ) and is arranged in the axial direction (R) with respect to the axis of rotation of a rotor (20) of the electrical machine (10) above the stator (1) and two separate inlet and outlet channels (61, 62) encircling the collector (6) ) as coolant channels for connection to the hollow comprises conductor (4), each waveguide (4) comprising at least in the area of the windings (W1, ..., Wn) a rectangular first outer cross section (4qa) and an inner cross section (4qi), the outer side (4a) of which has an electrically insulating coating (43), the connection pieces (5) being led out of the coil winding (SW) in such a way that all waveguides (4) can be contacted separately and the individual ends (41, 42) as inlets (41) and outlets (42 ) the waveguide (4) each parallel to the inlet channel (61) and the outlet channel (62) of the collector (6) are connected in a sealed manner, the collector (6) or a cover (67) closing the collector having a web which the Inlet and outlet channels (61, 62) separates from one another.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine mit direkt gekühlten Wicklungen und eine elektrische Maschine mit einem solchen Stator.The invention relates to a stator for an electrical machine with directly cooled windings and an electrical machine with such a stator.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Elektrische Maschinen nutzen die Eigenschaften der elektromagnetischen Wechselwirkung und der hervorgerufenen magnetischen Kraftwirkungen zwischen Stator und Rotor. Elektrische Maschinen können motorisch oder generatorisch betrieben werden. Es gibt diverse Topologien von rotierenden elektrischen Maschinen mit einem (oder mehreren) Stator(en) und einem (oder mehreren) relativ dazu beweglich gelagerten Rotor(en). Im Allgemeinen werden diese elektrischen Maschinen gemäß der Ebene benannt in der sich die magnetischen Flusslinien ausbreiten und in Wechselwirkung treten, z.B. Radial-, Axial- oder Transversalflussmaschinen. Es wird weiterhin unterschieden zwischen konzentrierten und verteilten Wicklungen. Für Anwendungen mit mehr als zwei Spulen pro Pol pro Phase werden meist verteilte Wicklungen eingesetzt. Ein Hauptvorteil von verteilten Wicklungen liegt darin, dass die magnetomotorische Kraft im Luftspalt zwischen Stator und Rotor der Maschine weniger Oberwellenanteil, das heißt einen geringeren Anteil unerwünschter Harmonischer der magnetomotorischen Kraft aufweist. Dadurch ergibt sich eine hohe Leistungsfähigkeit der elektrischen Maschine mit geringen Rotorverlusten, geringen Geräuschen und wenig Vibrationsproblemen.Electrical machines use the properties of electromagnetic interaction and the magnetic force effects between stator and rotor. Electrical machines can be operated as a motor or generator. There are various topologies of rotating electrical machines with one (or more) stator (s) and one (or more) rotors that are movably mounted relative to them. In general, these electrical machines are named according to the plane in which the magnetic flux lines spread and interact, e.g. radial, axial or transverse flux machines. A distinction is also made between concentrated and distributed windings. For applications with more than two coils per pole per phase, distributed windings are mostly used. A main advantage of distributed windings is that the magnetomotive force in the air gap between the stator and the rotor of the machine has a lower proportion of harmonics, i.e. a lower proportion of undesired harmonics of the magnetomotive force. This results in a high efficiency of the electrical machine with low rotor losses, low noise and few vibration problems.
Der Leistungsbereich elektrischer Maschinen erstreckt sich über viele Größenordnungen bis hinaus über ein Gigawatt, wie beispielsweise bei den im Kraftwerksbereich eingesetzten Turbogeneratoren. Die Energieumwandlung innerhalb der elektrischen Maschine von elektrischer in mechanische Energie und umgekehrt ist mit unterschiedlichen Verlustmechanismen, welche sich in Form von Wärme äußern, verbunden. Die vom Strom und magnetischen Fluss durchdrungenen Bauteile müssen im Rahmen ihrer thermischen Betriebsgrenzen gekühlt werden - insbesondere im hohen Leistungsbereich und bei hoher Leistungsdichte der elektrischen Maschine. Besonders in der stromführenden Wicklung werden unter Last hohe Verlustleistungen bei hohen Verlustleistungsdichten generiert, welche es abzuführen gilt. Neben der Berücksichtigung der thermischen Betriebsgrenzen von Leiter und Wicklungs-Isolation führt ein Anstieg der Wicklungstemperatur zur Erhöhung des Ohm'schen Leiterwiderstandes, was in Folge zusätzliche Verluste im Leiter generiert und zu einer Absenkung des Wirkungsgrades führt.The power range of electrical machines extends over many orders of magnitude up to one gigawatt, as for example with the turbo generators used in the power plant sector. The energy conversion within the electrical machine from electrical to mechanical energy and vice versa is associated with different loss mechanisms, which are expressed in the form of heat. The components penetrated by the current and magnetic flux must be cooled within their thermal operating limits - especially in the high power range and with high power density of the electrical machine. Particularly in the current-carrying winding, high power losses are generated under load with high power loss densities, which must be dissipated. In addition to taking into account the thermal operating limits of the conductor and winding insulation, an increase in the winding temperature leads to an increase in the ohmic conductor resistance, which in turn generates additional losses in the conductor and leads to a reduction in efficiency.
Permanentmagnete haben eine definierte Entmagnetisierungskurve bzw. Charakteristik in Abhängigkeit von ihrer Betriebstemperatur und dem magnetischen Fluss welcher sie durchdringt. Sofern Permanentmagnete im Rotor der elektrischen Maschine verbaut sind, sinkt die Erregung der Magnete zunächst reversibel mit der Betriebstemperatur bis zu einem gewissen Punkt ab. Bei einem weiteren Temperaturanstieg verliert der Magnet irreversibel an Magnetisierung; die elektrische Maschine wird somit dauerhaft geschädigt. Im Allgemeinen steigen die Kosten der in der elektrischen Maschine verwendeten Permanentmagnete mit ihrer Entmagnetisierungsfestigkeit gegen Temperatur. Sofern keine zusätzlichen, zumeist technisch aufwendigen und teuren Kühlmechanismen für den Rotor verbaut sind, steht die Rotortemperatur in starker Abhängigkeit zur Statortemperatur und damit auch zur Temperatur der Wicklung. Je stärker die Temperatur im Rotor ansteigt, desto mehr Strom muss durch den Wechselrichter nachgestellt werden um das Drehmoment bzw. die Leistung über den zeitlichen Erwärmungsverlauf der Maschine konstant zu halten. Dies setzt ein gewisses Maß an Überdimensionierung des Wechselrichters voraus, was wiederum zur Erhöhung seiner Baugröße und Herstellkosten führt.Permanent magnets have a defined demagnetization curve or characteristic depending on their operating temperature and the magnetic flux which penetrates them. If permanent magnets are installed in the rotor of the electrical machine, the excitation of the magnets initially decreases reversibly with the operating temperature up to a certain point. If the temperature rises further, the magnet irreversibly loses its magnetization; the electrical machine is thus permanently damaged. In general, the cost of the permanent magnets used in the electrical machine increases with their resistance to demagnetization against temperature. If no additional, mostly technically complex and expensive cooling mechanisms are installed for the rotor, the rotor temperature is strongly dependent on the stator temperature and thus also on the temperature of the winding. The more the temperature in the rotor rises, the more current has to be adjusted by the inverter in order to keep the torque or the power constant over the time the machine warms up. This requires a certain degree of oversizing of the inverter, which in turn leads to an increase in its size and manufacturing costs.
Es besteht also der Bedarf einer leistungsdichten und effizient gekühlten elektrischen Maschine mit hohem Wirkungsgrad bei gleichzeitig niedrigen Material-und Herstellungskosten und hoher Lebensdauer.There is therefore a need for a high-power and efficiently cooled electrical machine with a high degree of efficiency with low material and manufacturing costs and a long service life at the same time.
Gemäß dem Stand der Technik werden überwiegend indirekte Kühlungen der Wicklungen verwendet. Hier wird zunächst das Statoreisen (üblicherweise ausgeführt als gestapeltes Paket von Elektroblechen) mittels eines auf dem Statoreisen um das Joch angeordneten und mittels eines flüssigen Kühlmittels oder mittels Konvektion gekühlten Kühlmantels gekühlt. Die Kühlwirkung wird dann vom Statoreisen über die Wicklungsisolation an die Wicklung weitergegeben. Die stromführende Wicklung steht somit nur indirekt mit dem Kühlmittel in Verbindung. Dies führt zu einer Abschwächung der Kühlwirkung auf die Wicklung und bei gegebener Auslastung der elektrischen Maschine zu einer hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel und der Wicklung. Vor allem die elektrische Wicklungs- bzw. Nutisolation zwischen Statoreisen und Wicklungen stellt einen hohen Wärmeleitungswiderstand dar. Durch diese indirekte Form der Kühlung wird die Ausnutzung des Stators demnach Prinzip-bedingt limitiert und führt über den zusätzlich auf dem Statoreisen angeordneten Kühlmantel zu einer nicht kompakten Baugröße des Stators und damit der elektrischen Maschine.According to the prior art, indirect cooling of the windings is predominantly used. Here, the stator iron (usually designed as a stacked package of electrical steel sheets) is first cooled by means of a cooling jacket arranged on the stator iron around the yoke and cooled by means of a liquid coolant or by means of convection. The cooling effect is then passed on from the stator iron to the winding via the winding insulation. The current-carrying winding is therefore only indirectly connected to the coolant. This leads to a weakening of the cooling effect on the winding and, given a given load on the electrical machine, to a high temperature difference between the coolant and the winding. Above all, the electrical winding or slot insulation between the stator iron and the windings represents a high heat conduction resistance. This indirect form of cooling therefore limits the use of the stator due to the principle and leads to a non-compact size thanks to the additional cooling jacket on the stator iron the stator and thus the electrical machine.
