DE102019203867A1 - Machine component with yoke and conductor winding - Google Patents

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waveguide rods
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Abstract

Es wird eine Maschinenkomponente (3) für eine elektrische Maschine mit einer zentralen Achse (A) angegeben. Die Maschinenkomponente umfasst
- ein Joch (5) mit einer Mehrzahl von Nuten (7)
- und eine Leiterwicklung (4),
- wobei die Leiterwicklung (4) eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen einzelnen Hohlleiterstäben (9) aufweist,
- wobei jeder Hohlleiterstab (9) aus einem axial innenliegenden Innenabschnitt (11) und zwei daran angrenzenden axial außenliegenden Außenabschnitten (12) besteht,
- wobei die Innenabschnitte (11) der Hohlleiterstäbe (9) jeweils als gerade, axial ausgerichtete Leiterabschnitte ausgebildet sind und in die Nuten (7) des Jochs (5) eingebettet sind,
- wobei die einzelnen Hohlleiterstäbe (9) jeweils zwei gegenüberliegende axial endständige Öffnungen (10) aufweisen,
- wobei bei jedem Hohlleiterstab (9) der gerade Innenabschnitt (11) über zwei Biegestellen (13) in die benachbarten Außenabschnitte (12) übergeht.
Weiterhin wird eine elektrische Maschine (51) mit einer solchen Maschinenkomponente (3) sowie ein Verfahren zu Herstellung einer solchen Maschinenkomponente (3) angegeben.

Figure DE102019203867A1_0000
A machine component (3) for an electrical machine with a central axis (A) is specified. The machine component includes
- a yoke (5) with a plurality of grooves (7)
- and a conductor winding (4),
- wherein the conductor winding (4) has a plurality of electrically interconnected individual waveguide rods (9),
- each waveguide rod (9) consisting of an axially inner inner section (11) and two axially outer outer sections (12) adjoining it,
- The inner sections (11) of the waveguide rods (9) are each designed as straight, axially aligned conductor sections and are embedded in the grooves (7) of the yoke (5),
- The individual waveguide rods (9) each having two opposing axially terminal openings (10),
- The straight inner section (11) of each waveguide rod (9) merging into the adjacent outer sections (12) via two bending points (13).
Furthermore, an electrical machine (51) with such a machine component (3) and a method for producing such a machine component (3) are specified.
Figure DE102019203867A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschinenkomponente für eine elektrische Maschine mit einer zentralen Achse, umfassend ein Joch mit einer Mehrzahl von Nuten und eine Leiterwicklung. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einer derartigen Maschinenkomponente sowie ein Herstellungsverfahren für eine derartige Maschinenkomponente.The present invention relates to a machine component for an electrical machine with a central axis, comprising a yoke with a plurality of slots and a conductor winding. The invention also relates to an electrical machine with such a machine component and to a manufacturing method for such a machine component.

Nach dem Stand der Technik werden insbesondere bei den Statoren von elektrischen Maschinen verteilte Wicklungen eingesetzt, bei denen die einzelnen Leitersegmente der Wicklung in die Nuten eines Statorjochs eingebettet sind. Aber auch im Rotor einer elektrischen Maschine kann eine solche verteilte Wicklung in die Nuten eines entsprechenden weichmagnetischen Jochs des Rotors eingebettet sein. Eine solche verteilte Wicklung kann grundsätzlich entweder aus einem langen zusammenhängenden Leiter gewickelt werden oder sie kann durch nachträgliches elektrisches Verbinden von einzelnen Leitersegmenten aufgebaut werden. Bei der letztgenannten Variante können insbesondere vergleichsweise starre Stäbe zum Einsatz kommen, welche in die axial verlaufenden Nuten des Jochs eingelegt werden können und nachträglich miteinander verbunden werden können. Diese starren Stäbe sind häufig haarnadelartig geformt, weshalb solche Wicklungen in der Fachwelt auch als Hairpin-Wicklungen bezeichnet werden.According to the prior art, distributed windings are used in particular in the stators of electrical machines, in which the individual conductor segments of the winding are embedded in the slots of a stator yoke. However, in the rotor of an electrical machine, such a distributed winding can also be embedded in the slots of a corresponding soft magnetic yoke of the rotor. Such a distributed winding can in principle either be wound from a long continuous conductor or it can be built up by subsequent electrical connection of individual conductor segments. In the last-mentioned variant, in particular, comparatively rigid rods can be used, which can be inserted into the axially extending grooves of the yoke and can be connected to one another afterwards. These rigid rods are often shaped like hairpins, which is why such windings are also referred to as hairpin windings in the specialist field.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, stabförmige Leitersegmente einer solchen Leiterwicklung als Hohlleiter auszuführen und die Wicklung dadurch zu kühlen, dass ein fluides Kühlmittel durch die innenliegenden Kanäle des Hohlleiters geleitet wird. Der Einsatz solcher Hohlleiterstäbe in einer verteilten Wicklung wird beispielsweise in der DE 102017204472 A1 beschrieben. Die dort beschriebenen Hohlleiterstäbe sind entweder als gerade oder als L-förmige Rohre ausgebildet oder aber als haarnadelförmige Stabsegmente. Dabei umfasst eine solche Haarnadel immer jeweils zwei gerade axiale Leitersegmente, welche dann nach Art einer Klammer gleichzeitig in zwei separate axiale Nuten eingelegt werden.It is also known from the prior art to design rod-shaped conductor segments of such a conductor winding as a waveguide and to cool the winding by passing a fluid coolant through the internal channels of the waveguide. The use of such waveguide rods in a distributed winding is for example in the DE 102017204472 A1 described. The waveguide rods described there are designed either as straight or L-shaped tubes or as hairpin-shaped rod segments. Such a hairpin always comprises two straight axial conductor segments, which are then inserted into two separate axial grooves at the same time in the manner of a clamp.