Eine effektivere und direkte Kühlung der Wicklung kann, wie in der
Die
In der
In der
Die Patentschrift
Alle Hohlleiterwicklungen oder sonstigen Ausführungen der direkten Kühlung des Leiters entlang der Spule haben gemeinsam, dass mit dem Durchfließen des Kühlmittels durch oder um den Hohlleiter entlang der Spule die Verluste direkt in oder an der Wicklung abgeführt werden. Dabei entstehen allerdings Temperaturunterschiede in der Wicklung aufgrund der stetig ansteigenden Temperatur des Kühlmittels entlang des Kühlweges durch den Hohlleiter hindurch. Es stellt sich in Abhängigkeit des Lastpunktes und der Länge des Kühlkanales, sowie des verwendeten Kühlmittels und seiner Durchflussrate durch den Hohlleiter eine Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Auslassseite ein. Je höher die Temperaturdifferenz ausfällt, desto größer wird die mechanische Beanspruchung in der Maschine, sowie die thermisch bestimmte Alterung und Degradation der Wicklungsisolation und hat daher negative Auswirkungen auf die Lebensdauer der entsprechenden Komponenten und wie eingangs beschrieben die Ausnutzung und den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine. Ein Mittel um den Temperaturunterschied zwischen Einlass- und Auslassseite der Hohlleiterwicklung gering zu halten, ist die Erhöhung des Volumenstroms des Kühlmittels und damit einhergehend des Pumpendrucks. Für elektrische Maschinen in der für PKW, LKW und Busse üblichen Leistungsklasse von ca. 50kW bis 1.000kW und bei einer üblichen Spannungslage von 200V bis 1000V im Zwischenkreis des Wechselrichters sind bei einem Ersetzen der konventionellen Wicklung durch Hohlleiter, wie in der
Ein zentrales Merkmal der Erfindung ist deshalb die Entkopplung von hydraulischer und elektrischer Verschaltung der einzelnen Hohlleiterspulen, welche elektrisch ein Wicklungssystem bilden. Hydraulisch soll eine möglichst zahlreiche Parallelschaltung der Einzelspulen erreicht werden. Dies führt hydraulisch zu einer Unterteilung der verteilten Wicklung einer Radialflussmaschine in konstruktiv identische und somit kostengünstig und reproduzierbar herstellbare Einzelspulen, welche ihre hydraulischen Ein- und Auslasskanäle in axialer Richtung um die Drehachse des Motors und die beiden Sammlerkanäle ringförmig um diese Drehachse angeordnet haben. Die besondere Gestaltung der Anschlussgeometrie und des hydraulischen Sammlerelementes ermöglichen den Einsatz von StandardDichtelementen welche kostengünstig und robust sind, sowie einen prozesssicheren und automatisierbaren Fertigungsprozess ermöglichen. Um die Maschine elektrisch gemäß der geforderten Leistungsklasse und Spannungslage zu verschalten, losgelöst von der hydraulischen Parallelschaltung der einzelnen Spulen, werden spezielle Verbindungsstücke beschrieben. Die Hohlleiterspule wird zunächst als ein einzelner aufgewickelter Hohlleiter beschrieben und kann in einer alternativen Ausführungsform als eine formgleiche Spule gefertigt aus einem Bündel an Subhohlleitern realisiert werden. Dieses als Segmentieren bezeichnete Unterteilen des Hohlleiters dient zur Unterdrückung von frequenzabhängigen Stromverdrängungsverlusten in der Wicklung. Das Ziel dieses Segmentierens ist eine vergleichsweise Erhöhung der Polwechselfrequenz und die damit ermöglichte Steigerung der Leistungsdichte. Steht die Drehmomentdichte einer elektrischen Maschine im Vordergrund, so soll die Ausführung mit einem einzelnen Hohlleiter bevorzugt werden. Soll die elektrische Maschine auf besonders hohe Leistungsdichte optimiert werden, so soll die segmentierte Ausführung bevorzugt werden. Die Ausführung des Anschlusses des hydraulischen Ein- und Auslasses unterscheiden sich in beiden Ausführungsformen.A central feature of the invention is therefore the decoupling of the hydraulic and electrical interconnection of the individual waveguide coils, which electrically form a winding system. As many parallel connections as possible of the individual coils should be achieved hydraulically. This leads hydraulically to a subdivision of the distributed winding of a radial flux machine into structurally identical and thus inexpensive and reproducible individual coils, which have their hydraulic inlet and outlet channels arranged in an axial direction around the axis of rotation of the motor and the two collector channels in a ring around this axis of rotation. The special design of the connection geometry and the hydraulic collector element enable the use of standard sealing elements which are cost-effective and robust, as well as enable a reliable and automatable manufacturing process. In order to connect the machine electrically according to the required performance class and voltage level, detached from the hydraulic parallel connection of the individual coils, special connecting pieces are described. The Waveguide coil is initially described as a single wound waveguide and, in an alternative embodiment, can be implemented as a coil of the same shape made from a bundle of sub-waveguides. This division of the waveguide, known as segmenting, serves to suppress frequency-dependent current displacement losses in the winding. The aim of this segmentation is a comparatively increase in the polarity change frequency and the increase in power density made possible thereby. If the focus is on the torque density of an electrical machine, the design with a single waveguide should be preferred. If the electrical machine is to be optimized for a particularly high power density, the segmented design should be preferred. The design of the connection of the hydraulic inlet and outlet differ in both embodiments.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine sehr kompakte und gleichermaßen kostengünstige elektrische Maschine zur Verfügung zu stellen, die einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer besitzt, sowie das Potential zur prozesssicheren und kostengünstigen Serienfertigung bietet.The object of the invention is to provide a very compact and equally cost-effective electrical machine that has a high degree of efficiency and a long service life, and offers the potential for reliable and cost-effective series production.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine mit mehreren durch Nuten voneinander getrennten Zähnen, die von Spulenwicklungen in den Nuten zur Bildung von Spulen umwickelt sind, wobei die Spulenwicklungen der jeweiligen Spule aus jeweils einem Hohlleiter ausgeführt sind, der in mehreren Wicklungen aufeinander um den jeweiligen Zahn geführt ist und beide Enden eines jeden Hohlleiters über geeignete Anschlussstücke simultan und reversibel mit einem Sammler verbunden sind, damit die jeweiligen Hohlleiter mit einem Kühlmittel durchströmt werden können, wobei der Sammler als elektrisch nicht leitfähiger ringförmiger Sammler ausgeführt und in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse eines Rotors der elektrischen Maschine über dem Stator angeordnet ist und zwei separate ringförmig im Sammler umlaufende Einlass- und Auslasskanäle als Kühlmittelkanäle zum Anschluss an die Hohlleiter umfasst, wobei jeder Hohlleiter zumindest im Bereich der Wicklungen einen rechteckigen ersten Außenquerschnitt und einem Innenquerschnitt umfasst, dessen Außenseite eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist, wobei die Anschlussstücke so aus der Spulenwicklung herausgeführt sind, dass alle Hohlleiter separat kontaktiert werden können und dabei die einzelnen Enden als Einlässe und Auslässe der Hohlleiter jeweils hydraulisch parallel an den Einlasskanal und der Auslasskanal des Sammlers abgedichtet angeschlossen sind, wobei der Sammler oder ein den Sammler verschließender Deckel einen Steg aufweist, der die Einlass- und Auslasskanäle voneinander trennt.This object is achieved by a stator for an electrical machine with several teeth separated from one another by grooves, which are wound by coil windings in the grooves to form coils, the coil windings of the respective coil being made from a waveguide in each case, which is wound in several windings on top of one another is guided around the respective tooth and both ends of each waveguide are simultaneously and reversibly connected to a collector via suitable connecting pieces so that a coolant can flow through the respective waveguide, the collector being designed as an electrically non-conductive annular collector and related in the axial direction is arranged on the axis of rotation of a rotor of the electrical machine above the stator and comprises two separate ring-shaped inlet and outlet channels running around the collector as coolant channels for connection to the waveguide, each waveguide having a right angle at least in the area of the windings A kigen first outer cross-section and an inner cross-section, the outside of which has an electrically insulating coating, the connection pieces being led out of the coil winding in such a way that all waveguides can be contacted separately and the individual ends as inlets and outlets of the waveguides are each hydraulically parallel to the inlet channel and the outlet channel of the collector are connected in a sealed manner, the collector or a cover closing the collector having a web which separates the inlet and outlet channels from one another.
Durch die vorliegende Erfindung und ihrer besonderen Ausgestaltung des Stators und seiner Spulenwicklung und die Anschlusstechnik zum Anschluss der Hohlleiter an eine Kühlmittelversorgung wird ein bestmöglicher Kompromiss aus minimaler Hohlleiterlänge der einzelnen Hohlleiterspulen welche hydraulisch zueinander parallel geschalten sind, somit der Differenztemperatur in der Spulenwicklung unter Last, den damit verbundenen Pumpenverlusten, die es zu reduzieren gilt, und der Anzahl und Anordnung der hydraulisch parallel zu verschaltenden Spulenenden im bestehenden Bauraum hinter dem Wickelkopf ermöglicht. Durch die relativ kurzen Hohlleiter wird der Leistungsbedarf der Kühlmittelpumpe zur Überwindung des Druckabfalls und zur Generierung des geforderten Kühlmitteldurchsatzes reduziert. Dies ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad für die resultierende elektrische Maschine, da die Antriebsleistung bzw. Energie der Kühlmittelpumpe aus dem Gesamtsystem bzw. dem oder den Energiespeicher(n) des Fahr- oder Flugzeugs entnommen wird und somit zu einer Verringerung der Reichweite bzw. Absenkung des Wirkungsgrades der gesamten Antriebseinheit bestehend aus elektrischer Maschine, Wechselrichter und Kühlmittelpumpe führen würde, was mit dem erfindungsgemäßen Stator bzw. der elektrischen Maschine weit weniger der Fall ist als mit elektrischen Antrieben gemäß dem Stand der Technik.The present invention and its special design of the stator and its coil winding and the connection technology for connecting the waveguide to a coolant supply results in the best possible compromise between the minimum waveguide length of the individual waveguide coils, which are hydraulically connected in parallel to each other, thus the temperature difference in the coil winding under load, the The associated pump losses, which must be reduced, and the number and arrangement of the coil ends to be connected hydraulically in parallel in the existing installation space behind the winding head. The relatively short waveguide reduces the power requirement of the coolant pump to overcome the pressure drop and to generate the required coolant throughput. This enables a high degree of efficiency for the resulting electrical machine, since the drive power or energy of the coolant pump is taken from the overall system or the energy storage device (s) of the vehicle or aircraft and thus reduces the range or the efficiency the entire drive unit consisting of electrical machine, inverter and coolant pump, which is far less the case with the stator or the electrical machine according to the invention than with electrical drives according to the prior art.
Neben dem wirtschaftlichen Aspekt den Kühlmantel aufgrund der direkten Kühlung der Spulen, welche weiterhin zur Kühlung des Statorpakets und des Rotors der elektrischen Maschine dient, einsparen zu können, ergeben sich bei gleichem Einbau-Durchmesser weitere Vorteile, die die Leistungsfähigkeit und Effizienz der erfindungsgemäß ausgeführten elektrischen Maschine im Vergleich zum Stand der Technik steigern. Vor allem die den Markt dominierende Ausführung als Innenläufer profitiert vom Verzicht auf den Kühlmantel. Statt dass der radiale Bauraum der in konventionell mit indirekter Kühlung ausgeführten elektrischen Maschinen für den Kühlmantel gemäß dem Stand der Technik vorgehalten ist (in marktüblichen Ausführungen ca. 15% bis 30% der kompletten Stator-Querschnittsfläche zwischen Luftspalt und Gehäuse-Außenkontur), nutzt die vorliegende Erfindung den freiwerdenden Bauraum um den Luftspaltdurchmesser zwischen Rotor und Stator zu vergrößern, da der längere Hebelarm und die erhöhte Fläche im Luftspalt zu einer Drehmomentsteigerung der elektrischen Maschine führen; um den Kupferquerschnitt in der Nut zu steigern wodurch man reduzierte Stromdichte und reduzierte Verluste in der Wicklung erhält und um das Joch und die Zähne jeweils breiter ausführen zu können, in dessen Folge eine Reduzierung der Eisenverluste und eine Verbesserung des Sättigungsverhaltens erreicht wird.In addition to the economic aspect of being able to save the cooling jacket due to the direct cooling of the coils, which is also used to cool the stator core and the rotor of the electrical machine, there are other advantages with the same installation diameter, which increase the performance and efficiency of the electrical system designed according to the invention Increase machine compared to the state of the art. In particular, the internal rotor version that dominates the market benefits from not having a cooling jacket. Instead of the fact that the radial installation space of the conventionally designed electrical machines with indirect cooling is reserved for the cooling jacket according to the state of the art (in standard designs approx. 15% to 30% of the complete stator cross-sectional area between the air gap and the outer contour of the housing), the present invention to enlarge the space freed up by the air gap diameter between rotor and stator, since the longer lever arm and the increased area in the air gap lead to an increase in torque of the electrical machine; in order to increase the copper cross-section in the groove, which results in reduced current density and reduced losses in the winding and in order to be able to make the yoke and the teeth wider in each case, as a result of which the iron losses are reduced and an improvement in the saturation behavior is achieved.
Der Stator und damit auch die elektrische Maschine gemäß vorliegender Erfindung sind daher kostengünstig herzustellen und besitzt eine kompakte effektive Kühlung unter Einsatz kostengünstiger Komponenten, ohne dabei ein erhöhtes Risiko von Kühlmittelverlusten oder Dichtigkeitsproblemen durch den vergleichsweise höheren Druck gemäß dem Stand der Technik zu verursachen. Durch die gute Kühlung ergeben sich die voranstehend beschriebenen Vorteile für die Magnete, die Wicklung und der Wicklungsisolation, woraus ein hoher Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer, ein zuverlässiger Betrieb und geringere Kosten resultieren.The stator and thus also the electrical machine according to the present invention are therefore inexpensive to manufacture and have compact, effective cooling using inexpensive components, without causing an increased risk of coolant losses or tightness problems due to the comparatively higher pressure according to the prior art. The good cooling results in the advantages described above for the magnets, the winding and the winding insulation, resulting in a high degree of efficiency, a long service life, reliable operation and lower costs.
In einer Ausführungsform kann ein Seitenverhältnis lange Seite zu kurzer Seite des ersten rechteckigen Außenquerschnitts von 1:1 bis 3:1 betragen, wobei im Falle mehrerer Wicklungen des Hohlleiters übereinander diese mit den jeweils langen Seiten aufeinandergestapelt sind. In einer weiteren Ausführungsform beträgt ein Verhältnis eines maximalen Durchmessers des Innenquerschnitts zur kurzen Seite des Außenquerschnitts zwischen 1:3 und 3:4. Damit möglichst vorteilhafte Biegeeigenschaften des Hohlleiters während der Fertigung der Spulenwicklung erhalten bleiben und der Anteil des stromtragendenden Kupfers zur Bohrung (Hohlteil des Hohlleiters) möglichst hoch ist, soll ein möglichst kleiner Durchmesser gewählt werden. Andererseits kann mit größerem Durchmessern des Innenquerschnitts (Kanaldurchmesser) ein höherer Volumenstrom an Kühlmedium bei gleichen Druckverlusten erreicht, sowie eine größere Oberfläche zum Hohlleiter bereitgestellt werden, an der die Wärme vom Hohlleiter an das Kühlmedium abgegeben wird. Mit dem Durchfließen des Kühlmittels entlang der Spulenwicklung werden die Verluste aus der Wicklung abgeführt. So entstehen Temperaturunterschiede in der Wicklung aufgrund der stetig ansteigenden Temperatur des Kühlmittels entlang des Kühlweges. Abhängig von der Durchflussgeschwindigkeit des Kühlmediums, der Proportion zwischen Hohlleiter-Außenkontur und des Innenquerschnitts des Hohlleiters (innerer Kühlkanal), sowie der Strom- bzw. Verlustdichte im Hohlleiter stellt sich eine Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Auslassseite ein. Mit den oben spezifizierten Geometrien werden die mechanischen Beanspruchungen durch die unterschiedlichen Temperaturen in den Bauteilen der elektrischen Maschine aufgrund der geringeren Temperaturdifferenz möglichst geringgehalten, wodurch auch der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine höher ist. Denn ein zu großer Anstieg der Leitertemperatur führt zur Erhöhung des Ohm'schen Leiterwiderstandes und damit zu zusätzlichen Verlusten im Leiter, also einer Absenkung des Wirkungsgrades.In one embodiment, an aspect ratio of the long side to the short side of the first rectangular external cross-section can be from 1: 1 to 3: 1, with the long sides being stacked on top of each other in the case of several windings of the waveguide. In a further embodiment, a ratio of a maximum diameter of the inner cross section to the short side of the outer cross section is between 1: 3 and 3: 4. The smallest possible diameter should be selected so that the most advantageous bending properties of the waveguide are retained during the manufacture of the coil winding and the proportion of current-carrying copper for the bore (hollow part of the waveguide) is as high as possible. On the other hand, with a larger diameter of the inner cross-section (channel diameter), a higher volume flow of cooling medium can be achieved with the same pressure losses, and a larger surface can be provided to the waveguide, on which the heat is transferred from the waveguide to the cooling medium. As the coolant flows through the coil winding, the losses are dissipated from the winding. This creates temperature differences in the winding due to the steadily increasing temperature of the coolant along the cooling path. Depending on the flow rate of the cooling medium, the proportion between the outer contour of the waveguide and the inner cross-section of the waveguide (inner cooling channel), as well as the current or loss density in the waveguide, there is a temperature difference between the inlet and outlet side. With the geometries specified above, the mechanical stresses caused by the different temperatures in the components of the electrical machine are kept as low as possible due to the lower temperature difference, which also increases the efficiency of the electrical machine. Because an excessively large rise in the conductor temperature leads to an increase in the ohmic conductor resistance and thus to additional losses in the conductor, i.e. a reduction in efficiency.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die hydraulische Parallelschaltung von der elektrischen Verschaltung der einzelnen Hohlleiterspulen entkoppelt.With the present invention, the hydraulic parallel connection is decoupled from the electrical connection of the individual waveguide coils.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der rechteckige erste Außenquerschnitt abgerundete Kanten. Aus Gründen der Fertigung des Hohlleiters und gegebenenfalls der Beschichtung der Außenkontur mit einem elektrisch isolierenden Material sind die Außenkanten leicht verrundet.In a further embodiment, the rectangular first outer cross section comprises rounded edges. For reasons of manufacturing the waveguide and, if necessary, coating the outer contour with an electrically insulating material, the outer edges are slightly rounded.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Anschlussstück zylinderartig mit zumindest einem kreisförmigen zweiten Außenquerschnitt ausgeführt. Während der stromführende, kontinuierlich zur Spule gewickelte und umgeformte Hohlleiter außen einen rechteckigen Querschnitt aufweist, um eine möglichst hohe Füllung der Nut zu gewährleisten, sind die Enden der Spulenwicklung, die rein der hydraulischen Kontaktierung dienen, außen rund, also zylindrisch ausgeführt. Diese Formänderung wird durch eine spanende Bearbeitung der Enden des Hohlleiters realisiert. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei eine Länge des zylindrischen Anschlussstücks mindestens so groß wie ein Außendurchmesser des zweiten Außenquerschnitts. Ein Hohlleiter kann durch elektrische Parallel- oder Seriell-Schaltung mit weiteren Hohlleitern dergleichen zu einem Phasenstrang verbunden werden.In a further embodiment, the connection piece is designed in the manner of a cylinder with at least one circular second outer cross section. While the current-carrying waveguide, which is continuously wound and reshaped to form a coil, has a rectangular cross-section on the outside to ensure that the groove is filled as much as possible, the ends of the coil winding, which are used purely for hydraulic contact, are round on the outside, i.e. cylindrical. This change in shape is achieved by machining the ends of the waveguide. In a preferred embodiment, a length of the cylindrical connection piece is at least as great as an outer diameter of the second outer cross section. A waveguide can be connected to other waveguides of the like to form a phase line by electrical parallel or series connection.
In einer weiteren Ausführungsform befindet sich der an den Einlass des Hohlleiters direkt anschließender Hohlleiter am Luftspalt des Stators zum Rotor der elektrischen Maschine. Die Kühlung des Rotors erfolgt über den Luftspalt, sprich der Mantelfläche zwischen Stator und Rotor. Es ist daher vorteilhaft, dass die Einlassseite und damit Kaltseite des Hohlleiters bzw. der Spulenwicklung an der Seite des Luftspalts zwischen Stator und Rotor liegt, um hier eine möglichst effektive Kühlung des Rotors bereit zu stellen. Die permanente Erregung der Magnete sinkt reversibel mit der Temperatur. Je stärker die Temperatur im Rotor ansteigt, desto mehr Strom muss durch den Wechselrichter nachgestellt werden um das Drehmoment bzw. die Leistung über den zeitlichen Erwärmungsverlauf der Maschine konstant zu halten. Diese Stromreserve braucht in der vorliegenden Erfindung bei der Dimensionierung des Wechselrichters nicht mehr in der Größe ohne effektive Kühlung vorgehalten werden. Der Wechselrichter kann für einen geringeren Strom bemessen und somit kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden, da der Anstieg der Rotortemperatur durch diese spezielle Ausgestaltung der Spulenwicklung reduziert wird. Grundsätzlich steigen die Herstellungskosten von Permanentmagneten mit ihrer Entmagnetisierungsfestigkeit gegen Temperatur. Der aufgrund der vorliegenden Erfindung ermöglichte Einsatz von weniger temperaturfesten Magneten bringt ein großes Kosteneinsparungspotential mit sich. Weiterhin erlaubt eine vergleichsweise Absenkung der Rotortemperatur den Einsatz von kunststoffgebundenem Magnetmaterial, welches im allgemeinen weniger temperaturfest ist. Kunststoffgebundenes Magnetmaterial kann direkt in die Taschen des Rotors gespritzt werden und erlaubt so bei einfacher Herstellung dennoch eine komplexere Formgebung der Magnete. Durch den Einsatz der Hohlleitertechnik anstelle der indirekten Kühlung über das Gehäuse als Stand der Technik im Allgemeinen und durch die beschriebenen Merkmale der Erfindung im speziellen (alle am Luftspalt befindlichen Leiterstäbe werden parallel mit kaltem Kühlmittel durchströmt) kann das maximale Potential der direkten Kühlung die Verluste effektiv auch aus dem Rotors abzuführen ausgeschöpft werden.In a further embodiment, the waveguide directly adjoining the inlet of the waveguide is located at the air gap between the stator and the rotor of the electrical machine. The rotor is cooled via the air gap, i.e. the surface area between the stator and rotor. It is therefore advantageous that the inlet side and thus the cold side of the waveguide or the coil winding is on the side of the air gap between the stator and the rotor in order to provide the most effective possible cooling of the rotor here. The permanent excitation of the magnets decreases reversibly with the temperature. The more the temperature in the rotor rises, the more current has to be adjusted by the inverter in order to keep the torque or the power constant over the time the machine warms up. In the present invention, this power reserve no longer needs to be kept available in size without effective cooling when dimensioning the inverter. The inverter can be dimensioned for a lower current and can therefore be made smaller and more cost-effective, since the rise in the rotor temperature is reduced by this special design of the coil winding. In principle, the production costs of permanent magnets increase with their resistance to demagnetization against temperature. The use of less temperature-resistant magnets made possible by the present invention brings a great potential for cost savings. Furthermore, a comparatively lower rotor temperature allows the use of plastic-bonded magnet material, which is generally less temperature-resistant. Plastic-bonded magnet material can be injected directly into the pockets of the rotor and thus allows a more complex shape of the magnets while being simple to manufacture. Through the use of waveguide technology instead of indirect cooling via the housing as the state of the art in general and through the described features of the invention in particular (all conductor bars located at the air gap are flowed through in parallel with cold coolant), the maximum potential of direct cooling can effectively reduce losses can also be exhausted from the rotor.