In der DE 102017204472 A1 wird weiterhin das Konzept einer in einem axialen Endbereich angeordneten fluidisch gekapselten Kühlmittelkammer beschrieben, in welche die offenen Enden der Hohlleiterstäbe auf der offenen Seite der Haarnadelform hineinragen. Hierdurch wird erreicht, dass aus der Kühlmittelkammer das Kühlmittel gleichzeitig in mehrere solche Hohlleiterstäbe hineingeleitet werden kann. Um das eingespeiste Kühlmittel auf der axial gegenüberliegenden Seite wieder aus der Wicklung herauslassen zu können, sind die Hohlleiterstäbe auf der geschlossenen Seite der Haarnadeln jeweils mit wenigstens einer Öffnung versehen. Eine solche Auslassöffnung kann beispielsweise durch Anbringen einer Bohrung an einem haarnadelförmig gebogenen Hohlleiterstab erzeugt werden.In the DE 102017204472 A1 the concept of a fluidically encapsulated coolant chamber arranged in an axial end region is also described, into which the open ends of the waveguide rods protrude on the open side of the hairpin shape. This ensures that the coolant can be fed from the coolant chamber into a plurality of such waveguide rods at the same time. In order to be able to let the coolant fed in again out of the winding on the axially opposite side, the waveguide rods are each provided with at least one opening on the closed side of the hairpins. Such an outlet opening can be produced, for example, by making a bore on a waveguide rod bent in the shape of a hairpin.

Nachteilig bei den beschriebenen haarnadelförmigen Hohlleiterstäben nach dem Stand der Technik ist, dass das Anbringen der Bohrungen für die Auslassöffnung vergleichsweise aufwendig und schwierig ist. Zum einen erfordert das Anbringen der Bohrung einen relativ aufwendigen zusätzlichen Prozessschritt, der beispielsweise durch Elektroerosion oder durch eine mechanische Bohrung umgesetzt werden kann. Zum anderen ist beim Durchführen dieses Prozesses eine hohe geometrische Präzision notwendig, welche in der Praxis oft schwer zu erreichen ist: Es hat sich als schwierig herausgestellt, die Bohrung so präzise durchzuführen, dass der innenliegende Kühlmittelkanal so genau getroffen wird, dass eine Auslassöffnung mit einem gewünschten definierten Öffnungsquerschnitt entsteht. Dies ist besonders schwierig im Bereich der Biegestellen des Leiters, wo eine solche Öffnung aber häufig angeordnet werden soll, um sie direkt im axialen Endbereich der Wicklung zu positionieren. Insbesondere durch die Biegung des Leiters können große Abweichungen bei der genauen Lage des inneren Kühlmittelkanals von einer idealen Geometrie auftreten. Durch diese Schwierigkeiten kann bei der Herstellung der Auslassöffnungen derzeit kein automatisierter Bohrprozess angewendet werden, da die Fehleranfälligkeit zu hoch ist.The disadvantage of the hairpin-shaped waveguide rods described according to the prior art is that making the bores for the outlet opening is comparatively complex and difficult. On the one hand, making the hole requires a relatively complex additional process step that can be implemented, for example, by electrical discharge machining or by mechanical drilling. On the other hand, when carrying out this process, a high geometric precision is necessary, which is often difficult to achieve in practice: It has proven difficult to drill the hole so precisely that the internal coolant channel is hit so precisely that an outlet opening with a desired defined opening cross-section arises. This is particularly difficult in the area of the bending points of the conductor, where such an opening should often be arranged in order to position it directly in the axial end area of the winding. In particular, the bending of the conductor can cause large deviations in the exact position of the inner coolant channel from an ideal geometry. Due to these difficulties, no automated drilling process can currently be used in the manufacture of the outlet openings, since the susceptibility to errors is too high.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Maschinenkomponente mit einer Leiterwicklung aus Hohlleiterstäben anzugeben, welche die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll eine Maschinenkomponente zur Verfügung gestellt werden, deren Leiterwicklung im Vergleich zum Stand der Technik einfacher herzustellen ist. Weitere Aufgaben sind es, eine elektrische Maschine mit einer solchen Maschinenkomponente und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Maschinenkomponente anzugeben.The object of the invention is therefore to specify a machine component with a conductor winding made of waveguide rods which overcomes the disadvantages mentioned. In particular, a machine component is to be made available whose conductor winding is easier to manufacture in comparison to the prior art. Further objects are to specify an electrical machine with such a machine component and a method for producing such a machine component.