In einer weiteren Ausführungsform befinden sich die Anschlussstücke für Einlass und Auslass des Kühlmittels auf der gleichen Seite des Stators. Dadurch wird erreicht, dass das Kühlmittel durch einen gemeinsamen Sammler für Einlässe und Auslässe des Kühlmittels mit möglichst kurzen Zuleitungen und kompakter Bauform bereitgestellt werden kann. Wenn die Ein- und Auslässe auf der gleichen Seite des Stators liegen, so sind nur gerade Anzahlen an aufeinander gestapelten Hohlleitern pro Nut möglich.In a further embodiment, the connection pieces for the inlet and outlet of the coolant are located on the same side of the stator. This ensures that the coolant can be provided by a common collector for inlets and outlets of the coolant with the shortest possible supply lines and a compact design. If the inlets and outlets are on the same side of the stator, only an even number of waveguides stacked on top of one another per slot is possible.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Einlässe und Auslässe als Anschlusstücke in Form einer mantelartigen Fortführung des Innenquerschnitts mit gegenüber dem rechteckigen ersten Außenquerschnitt reduzierten zylinderförmigen Außenquerschnitt ausgeführt, wobei die mantelartige Fortführung einen Abdichtbereich des Anschlussstücks zum hydraulischen Abdichten zum Sammler darstellt. Als mantelartige werden die Mantelflächen aller einem Zylinder gleichen oder ähnlichen Formen bezeichnet. Die hydraulische Kontaktierung erfolgt in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse des Rotors über den ringförmigen Sammler. Alle Ein- und Ausgänge sind jeweils hydraulisch parallel geschalten. Eine Einzelspule hat genau einen Eingang und einen Ausgang. Die gesamte Anzahl der Einzelspulen entspricht genau der Anzahl an Nuten bzw. Zähnen des Stators. Es resultieren dadurch 2 x Nutzahl hydraulisch zu kontaktierende Leiterenden. Die hydraulische Kontaktierung der Spulenenden mit obigem Anschlussstück kann unabhängig von der elektrischen Verschaltung jeweils parallel in dem elektrisch nicht leitfähigen ringförmigen Sammler erfolgen.In a further embodiment, the inlets and outlets are designed as connection pieces in the form of a jacket-like continuation of the inner cross-section with a reduced cylindrical outer cross-section compared to the rectangular first outside cross-section, the jacket-like continuation representing a sealing area of the connection piece for hydraulic sealing to the collector. The jacket surfaces of all shapes that are the same or similar to a cylinder are referred to as jacket-like. The hydraulic contact is made in the axial direction in relation to the axis of rotation of the rotor via the ring-shaped collector. All inputs and outputs are hydraulically connected in parallel. A single coil has exactly one input and one output. The total number of individual coils corresponds exactly to the number of slots or teeth on the stator. This results in 2 x the number of conductors to be hydraulically contacted. The hydraulic contact between the coil ends and the connection piece above can take place in parallel in the electrically non-conductive ring-shaped collector, independently of the electrical connection.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Hohlleiter ein segmentierter Hohlleiter, der jeweils ein Bündel aus einer Mehrzahl an in direktem mechanischen Kontakt zueinander übereinander und/oder nebeneinander gestapelten Sub-Hohlleitern umfasst. Möglich sind hierbei alle Anzahlen an Sub-Hohlleitern größer 2. Am Anschlussstück sind diese Sub-Hohlleiter elektrisch sowie hydraulisch parallel geschalten. Auf der kompletten Länge der ausgeformten Spule sind die Sub-Hohlleiter jedoch elektrisch über die Isolationsschicht an ihren Außenflächen gegeneinander isoliert. Dieses Bündel wird zu einer Spule geformt, welche die gleiche Form und Ausgestaltung aufweist wie voranstehend für Einzel-Hohlleiter beschrieben. Die Form und die Proportionen der Einzel-Hohlleiter entsprechen denselben Formen und Proportionen der Sub-Hohlleiter.In a further embodiment, the waveguide is a segmented waveguide which in each case comprises a bundle of a plurality of sub-waveguides stacked one above the other and / or next to one another in direct mechanical contact. All numbers of sub-waveguides greater than 2. These sub-waveguides are electrically and hydraulically connected in parallel on the connection piece. However, the sub-waveguides are electrically insulated from one another over the insulation layer on their outer surfaces over the entire length of the formed coil. This bundle is formed into a coil which has the same shape and configuration as described above for individual waveguides. The shape and proportions of the individual waveguides correspond to the same shapes and proportions of the sub-waveguides.
In einer bevorzugten Ausführung ist die Mehrzahl an Sub-Hohlleitern im Bündel an Sub-Hohlleitern eine gerade Anzahl an Sub-Hohlleitern. Im Verlauf der Sub-Hohlleiter in der umgeformten Spulenwicklung liegen diese konstruktiv parallel zueinander bzw. übereinander. Mit einer geraden Anzahl an Sub-Hohlleitern ist eine kompakte und robuste Stapelung der Sub-Hohleiter möglich, wodurch eine Maximierung des Volumens an leitfähigen Material im Bündel des Hohlleiters ermöglicht wird.In a preferred embodiment, the plurality of sub-waveguides in the bundle of sub-waveguides is an even number of sub-waveguides. In the course of the sub-waveguide in the reshaped coil winding, these are structurally parallel to one another or one above the other. With an even number of sub-waveguides, compact and robust stacking of the sub-waveguides is possible, which enables the volume of conductive material in the bundle of the waveguide to be maximized.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Sub-Hohlleiter außerhalb eines elektrischen Kontaktbereichs im Anschlussstück jeweils voneinander durch eine nicht-leitfähige Beschichtung elektrisch isoliert. Diese elektrische Segmentierung der einzelnen Sub-Hohlleiter zueinander führt zu einer signifikanten Unterdrückung von nicht gewollten frequenzabhängigen Zusatzverlusten durch den Stromverdrängungseffekt in der Wicklung.In a further embodiment, the sub-waveguides are electrically insulated from one another by a non-conductive coating outside an electrical contact area in the connection piece. This electrical segmentation of the individual sub-waveguides to one another leads to a significant suppression of unwanted frequency-dependent additional losses due to the current displacement effect in the winding.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Anschlussstück hohl mit einer Innenseite und nimmt darin das Bündel der Sub-Hohlleiter auf. Vorzugsweise ist die Innenseite dabei an eine Form des Bündels der Sub-Hohlleiter angepasst.In a further embodiment, the connection piece is hollow with an inside and receives the bundle of sub-waveguides therein. The inside is preferably adapted to a shape of the bundle of sub-waveguides.
Anstatt der spanenden Bearbeitung aller Spulenenden zur Herstellung von Anschlusstücken aus dem Hohlleitermaterial heraus zur Bereitstellung einer zylindrischen Geometrie zur hydraulischen Verschaltung, wird ein Anschlussstück verwendet, das über das Bündel an Hohlleitern (bezeichnet als segmentierter Hohlleiter) gesteckt wird. Dieses Anschlussstück fasst mehrere Sub-Hohlleiter welche in diesem Bereich abisoliert, also von der elektrisch isolierenden Ummantelung befreit sind, zu einem Bündel zusammen, ohne dass an den Hohlleitern weitere Bearbeitungsschritte ausgeführt werden müssen, was die Herstellung des erfindungsgemäßen Stators stark vereinfacht. Im Unterschied zum Einzel-Hohlleiter mit runden/zylindrischem Kühlmittelkanal kann der Strömungskanal des Sub-Hohlleiters für den segmentierten Fall alternative Geometrien aufweisen. So kann die Querschnittskontur des Kühlmittelkanales im Sub-Hohlleiter rund, oval, quadratisch oder rechteckig sein. Die beschriebenen Proportionen haben weiterhin bestand. So sollen der Durchmesser eines rundrohrförmigen Kanals bzw. die Höhe eines rechteckigen Kanals mindestens ein Drittel der Höhe des Sub-Hohlleiters (
In einer weiteren Ausführungsform weist das Anschlussstück zwischen Abdichtbereich und elektrischem Kontaktbereich eine Fixiernut zur Fixierung des Anschlussstücks im elektrisch nichtleitfähigen Sammler auf. Damit lassen sich die Anschlusstücke gesichert im Sammler fixieren, was die Drucksicherheit des erfindungsgemäßen Stators weiter steigert. Die Demontage von Sammler und Wicklung kann reversibel erfolgen.In a further embodiment, the connection piece has a fixing groove between the sealing area and the electrical contact area for fixing the connection piece in the electrically non-conductive collector. The connection pieces can thus be fixed securely in the collector, which further increases the pressure safety of the stator according to the invention. The collector and winding can be dismantled reversibly.
In einer weiteren Ausführungsform sind ein oder mehrere Spalte zwischen dem Bündel an Sub-Hohlleitern und der Innenseite des Anschlussstücks mittels eines aushärtbaren und elektrisch leitfähigen Materials gefüllt, das nach einem entsprechenden Härtungsprozess die Spalte druckdicht abdichtet, beispielsweise mit Lot. Das Lot dient der elektrischen Kontaktierung der Subhohlleiter und an das Anschlussstück sowie als Füllstoff um die Spalte zwischen den Sub-Hohlleitern und dem Anschlussstück hydraulisch zu verschließen. Das durch den hydraulischen Sammler unter hohem Druck in die Wicklung einströmende Kühlmittel muss an dieser Stelle prozesssicher und über die Lebensdauer der Maschine zuverlässig gegen das Äußere abgedichtet werden. Hierbei muss allerdings Acht gegeben werden, dass durch das mit dem Lötvorgang verbundene Aufheizen nicht zu viel Wärme in die Wicklung bzw. Sub-Hohlleiter eingebracht wird. Dieser Prozess muss eine Beschädigung der äußeren Isolationsschicht und einen Verschluss der Kühlmittelkanäle der Sub-Hohlleiter vermeiden.In a further embodiment, one or more gaps between the bundle of sub-waveguides and the inside of the connection piece are filled by means of a hardenable and electrically conductive material which, after a corresponding hardening process, seals the gaps in a pressure-tight manner, for example with solder. The solder is used to make electrical contact with the sub-waveguide and the connector and as a filler to hydraulically close the gaps between the sub-waveguides and the connector. The coolant flowing into the winding under high pressure through the hydraulic collector must be reliably sealed from the outside at this point over the life of the machine. Care must be taken here, however, that the heating associated with the soldering process does not introduce too much heat into the winding or sub-waveguide. This process must avoid damaging the outer insulation layer and blocking the coolant channels of the sub-waveguide.
In einer weiteren Ausführungsform verbindet das Anschlussstück das Bündel der absolvierten Leiterenden der Sub-Hohlleiter im Bereich des Anschlusstücks elektrisch parallel miteinander. In dieser Ausgestaltung wird die elektrische Kontaktierung der Subhohlleiter untereinander und an des Anschlussstück lötfrei durch Verpressen des Anschlussstücks um die Subhohlleiter realisiert. Der Vorteil von Crimp-bzw. Pressverbindungen besteht darin, dass im Verbindungsprozess kein signifikanter Wärmeeintrag in das Anschlussstück und damit in den Hohlleiter erfolgt. Durch den Wärmeeintrag kann die elektrische Isolationsschicht um den Hohlleiter zerstört oder geschwächt werden, womit das Risiko eines Maschinendefektes durch einen Isolationsfehler steigt. Um hydraulische Dichtheit herzustellen, können die Spalte an der Stirnfläche des Bündels an Sub-Hohlleitern zugewandt zum Sammler durch einen nachgelagerten Schweißprozess geschlossen werden.In a further embodiment, the connection piece connects the bundle of the completed conductor ends of the sub-waveguide in the area of the connection piece electrically in parallel with one another. In this refinement, the electrical contacting of the sub-waveguides with one another and on the connection piece is realized without soldering by pressing the connection piece around the sub-waveguide. The advantage of crimping or. Press connections mean that no significant heat input into the connection piece and thus into the waveguide takes place during the connection process. The heat input can destroy or weaken the electrical insulation layer around the waveguide, which increases the risk of a machine defect due to an insulation fault. In order to produce hydraulic tightness, the gaps on the end face of the bundle of sub-waveguides facing the collector can be closed by a downstream welding process.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Anschlussstück neben dem elektrischen Kontaktbereich zusätzlich einen Abdichtbereich zur hydraulischen Abdichtung an den Sammlerring.In a further embodiment, in addition to the electrical contact area, the connection piece also comprises a sealing area for hydraulic sealing on the collector ring.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird anstelle des Anschlussstücks ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement mit einer elektrisch leitfähigen Hülse im Bereich der elektrischen Kontaktierung der abisolierten Enden der Subhohlleiter verpresst.
Sowohl die Subhohlleiter, das Verbindungselement als auch die Hülse sollten aus dem gleichen elektrisch leitfähigem Material, vorzugsweise Kupfer und alternativ Aluminium, bestehen. Das Verbindungselement ist gemäß der rechteckigen Außengeometrie der über- und nebeneinander gestapelten Subhohlleiter vierfach geschlitzt. Durch das Aufpressen der Hülse über die vier im Querschnitt schalenförmigen Elemente wird eine flächige Anbindung der Subhohlleiter an das Verbindungselement erreicht. Als schalenförmig wird in diesem Zusammenhang ein Querschnitt bezeichnet, welcher eine gerade Seite den Subhohlleitern zugewandt, und einen Teilkreis, an der Hülse anliegend, aufweist. Der Teilkreis hat den gleichen Radius wie die durch das Aufpressen im elastischen Bereich aufgeweitete Hülse. Sofern die elastische Vorspannkraft der Hülse aufgrund des vergleichsweise geringen E-Moduls von Kupfer oder Aluminium nicht ausreichen sollte um eine dauerfeste Pressung an den Kontaktflächen zu gewährleisten, kann eine weitere Hülse aus beispielsweise Stahl oder Edelstahl in diesem Bereich um die Kupferhülse gepresst sein. Die nach dem Aufpressen der Hülse verbleibende Spalte zwischen den Einzelhohlleitern, dem Verbindungselement und der Hülse werden über einen Schweißprozess geschlossen, um hydraulische Dichtheit herzustellen. Hier kommen bevorzugt Laser oder Elektronenstrahlschweißen zum Einsatz. Diese Schweißverfahren sind extrem schnell, tragen wenig Wärme in die Bauteile ein und haben eine sehr hohe Prozesssicherheit. Die Hülse hat eine zweite zylindrische Innenfläche welche zum hydraulischen Kontaktieren an den hydraulischen Sammler mit Standarddichtelementen, vorzugsweise O-Ringen dient.
Durch diese Anbindung bleibt die zerstörungsfreie Lösbarkeit vom hydraulischen ringförmigen Sammler und der Hohlleiterwicklung erhalten. Wie voranstehend beschrieben, können die Spulen bzw. Spulenwicklungen elektrisch unabhängig von der hydraulischen Verschaltung (alle Spulenwicklungen parallel) untereinander seriell oder parallel verschalten werden. Dazu werden die Verbindungselemente verwendet, welche aus elektrisch leitfähigem Material, idealerweise Kupfer bestehen. In
Both the sub-waveguide, the connecting element and the sleeve should consist of the same electrically conductive material, preferably copper and alternatively aluminum. The connecting element is slotted four times according to the rectangular outer geometry of the sub-waveguides stacked one above the other and next to one another. By pressing the sleeve over the four elements, which are shell-shaped in cross section, a flat connection of the sub-waveguide to the connecting element is achieved. In this context, a cross section is referred to as shell-shaped, which has a straight side facing the sub-waveguides and a pitch circle resting on the sleeve. The pitch circle has the same radius as the sleeve that has been widened by pressing on in the elastic area. If the elastic pretensioning force of the sleeve due to the comparatively low modulus of elasticity of copper or aluminum is not sufficient to ensure permanent pressure on the contact surfaces, another sleeve made of, for example, steel or stainless steel can be pressed around the copper sleeve in this area. The gaps between the individual waveguides, the connecting element and the sleeve that remain after the sleeve has been pressed on are closed by a welding process in order to produce hydraulic tightness. Laser or electron beam welding are preferred here. These welding processes are extremely fast, introduce little heat into the components and have a very high level of process reliability. The sleeve has a second cylindrical inner surface which is used for hydraulic contact with the hydraulic collector with standard sealing elements, preferably O-rings.
Through this connection, the non-destructive detachability from the hydraulic ring-shaped collector and the waveguide winding is retained. As described above, the coils or coil windings can be electrically connected to one another in series or in parallel independently of the hydraulic interconnection (all coil windings in parallel). For this purpose, the connecting elements are used, which are made of electrically conductive material, ideally copper. In
Die Hohlleiter und Verbindungselemente können an den Kontaktflächen keine Isolation aufweisen. Die elektrische Isolation der Phasenstränge untereinander und gegen Masse muss gemäß der Spannungsklasse der elektrischen Maschine durch entsprechende Luft- und Kriechstrecken gewährleistet sein. Der hydraulische Sammler hat neben der Funktion die Kühlflüssigkeit zu verteilen und die Spulenenden zu fixieren die Funktion, Isolations-Brücken bzw. Stege zwischen den stromführenden Bauteilen zu schaffen.The waveguides and connecting elements cannot have any insulation on the contact surfaces. The electrical insulation of the phase strands with one another and with respect to ground must be ensured by appropriate air and creepage distances in accordance with the voltage class of the electrical machine. In addition to the function of distributing the coolant and fixing the coil ends, the hydraulic collector also has the function of creating insulation bridges or webs between the current-carrying components.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Sammler jeweils einen aus elektrisch nicht leitfähigem Material gefertigten Einlauftrichter für das Kühlmittel durch den Ein- und Auslasskanal einer jeden Hohlleiterspule und jeweils einen oder mehrere Dichtringe zur Abdichtung gegenüber dem Abdichtbereich des Anschlussstücks, wobei die Dichtringe auf die Form des Abdichtbereichs angepasst sind und der Einlauftrichter den oder die Dichtringe in ihrer Dichtposition verriegelt. Der Sammler ist dadurch auf eine Art und Weise mit den Anschlussstücken der Hohlleiter beziehungsweise der Spulenwicklungen kontaktiert bzw. abgedichtet, sodass sie im Fall des Versagens eines Dichtelementes ohne Zerstörung eines Bauteiles getauscht oder gewartet werden kann. Mit (hart)gelöteten Verbindungen gemäß dem Stand der Technik wäre dies nicht möglich. In der hier beschriebenen Erfindung wird das Anschlussstück der Spulenwicklung anstelle einer nicht lösbaren Lötverbindung mit Dichtringen gegen der aus nicht elektrisch leitfähigem Material bestehenden Sammler abgedichtet. Bevorzugt kommen O-Ringe zum Einsatz, da sie die wirtschaftlichste Lösung darstellen und mechanische Fertigungstoleranzen gut ausgleichen. Eine Alternative sind X-Ringe, auch als Quad-Ringe bezeichnet. Um die Ausfallwahrscheinlichkeit der elektrischen Maschine zu verringern, werden bevorzugt mehr als ein Dichtring pro Anschlussstück verwendet. Das den Dichtringen zugewandte Ende der Einlauftrichter verfügt über eine Senkung, in der die Anschlussstücke zentriert werden. Eine möglichst verrundete evolventenartige Einlaufgeometrie ist für die Einlauftrichter strömungstechnisch am günstigsten. Eine fertigungstechnisch einfacher herzustellende Einlaufgeometrie ist ein Konus. Um dem Einlauftrichter in seiner Einbaulage zu fixieren, kann die zylindrische Außenkontur des Einlauftrichters zum Sammler als Übergangs- oder Presspassung ausgeführt werden. Alternativ kann die Außenkontur mit einem Rändel versehen werden oder mittels einer teilweisen Abdeckung durch den Deckel des Sammlers verriegelt werden. Weiterhin ist es alternativ möglich, die Einlauftrichter als umlaufenden Ring oder als Ringsegmente in den Einlass- oder Auslasskanälen des Sammlers zu gestalten.In a further embodiment, the collector comprises an inlet funnel made of electrically non-conductive material for the coolant through the inlet and outlet channel of each waveguide coil and one or more sealing rings for sealing against the sealing area of the connection piece, the sealing rings being adapted to the shape of the sealing area are adapted and the inlet funnel locks the sealing ring or rings in their sealing position. The collector is thereby contacted or sealed with the connecting pieces of the waveguide or the coil windings in such a way that, in the event of failure of a sealing element, it can be replaced or serviced without destroying a component. This would not be possible with (hard) soldered connections according to the prior art. In the invention described here, instead of a non-releasable soldered connection, the connection piece of the coil winding is sealed with sealing rings against the collector consisting of non-electrically conductive material. O-rings are preferred because they represent the most economical solution and compensate for mechanical manufacturing tolerances well. An alternative are X-rings, also known as quad-rings. In order to reduce the probability of failure of the electrical machine, more than one sealing ring is preferably used per connector. The end of the inlet funnel facing the sealing rings has a depression in which the connecting pieces are centered. An involute-like inlet geometry that is as rounded as possible is most favorable in terms of flow for the inlet funnel. An inlet geometry that is easier to manufacture in terms of manufacturing technology is a cone. In order to fix the inlet funnel in its installation position, the cylindrical outer contour of the inlet funnel to the collector can be designed as a transition or press fit. Alternatively, the outer contour can be provided with a knurl or locked by means of a partial cover through the cover of the collector. Furthermore, it is alternatively possible to design the inlet funnel as a circumferential ring or as ring segments in the inlet or outlet channels of the collector.
In einer weiteren Ausführungsform ist zwischen benachbarten Dichtringen jeweils ein den Abdichtbereich umlaufender Zwischenring aus einem elektrisch nicht leitfähigem Material positioniert. Bei einer Ausführung mit mindestens zwei Dichtringen befinden sich hier Zwischenringe aus nicht elektrisch leitfähigem Material jeweils zwischen den Dichtringen, um das zylindrische Anschlussstück in der Einführung zum Sammler zusätzlich zu zentrieren und um eine gegenseitige Verspannung der Dichtringe, beispielsweise O-Ringe, beim Einbau zu verhindern. Die Anzahl der verwendeten Zwischenringe pro Dichtstelle beträgt Anzahl der Dichtringe -1.In a further embodiment, an intermediate ring made of an electrically non-conductive material and encircling the sealing area is positioned between adjacent sealing rings. In an embodiment with at least two sealing rings, there are intermediate rings made of non-electrically conductive material between the sealing rings in order to additionally center the cylindrical connector in the inlet to the collector and to prevent mutual tensioning of the sealing rings, e.g. O-rings, during installation . The number of intermediate rings used per sealing point is the number of sealing rings -1.