Diese Aufgaben werden durch die in Anspruch 1 beschriebene Maschinenkomponente, die in Anspruch 14 beschriebene elektrische Maschine und das in Anspruch 15 beschriebene Verfahren gelöst.These objects are achieved by the machine component described in claim 1, the electrical machine described in claim 14 and the method described in claim 15.

Die erfindungsgemäße Maschinenkomponente ist zum Betrieb in einer elektrischen Maschine mit einer zentralen Achse A ausgelegt. Sie umfasst ein Joch mit einer Mehrzahl von Nuten und eine Leiterwicklung, wobei die Leiterwicklung eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen einzelnen Hohlleiterstäben aufweist. Dabei besteht jeder Hohlleiterstab aus einem axial innenliegenden Innenabschnitt und zwei daran angrenzenden axial außenliegenden Außenabschnitten. Die Innenabschnitte der Hohlleiterstäbe sind dabei jeweils als gerade, axial ausgerichtete Leiterabschnitte ausgebildet und in die Nuten des Jochs eingebettet. Die einzelnen Hohlleiterstäbe weisen jeweils zwei gegenüberliegende axial endständige Öffnungen auf. Bei jedem Hohlleiterstab geht der gerade Innenabschnitt über zwei Biegestellen in die benachbarten außenliegenden Leiterabschnitte über.The machine component according to the invention is for operation in an electrical machine with a central axis A. designed. It comprises a yoke with a plurality of slots and a conductor winding, the conductor winding having a plurality of individual waveguide rods electrically connected to one another. Each waveguide rod consists of an axially inner one Inner section and two adjoining axially outer outer sections. The inner sections of the waveguide rods are each designed as straight, axially aligned conductor sections and embedded in the grooves of the yoke. The individual waveguide rods each have two opposite axially terminal openings. In the case of each waveguide rod, the straight inner section merges into the adjacent outer conductor sections via two bending points.