In einer weiteren Ausführungsform werden die Anschlussstücke im Sammler über ein oder mehrere radial über die Anschlussstücke in den Sammler eingeschobene Fixierbrücken fixiert. Hiermit werden die Anschlussstücke für eine sehr gute Dichtigkeit und Druckfestigkeit zusätzlich in ihrer Position gesichert. Die Fixierbrücken werden bei der Montage nach dem Einschieben der Anschlussstücke radial in den hydraulischen Sammler gesteckt. Durch die Verriegelung an der Fixier-Nut werden die Spulenenden formschlüssig und lösbar in der Einbauposition gesichert. Eine alternative Gestaltung der Fixierung sind einzelne Bolzen bzw. Stäbe die radial (sternförmig) bzw. parallel zur radialen Mittelachse in den hydraulischen Sammler gesteckt werden.In a further embodiment, the connection pieces are fixed in the collector by means of one or more fixing bridges pushed radially over the connection pieces into the collector. In this way, the connection pieces are additionally secured in their position for a very good seal and pressure resistance. During assembly, the fixing bridges are inserted radially into the hydraulic collector after the connecting pieces have been pushed in. By locking on the fixing groove, the coil ends are positively and releasably secured in the installation position. An alternative design of the fixation are individual bolts or rods that are inserted radially (star-shaped) or parallel to the radial central axis into the hydraulic collector.
In einer weiteren Ausführungsform ist der hydraulische Sammler mittels eines elektrisch nicht leitfähigen Deckels (Sammlerdeckel) vom Stator abgewandt verschlossen. Insbesondere wenn Stator und Rotor als Einbaukomponenten konzipiert sind und beispielsweise in ein Getriebegehäuse integriert werden, sollte der Deckel aus elektrisch nicht leitfähigem Material ausgeführt sein. Damit kann der Deckel neben der Ausbildung der beiden konzentrischen Kühlmittelkanäle im Sammler dazu genutzt werden, den Sternpunktring als beispielhaftes spannungs- und stromführendes Bauteil elektrisch gegen die Peripherie (das Getriebegehäuse z.B.) im Rahmen der für die jeweilige Spannungsklasse üblichen Luft- und Kriechstrecken zu isolieren. Wenn die elektrische Maschine als eigenständige abzudichtende Komponente im Fahrzeug sitzt, ist es von Vorteil die Funktion des Deckels in das Lagerschild zu integrieren, um die Anzahl der in der elektrischen Maschine verbauten Komponenten zu reduzieren. Lagerschilde von elektrischen Maschinen sind im Allgemeinen aus Aluminium oder Stahl gefertigt. Die Funktion eines Isolators kann in dieser Ausführungsform nicht bereitgestellt werden. Die hydraulische Abdichtung der Kühlmittel führenden Sammlerkanäle kann in beiden Fällen durch Dichtringe, die entweder in radialer oder axialer Richtung vorgespannt sind, erfolgen. An der Schnittstelle nach Außen ist eine redundante oder mehrfach redundante Ausführung von Vorteil um die Ausfallwahrscheinlichkeit der elektrischen Maschine im Fall des Versagens eines Dichtelementes zu reduzieren.In a further embodiment, the hydraulic collector is closed by means of an electrically non-conductive cover (collector cover) facing away from the stator. In particular, if the stator and rotor are designed as built-in components and are integrated into a gear housing, for example, the cover should be made of electrically non-conductive material. In addition to the formation of the two concentric coolant channels in the collector, the cover can thus be used to electrically isolate the star point ring as an exemplary voltage and current-carrying component from the periphery (the gearbox housing, for example) within the air and creepage distances customary for the respective voltage class. If the electrical machine sits in the vehicle as an independent component to be sealed, it is advantageous to integrate the function of the cover into the end shield in order to reduce the number of components built into the electrical machine. End shields of electrical machines are generally made of aluminum or steel. The function of an isolator cannot be provided in this embodiment. The hydraulic sealing of the coolant-carrying collector channels can be in in both cases by means of sealing rings that are preloaded in either the radial or axial direction. At the interface to the outside, a redundant or multiple redundant design is advantageous in order to reduce the probability of failure of the electrical machine in the event of failure of a sealing element.
In einer weiteren Ausführungsform umfassen die Zähne des Stators jeweils einen Zahnkopf zugewandt zum Rotor der elektrischen Maschine, der axial auf einen Zahnkörper des jeweiligen Zahns aufgesteckt ist. Beim erfindungsgemäßen Stator als Radialflussmaschine wird die Spulenwicklung vorzugsweise bei der Montage radial in die Nuten des Stators eingeschoben. Der Abstand benachbarter Zähne am Luftspalt muss deshalb geringfügig größer sein als die Breite des Hohlleiters. Die Ausbildung einer ausgeprägten Zahnkopfkontur am Luftspalt hätte jedoch Vorteile für die Performance der elektrischen Maschine, beispielsweise eine Erhöhung des Drehmomentes bei gleichem Strombelag, eine Reduktion des Kurzschlussstromes, eine Reduktion von Zusatzverlusten in den Leiterstäben am Luftspalt induziert durch das Feld des Rotors (falls permanent erregt), eine bessere Wärmeableitung der Verlustwärme des Rotors an den Stator, der üblicherweise besser an die Kühlung angebunden ist, und die Funktion der mechanischen Verriegelung der Wicklung in der Nut. Um die Ausgestaltung einer ausgeprägten Zahnkopfkontur dennoch in Kombination mit der erfindungsgemäßen Wicklung zu realisieren, werden die separaten Zahnköpfe nach dem Einlegen der Wicklung in die Statornuten axial auf den Zahnkörper geschoben. Die Zahnkopfelemente können aus gestapeltem Elektroblech bestehen oder alternativ aus gesintertem Eisen (SMC - soft magnetic composites). Die Zahnköpfe können so lang ausgeführt sein wie das Statorblechpaket oder in kürzere Teilstücke unterteilt sein, um die Montagekraft beim axialen Aufschieben zu reduzieren.In a further embodiment, the teeth of the stator each include a tooth head facing the rotor of the electrical machine, which is axially slipped onto a tooth body of the respective tooth. In the case of the stator according to the invention as a radial flux machine, the coil winding is preferably pushed radially into the slots of the stator during assembly. The distance between adjacent teeth at the air gap must therefore be slightly larger than the width of the waveguide. The formation of a pronounced tooth tip contour at the air gap would have advantages for the performance of the electrical machine, for example an increase in the torque with the same current load, a reduction in the short-circuit current, a reduction in additional losses in the conductor bars at the air gap induced by the field of the rotor (if permanently excited ), better heat dissipation of the heat loss from the rotor to the stator, which is usually better connected to the cooling system, and the function of the mechanical locking of the winding in the slot. In order to nevertheless realize the design of a pronounced tooth tip contour in combination with the winding according to the invention, the separate tooth tips are pushed axially onto the tooth body after the winding has been inserted into the stator slots. The tooth top elements can consist of stacked electrical steel or alternatively of sintered iron (SMC - soft magnetic composites). The tooth tips can be made as long as the laminated stator core or divided into shorter sections in order to reduce the assembly force when it is pushed on axially.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Kühlmittel ein elektrisch nichtleitendes Wärmeträgeröl, das zudem zumindest gegenüber Kupfer chemisch inert ist. Wärmeträgeröl hat eine dem Wasser zumindest vergleichbare Fließfähigkeit. Außerdem können die Kühleigenschaften von Wäremträgeröl konstanter über einen weiteren Temperaturbereich als beispielsweise von Wasser sein. Alternativ sollte das Kühlmittel chemisch inert gegenüber Aluminium oder Silber sein.In a further embodiment, the coolant is an electrically non-conductive heat transfer oil, which is also chemically inert at least to copper. Thermal oil has a flowability that is at least comparable to that of water. In addition, the cooling properties of heat transfer oil can be more constant over a wider temperature range than, for example, of water. Alternatively, the coolant should be chemically inert to aluminum or silver.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Kühlmittel mit einem Kühlmitteldruck kleiner als 30bar beaufschlagt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Gestaltung von Hohlleitern, Sammler und Anschlussstücken reicht je nach Maschinengröße und deren konkreter Ausgestaltung ein maximaler Systemdruck zwischen 3 und 30 bar aus, um die erfindungsgemäßen Vorteile durch die Kühlung der elektrischen Maschine zu erzielen.In a further embodiment, a coolant pressure of less than 30 bar is applied to the coolant. Due to the inventive design of waveguides, collectors and connectors, depending on the machine size and its specific design, a maximum system pressure of between 3 and 30 bar is sufficient to achieve the advantages according to the invention by cooling the electrical machine.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Hohlleiter-Wicklungen als verteilte Wicklungen ausgeführt. Bei den sogenannten verteilten Wicklungen umfasst die Spulenwicklung die Nuten bzw. Zähne der beiden anderen Phasen (für ein Dreiphasensystem). Durch eine sogenannte Sehnung der Wicklung können auch Leiter verschiedener Phasen in der gleichen Nut neben- oder übereinanderliegen. In jedem Fall umfasst eine Einzel-Spule einer verteilten Wicklung aber mindestens zwei Zähne bzw. Nuten pro Pol. Dies gilt ebenfalls für verteilte Wicklungen in Ausführungen mit fortlaufender Meander-förmiger Wicklung, z.B. der Wellenwicklung (Continuous Hair Pin) oder von Steckwicklungen (Hair Pin). Legt man die gleiche Anzahl von Rotorpolen bzw. die Anzahl an Polpaaren zugrunde, so haben verteilte Wicklungen im Vergleich zu konzentrierten Wicklungen üblicherweise eine deutlich höhere Anzahl an Nuten bzw. Zähnen pro Pol. Dadurch resultiert bei gleichen Abmessungen des Statorpaketes eine höhere Oberfläche zwischen Statoreisen und Nut bzw. Wicklung. Im aktiven Bereich des Statorpaketes resultiert dies in einer deutlich besseren thermischen Anbindung der Wicklung an den Stator und umgekehrt, da der Übergang der thermisch abzuführenden Verluste zwischen Wicklung und Statoreisen über die Nutisolation das wesentliche thermische Nadelöhr einer elektrischen Maschine darstellt. Verteilte Wicklungen haben somit deutliche Vorteile gegenüber den konzentrierten Wicklungen durch die beschriebene feinere Teilung des Stators und dem eingangs beschriebenen Sachverhalt, dass die magnetomotorische Kraft im Luftspalt zwischen Stator und Rotor der Maschine weniger Oberwellenanteil, das heißt einen geringeren Anteil unerwünschter Harmonischer der magnetomotorischen Kraft aufweist, was zu deutlich geringeren Rotorverlusten und damit zu einer höheren Dauerleistungsdichte der elektrischen Maschine führen kann. In der Praxis werden elektrische Maschinen mit verteilten Wicklungen im Vergleich zu konzentrierten Wicklungen üblicherweise niederpoliger und deshalb mit einem vergleichsweise breiteren Joch ausgeführt. Der geringere Anteil unerwünschter Harmonischer und das breitere Joch führen dazu, dass diese elektrischen Maschinen deutlich leiser sind als elektrische Maschinen mit konzentrierter Wicklung. Dieses Kriterium ist vor allem im Bereich der Personenbeförderung von großer Bedeutung; gleichermaßen für den privaten Bereich (PKW) als auch den öffentlichen Sektor (Bus, Bahn, Flugzeug).In a preferred embodiment, the waveguide windings are designed as distributed windings. In the so-called distributed windings, the coil winding includes the slots or teeth of the other two phases (for a three-phase system). Due to the so-called stretching of the winding, conductors of different phases can also lie next to or on top of one another in the same slot. In any case, a single coil of a distributed winding comprises at least two teeth or slots per pole. This also applies to distributed windings in designs with a continuous meander-shaped winding, e.g. the wave winding (Continuous Hair Pin) or plug-in windings (Hair Pin). If the same number of rotor poles or the number of pole pairs is taken as a basis, then distributed windings usually have a significantly higher number of slots or teeth per pole compared to concentrated windings. With the same dimensions of the stator core, this results in a larger surface area between the stator iron and the slot or winding. In the active area of the stator package, this results in a significantly better thermal connection between the winding and the stator and vice versa, since the transition of the thermal losses between the winding and the stator iron via the slot insulation is the essential thermal bottleneck of an electrical machine. Distributed windings thus have clear advantages over concentrated windings due to the finer division of the stator described and the fact that the magnetomotive force in the air gap between the stator and rotor of the machine has fewer harmonics, i.e. a lower proportion of undesired harmonics of the magnetomotive force, which can lead to significantly lower rotor losses and thus to a higher continuous power density of the electrical machine. In practice, electrical machines with distributed windings are usually designed with lower poles than with concentrated windings and therefore with a comparatively wider yoke. The lower proportion of undesired harmonics and the wider yoke mean that these electrical machines are significantly quieter than electrical machines with concentrated windings. This criterion is particularly important in the area of passenger transport; for the private sector (cars) as well as the public sector (bus, train, plane).
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrische Maschine umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Stator und einen den jeweiligen Stator als Außenläufer oder Innenläufer umlaufenden Rotor mit einem Luftspalt zwischen Stator und Rotor. Die elektrische Maschine gemäß vorliegender Erfindung und der Möglichkeit auf den Kühlmantel um den Stator zu verzichten ist daher kostengünstig herzustellen und besitzt eine kompakte effektive Kühlung durch die Hohlleiterwicklung unter Einsatz kostengünstiger Komponenten, ohne dabei ein erhöhtes Risiko von Kühlmittelverlusten oder Dichtigkeitsproblemen zu verursachen. Durch die gute Kühlung ergeben sich die voranstehend beschriebenen Vorteile für die Magnete, die Wicklungen und der Isolation, woraus ein hoher Wirkungsgrad, eine lange Lebensdauer, ein zuverlässiger Betrieb und geringere Kosten resultieren. Somit stellt die vorliegende Erfindung eine kostengünstige elektrische Maschine zur Verfügung, die einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer bei gleichzeitig zuverlässigem Betrieb besitzt.The invention further relates to an electrical machine comprising at least one stator according to the invention and a rotor rotating around the respective stator as an external rotor or internal rotor with an air gap between the stator and the rotor Rotor. The electrical machine according to the present invention and the possibility of doing without the cooling jacket around the stator is therefore inexpensive to manufacture and has compact, effective cooling through the waveguide winding using inexpensive components, without causing an increased risk of coolant losses or leakage problems. The good cooling results in the advantages described above for the magnets, the windings and the insulation, resulting in a high degree of efficiency, a long service life, reliable operation and lower costs. The present invention thus provides an inexpensive electrical machine which has a high degree of efficiency and a long service life while at the same time operating reliably.
Diese erfindungsgemäße elektrische Maschine ist neuartig für den Markt von Elektromotoren in Mobilitätsanwendungen aller Art. Darunter fallen Straßen- und Schienengebunde Fahrzeuge (PKW, LKW, Busse), Flugzeuge und eine Vielzahl von Spezialfahr- oder Flugzeugen (z.B. VTOL). Die benötigten Spitzenleistungen in diesen Anwendungen von 10kW bis 10MW können durch erfindungsgemäße elektrische Maschine problemlos bereitgestellt werden.This electrical machine according to the invention is novel for the market of electric motors in mobility applications of all kinds. This includes vehicles bound by road and rail (cars, trucks, buses), aircraft and a large number of special vehicles or aircraft (e.g. VTOL). The required peak powers in these applications of 10 kW to 10 MW can be easily provided by the electrical machine according to the invention.
In einer Ausführungsform ist die elektrische Maschine als Radialflussmaschine ausgeführt. Die elektrische Maschine kann als Radialflussmaschine sowohl als Innen- oder auch als Außenläufer ausgeführt sein. Bei einer Radialflussmaschine wird eine verteilte Wicklung in der in den Patentansprüchen beschriebenen speziellen Ausgestaltung angewendet, was die Länge der Hohlleiterkanäle, durch die hydraulisch parallele Anordnung aller Einzelspulen entkoppelt von der elektrischen Verschaltung der Spulen, reduziert und eine verbesserte Kühlung erreicht. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der Hohlleitertechnik in der elektrischen Maschine, insbesondere in der Radialflussmaschine, wird nicht nur die Aufgabenstellung einer effizienteren Kühlung der Spulenwicklung gelöst. Weiterhin kann durch eine größere Anzahl von Zähnen in verteilter Wicklung bei gleicher Polzahl im Vergleich zu konzentrierten Wicklungen und durch die Rechteck-Form des Hohlleiters zur besseren thermischen Anbindung des Hohlleiters an die Oberflächen in der Nut auf den Kühlmantel verzichtet werden.In one embodiment, the electrical machine is designed as a radial flux machine. The electrical machine can be designed as a radial flux machine both as an internal rotor or as an external rotor. In a radial flux machine, a distributed winding in the special configuration described in the claims is used, which reduces the length of the waveguide channels, decoupled from the electrical interconnection of the coils by the hydraulically parallel arrangement of all individual coils, and achieves improved cooling. The inventive use of waveguide technology in the electrical machine, in particular in the radial flux machine, not only solves the problem of more efficient cooling of the coil winding. Furthermore, due to a larger number of teeth in distributed winding with the same number of poles compared to concentrated windings and due to the rectangular shape of the waveguide for better thermal connection of the waveguide to the surfaces in the groove, the cooling jacket can be dispensed with.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Pumpe zum Durchströmen der Hohlleiter mit dem Kühlmittel in ein Lagerschild oder in eine Statorbohrung der elektrischen Maschine integriert. Je nach Arbeitspunkt und Auslegung der Maschine stellt sich eine Temperaturdifferenz zwischen Ein- und Auslassseite der Spule ein. Soll die Temperaturdifferenz gesenkt werden, so muss der Volumenstrom des Kühlmittels erhöht werden. Dies geht einher mit einem Anstieg des Pumpendrucks. Je kürzer die Länge des Hohlleiters und je größer der Innendurchmesser des Hohlleiters ausgeführt sind, desto geringer ist der Druckabfall den es durch die Kühlmittelpumpe abzudecken gilt. Daher ist es von Vorteil, die Verlegung der Kühlmittel fördernden Leitungen zwischen elektrischer Maschine, Pumpe, Wärmetauscher oder Kühler und ggf. Ausgleichsbehälter möglichst kurz und frei von Bögen oder Verbindungselementen zu gestalten. Daher wird hier, um die Anzahl von Verbindungselementen zu reduzieren und die Anordnung und den Platzbedarf der im Kühlkreislauf involvierten Komponenten möglichst kompakt zu gestalten, die Integration der Kühlmittelpumpe in das Lagerschild der Radialfluss-Innenläufermaschine bzw. in die Statorbohrung für den Außenläufer vorgenommen.In a further embodiment, a pump for the coolant to flow through the waveguides is integrated in a bearing plate or in a stator bore of the electrical machine. Depending on the operating point and design of the machine, there is a temperature difference between the inlet and outlet side of the coil. If the temperature difference is to be reduced, the volume flow of the coolant must be increased. This is accompanied by an increase in pump pressure. The shorter the length of the waveguide and the larger the inside diameter of the waveguide, the lower the pressure drop that needs to be covered by the coolant pump. It is therefore advantageous to lay the lines conveying coolant between the electrical machine, pump, heat exchanger or cooler and, if necessary, expansion tank as short as possible and free of bends or connecting elements. Therefore, in order to reduce the number of connecting elements and to make the arrangement and space requirements of the components involved in the cooling circuit as compact as possible, the coolant pump is integrated into the end shield of the radial flow internal rotor machine or into the stator bore for the external rotor.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Optimieren eines Wirkungsgrades einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine umfassend mindestens einen erfindungsgemäßen Stator sowie mindestens eine Pumpeneinheit mit einem Pumpenmotor, umfassend die Schritte
- - Anpassen eines Kühlmittelstroms durch als Hohlleiter ausgeführte Spulenwicklungen von Spulen des Stators an einen jeweiligen Lastpunkt der elektrischen Maschine mittels einer variablen Regelung des elektrischen Pumpenmotors zum Pumpen des Kühlmittelstroms; und
- - Betreiben der elektrischen Maschine in einem so erreichten Minimum an Gesamtverlusten für den jeweiligen Lastpunkt.
- - Adaptation of a coolant flow through coil windings of coils of the stator designed as a waveguide to a respective load point of the electrical machine by means of a variable control of the electrical pump motor for pumping the coolant flow; and
- - Operation of the electrical machine with a minimum of total losses thus achieved for the respective load point.
Die voranstehend aufgelisteten Ausführungsformen können einzeln oder in beliebiger Kombination abweichend von den Rückbezügen in den Ansprüchen zueinander zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen verwendet werden.The embodiments listed above can be used individually or in any combination, deviating from the references in the claims to one another, to design the devices according to the invention.
FigurenlisteFigure list
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt.
-
1 : eine Ausführungsform (a) eines erfindungsgemäßen Stators (als Außenläufer und Radialflussmaschine), und (b) einer verteilten Spulenwicklung aus einem Hohlleiter; -
2 : eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stators (als Innenläufer und Radialflussmaschine) mit einem Sammler (a) in perspektivischer Ansicht und (b) im perspektivischen Schnittbild; -
3 : eine Ausführungsform eines einzelnen Hohlleiters und eines Anschlussstücks in perspektivischer Ansicht und im Schnitt senkrecht zu seiner Längsachse; -
4 : eine andere Ausführungsform des Anschlussstücks mit mehreren Sub-Hohlleitern (segmentiert) in perspektivischer Ansicht und im seitlichen Schnittbild längs der Längsachse des Anschlussstücks; -
5 : eine Ausführungsform des Anschlussstücks für den Einzelhohlleiter im Sammler im seitlichen Schnitt; -
6 : eine weitere Ausführungsform des Sammlers mit Anschlusstücken für die segmentierte Hohlleiterspule in perspektivischer Ansicht; -
7 : eine Ausführungsform der elektrischen Kontaktierung des Anschlussstücks mit Verbindungselement und Hülse; -
8 : eine weitere Ausführungsform des Anschlussstücks mit mehreren Sub-Hohlleitern (segmentiert) in perspektivischer Ansicht, die sich von der in4 unterscheidet; -
9 : das Anschlussstück gemäß8 im seitlichen Schnittbild längs der Längsachse des Anschlussstücks angeschlossen an den Sammler; -
10 : eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stators mit mehrteiligen Zähnen aus Zahnkörpern und Zahnköpfen; -
11 : eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine im seitlichen Schnitt mit Darstellung einer beispielhaften integrierten Anordnung der Kühlmittelpumpe; -
12 : ein Diagramm der Verlustleistung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine als Funktion des Volumenstroms an Kühlmittel durch die Hohlleiter der Spulenwicklungen hindurch.
-
1 : an embodiment (a) of a stator according to the invention (as an external rotor and radial flux machine), and (b) a distributed coil winding made of a waveguide; -
2 : Another embodiment of the stator according to the invention (as an internal rotor and radial flux machine) with a collector (a) in a perspective view and (b) in a perspective sectional view; -
3 : an embodiment of a single waveguide and a connector in a perspective view and in section perpendicular to its longitudinal axis; -
4th : Another embodiment of the connection piece with a plurality of sub-waveguides (segmented) in a perspective view and in a sectional side view along the longitudinal axis of the connection piece; -
5 : an embodiment of the connection piece for the single waveguide in the collector in a lateral section; -
6th : Another embodiment of the collector with connecting pieces for the segmented waveguide coil in a perspective view; -
7th : an embodiment of the electrical contacting of the connection piece with the connecting element and sleeve; -
8th : Another embodiment of the connection piece with several sub-waveguides (segmented) in a perspective view, which differs from the in4th distinguishes; -
9 : the connector according to8th in the side sectional view along the longitudinal axis of the connector connected to the collector; -
10 : an embodiment of the stator according to the invention with multi-part teeth made of tooth bodies and tooth tips; -
11 : an embodiment of an electrical machine according to the invention in a lateral section with an illustration of an exemplary integrated arrangement of the coolant pump; -
12th : a diagram of the power loss of an electrical machine according to the invention as a function of the volume flow of coolant through the waveguides of the coil windings.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
Hier ist beispielsweise der Einbau bzw. die serielle Verbindung zweier segmentierter Hohlleiterspulen in Serie angeschlossen an den Sammler
Here, for example, the installation or the serial connection of two segmented waveguide coils is connected in series to the collector
Der aufgrund der hydraulischen Kontaktierung der Hohlleiter
Due to the hydraulic contacting of the waveguide
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- erfindungsgemäßer Statorstator according to the invention
- 1111
- StatorbolzenStator bolt
- 22
- Nuten des StatorsStator slots
- 2121st
- NutisolationSlot insulation
- 33
- Zähne des StatorsTeeth of the stator
- 3131
- Zahnkopf des jeweiligen ZahnsTooth tip of the respective tooth
- 3232
- ZahnkörperTooth body
- 44th
- HohlleiterWaveguide
- 4a4a
- Außenseite des HohlleitersOutside of the waveguide
- 4D4D
- maximaler Durchmesser des Innenquerschnitts des Hohlleitersmaximum diameter of the inner cross-section of the waveguide
- 4141
- lange Seite des Außenquerschnitts des Hohlleiterslong side of the outer cross-section of the waveguide
- 4k4k
- kurze Seite des Außenquerschnitts des Hohlleitersshort side of the outer cross-section of the waveguide
- 4qa4qa
- Außenquerschnitt des HohlleitersOuter cross section of the waveguide
- 4qi4qi
- Innenquerschnitt des HohlleitersInner cross section of the waveguide
- 4141
- ein Ende des Hohlleiters als Einlassone end of the waveguide as an inlet
- 4242
- ein Ende des Hohlleiters als Auslassone end of the waveguide as an outlet
- 4343
- isolierende Beschichtunginsulating coating
- 4444
- mantelartige Fortführungcoat-like continuation
- 4545
- Sub-HohlleiterSub-waveguide
- 55
- AnschlussstückConnector
- 5i5i
- Innenseite des Anschlussstücks zum Bündel der Hohlleiter hinInside of the connection piece towards the bundle of waveguides
- 5D5D
- Außendurchmesser des AnschlussstücksOutside diameter of the connector
- 5qa5qa
- Außenquerschnitt des AnschlussstücksExternal cross-section of the connector
- 5151
- Abdichtbereich des AnschlussstücksSealing area of the connection piece
- 52, 52b52, 52b
- elektrischer Kontaktbereich des Anschlussstückselectrical contact area of the connector
- 5353
- FixiernutFixing groove
- 5454
- Spalt zwischen Sub-Hohlleitern und Innenseite des AnschlussstücksGap between sub-waveguides and the inside of the connector
- 66th
- SammlerCollector
- 6161
- EinlasskanalInlet port
- 6262
- AuslasskanalExhaust duct
- 6363
- EinlauftrichterInlet funnel
- 6464
- Dichtring(e)Sealing ring (s)
- 6565
- ZwischenringIntermediate ring
- 6666
- FixierbrückeFixing bridge
- 6767
- Deckelcover
- 77th
- Verbindungselement zur Verbindung beispielsweise zweier AnschlusstückeConnecting element for connecting two connecting pieces, for example
- 7p7p
- Verbindungselement zum PhasenanschlussConnection element for phase connection
- 7s7s
- Verbindungselement zum SternpunktConnection element to the star point
- 88th
- Hülse Sleeve
- 1010
- erfindungsgemäße elektrische Maschineelectrical machine according to the invention
- 2020th
- Rotor der elektrischen MaschineElectric machine rotor
- 2525th
- Rotorwelle mit LagerungRotor shaft with bearings
- 3030th
- Luftspalt zwischen Stator und RotorAir gap between stator and rotor
- 4040
- Pumpepump
- 5050
- LagerschildBearing shield
- 6060
- Getriebestufe für die KühlmittelpumpeGear stage for the coolant pump
- 7070
- Elektromotor als PumpenantriebElectric motor as a pump drive
- 8080
- radialer Verbindungskanalradial connection channel
- 9090
- Verteilerring Einlasskanal (Kaltseite)Distribution ring inlet duct (cold side)
- 100100
- Verteilerring Auslasskanal (Warmseite) Distribution ring outlet duct (hot side)
- AA.
- abisolierter Bereich der Sub-Hohlleiter im AnschlussstückStripped area of the sub-waveguide in the connector
- KMKM
- Kühlmittel, KühlmittelstromCoolant, coolant flow
- MM.
- Minimum der GesamtverlusteMinimum of total losses
- RR.
- axiale Richtungaxial direction
- SWSW
- SpulenwicklungenCoil windings
- W1 ... WnW1 ... Wn
- einzelne Wicklungen des Hohlleiters um einen Zahn bzw. in einer Nutindividual windings of the waveguide around a tooth or in a groove
Claims (30)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019112389.5A DE102019112389B4 (en) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Cooling of electric motors |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019112389.5A DE102019112389B4 (en) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Cooling of electric motors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019112389A1 DE102019112389A1 (en) | 2020-11-19 |
DE102019112389B4 true DE102019112389B4 (en) | 2021-03-25 |
Family
ID=73018805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019112389.5A Active DE102019112389B4 (en) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Cooling of electric motors |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019112389B4 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021208054A1 (en) | 2021-07-27 | 2023-02-02 | Valeo Eautomotive Germany Gmbh | Stator device for an electric machine, tool, method for manufacturing a stator device, electric machine and vehicle |
WO2024042027A1 (en) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Hyperdrives Gmbh | Process for manufacturing a manifold element |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102020114683A1 (en) | 2020-06-03 | 2021-12-09 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hollow shaft winding with integrated cooling channel geometry for electrical machines |
WO2023232180A1 (en) | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Power-generating component of an electric rotation machine, method for producing a power-generating component, and electric rotation machine |
DE102022120066A1 (en) | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Power-generating component of a rotary electric machine, method for producing a power-generating component and rotary electric machine |
CN117937814A (en) * | 2024-02-04 | 2024-04-26 | 南京航空航天大学 | Armature winding cooling device and method for aviation inner-cooled generator |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH343509A (en) * | 1954-11-23 | 1959-12-31 | Westinghouse Electric Corp | Stator winding with direct conductor cooling |
DE2630658A1 (en) * | 1976-06-21 | 1977-12-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | CONNECTING PIECE FOR HOLLOW SUB-LADDER |
US9515530B2 (en) * | 2012-11-21 | 2016-12-06 | Industrial Technology Research Institute | Stator module and magnetic field generating structure thereof |
DE102015116810A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Dynamic E Flow Gmbh | Electric motor component and electric motor with at least one winding |
DE102017119033A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-21 | Dynamic E Flow Gmbh | Winding piece and electrical machine with such a winding piece |
-
2019
- 2019-05-13 DE DE102019112389.5A patent/DE102019112389B4/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH343509A (en) * | 1954-11-23 | 1959-12-31 | Westinghouse Electric Corp | Stator winding with direct conductor cooling |
DE2630658A1 (en) * | 1976-06-21 | 1977-12-22 | Bbc Brown Boveri & Cie | CONNECTING PIECE FOR HOLLOW SUB-LADDER |
US9515530B2 (en) * | 2012-11-21 | 2016-12-06 | Industrial Technology Research Institute | Stator module and magnetic field generating structure thereof |
DE102015116810A1 (en) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | Dynamic E Flow Gmbh | Electric motor component and electric motor with at least one winding |
DE102017119033A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-21 | Dynamic E Flow Gmbh | Winding piece and electrical machine with such a winding piece |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102021208054A1 (en) | 2021-07-27 | 2023-02-02 | Valeo Eautomotive Germany Gmbh | Stator device for an electric machine, tool, method for manufacturing a stator device, electric machine and vehicle |
WO2024042027A1 (en) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Hyperdrives Gmbh | Process for manufacturing a manifold element |
DE102022208707A1 (en) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Hyperdrives Gmbh | Method for producing a collector element |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019112389A1 (en) | 2020-11-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102019112389B4 (en) | Cooling of electric motors | |
DE69503521T3 (en) | SYNCHRONOUS MOTOR WITH PERMANENT MAGNETS | |
DE102016101705A1 (en) | Electric machine and motor vehicle and method for producing an electrical machine | |
DE102017222635A1 (en) | Stator and electric machine with cooling system | |
DE102019215015A1 (en) | Transverse flux machine | |
DE102010055821B4 (en) | Electric machine with split tube and method for producing the same | |
EP3439147B1 (en) | Rotor for an electric machine | |
WO2021110193A1 (en) | Coil, method for producing a coil, and electric rotary machine | |
DE102016221810A1 (en) | Electric coil arrangement with stranded conductors | |
EP4193450B1 (en) | Wind turbine with at least one dynamo-electric machine | |
DE102015220112A1 (en) | Electric machine comprising a stator with reduced winding overhang | |
DE102020101149A1 (en) | Axial flux machine with mechanically fixed stator cores with radially extending sheet metal segments | |
DE102020102776A1 (en) | Cooling an end winding of a rotating electrical machine | |
DE102021119405A1 (en) | Stator for an electric machine, electric machine, stator cooling system and method for cooling a stator | |
DE102021108951A1 (en) | electrical machine | |
DE102021108952A1 (en) | electrical machine | |
DE102020114683A1 (en) | Hollow shaft winding with integrated cooling channel geometry for electrical machines | |
DE102021108953B3 (en) | Stator of an axial flux electric machine and axial flux machine | |
DE102021003942B4 (en) | Stator for a radial flux twin rotor machine, radial flux twin rotor machine and method of manufacturing a stator for a radial flux twin rotor machine | |
WO2018206324A1 (en) | Stator for an electric machine and electric machine | |
DE102022104375B4 (en) | Stator, electric axial flux machine, motor vehicle and method for producing a stator winding for a stator | |
DE102021108954A1 (en) | Stator of an axial flux electric machine and axial flux machine | |
DE102022128179A1 (en) | Stator and method for producing a stator | |
DE102022208737A1 (en) | Electronically commutated electric motor | |
DE102022208672A1 (en) | Rotor for an asynchronous machine with cooling channels, asynchronous machine and motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HYPERDRIVES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: ANMELDERANGABEN UNKLAR / UNVOLLSTAENDIG, 80297 MUENCHEN, DE |
|
R082 | Change of representative | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOFFMANN EITLE PATENT- UND RECHTSANWAELTE PART, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R026 | Opposition filed against patent | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: HYPERDRIVES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: FICK, MICHAEL, 81543 MUENCHEN, DE Owner name: HYPERDRIVES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: FICK, MICHAEL, 80469 MUENCHEN, DE |
|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: HOFFMANN EITLE PATENT- UND RECHTSANWAELTE PART, DE |
|
R031 | Decision of examining division/federal patent court maintaining patent unamended now final |