Die Leiterwicklung der Maschinenkomponente ist also aus mehreren einzelnen Hohlleiterstäben zusammengesetzt, insbesondere ist sie nachträglich aus einzelnen vorgefertigten Stabelementen zusammengesetzt. Es handelt sich also hier nicht um eine Leiterwicklung aus einem übergeordneten zusammenhängenden Leiter, sondern um eine Leiterwicklung, die aus einer Mehrzahl einzelner Stabelemente zusammengesetzt ist. Jeder einzelne Hohlleiterstab soll dabei nur einen axial innenliegenden Innenabschnitt aufweisen. Der Begriff „axial“ bezieht sich hier generell auf die Richtung der zentralen Achse A der Maschine, welche im Übrigen auch der zentralen Achse A der Maschinenkomponente entspricht. Der eine Innenabschnitt eines jeden Hohlleiterstabs soll dabei in eine zugehörige Nut des Jochs eingebettet sein. Er soll gerade ausgebildet sein und in axialer Richtung ausgerichtet sein. An diesen geraden Innenabschnitt angrenzend soll jeder Hohlleiterstab genau zwei axial gegenüberliegende Außenabschnitte aufweisen. Zumindest an jedem Übergang zwischen Innenabschnitt und angrenzendem Außenabschnitt soll dabei eine Biegestelle vorliegen. Diese Biegestellen sollen dabei als Teile der jeweiligen Außenabschnitte angesehen werden, da die Innenabschnitte ja insgesamt gerade sein sollen. Die Formulierung, dass jeder Hohlleiterstab aus einem Innenabschnitt und zwei Außenabschnitten besteht, soll insbesondere bedeuten, dass der Hohlleiterstab keinen zweiten geraden, axial innenliegenden Innenabschnitt aufweisen darf. Der Hohlleiterstab darf also nicht haarnadelförmig zurückgebogen sein, da er dann zwei solche axial innenliegende Innenabschnitte aufweisen würde. Ebenso dürfen nicht mehr als zwei axial außenliegende Außenabschnitte vorliegen, welche den einen Innenabschnitt axial flankieren. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Haarnadel-Form würden dagegen drei solche axial außenliegenden Außenabschnitte vorliegen. Kurz gesagt soll also ein einzelner Hohlleiterstab nur einen einzelnen axialen Hinleiter oder Rückleiter der Wicklung ausbilden und keinen darüber hinausgehenden größeren Abschnitt der Wicklung wie beim Haarnadel-Leiter. Dabei soll allerdings nicht ausgeschlossen sein, dass die einzelnen Au-ßenabschnitte trotzdem in sich eine etwas komplexere Form aufweisen, insbesondere mit mehreren Biegestellen pro Außenabschnitt.The conductor winding of the machine component is therefore composed of several individual waveguide rods; in particular, it is subsequently composed of individual prefabricated rod elements. It is therefore not a question of a conductor winding made up of a superordinate, coherent conductor, but rather a conductor winding composed of a plurality of individual rod elements. Each individual waveguide rod should have only one axially inner inner section. The term "axial" here generally refers to the direction of the central axis A. the machine, which, by the way, is also the central axis A. corresponds to the machine component. The one inner section of each waveguide rod should be embedded in an associated groove of the yoke. It should be straight and aligned in the axial direction. Adjacent to this straight inner section, each waveguide rod should have exactly two axially opposite outer sections. There should be a bending point at least at every transition between the inner section and the adjacent outer section. These bending points should be viewed as parts of the respective outer sections, since the inner sections should be straight overall. The formulation that each waveguide rod consists of an inner section and two outer sections is intended in particular to mean that the waveguide rod must not have a second straight, axially inner inner section. The waveguide rod must therefore not be bent back in the shape of a hairpin, since it would then have two such axially inner inner sections. Likewise, there may not be more than two axially outer outer sections which axially flank one inner section. In the hairpin shape known from the prior art, however, there would be three such axially outer outer sections. In short, a single waveguide rod should only form a single axial forward conductor or return conductor of the winding and not a larger section of the winding extending beyond it as in the case of a hairpin conductor. However, it should not be ruled out that the individual outer sections nevertheless have a somewhat more complex shape in themselves, in particular with several bending points per outer section.

Die Außenabschnitte können also optional zusätzlich zu den beschriebenen Biegestellen noch eine oder mehrere weitere Biegungen aufweisen. Wesentlich ist nur, dass zumindest im Bereich des Übergangs zwischen Innenabschnitt und jeweils angrenzendem Außenabschnitt eine Biegung vorliegt. Durch diese Biegung wird erreicht, dass die Innenabschnitte der einzelnen Hohlleiterstäbe an unterschiedlichen Umfangspositionen der Maschinenkomponente angeordnet werden können und dass mittels der Außenabschnitte die entsprechenden Abstände in Umfangsrichtung zumindest teilweise überbrückt werden können. Auf diese Weise können die einzelnen Hohlleiterstäbe trotz der unterschiedlichen Umfangspositionen der Innenabschnitte zu einer übergeordneten Leiterwicklung verbunden werden, ohne dass hierzu besonders lange zusätzliche Verbindungselemente nötig sind. Mit anderen Worten können durch die Biegung der Außenabschnitte die Endbereiche der elektrisch zu verbindenden Hohlleiterstäbe mit einem vergleichsweise kurzen Abstand zueinander angeordnet werden. Insbesondere kann in Umfangsrichtung sogar ein Überlapp zwischen den einzelnen axialen Endbereichen der zu verbindenden Hohlleiterstäbe erzeugt werden, sodass sich in Umfangsrichtung gesehen ein Abstand von Null ergibt. Durch die Biegung der Leiterstäbe wird also auf einfache Weise eine Verbindung zu einer übergeordneten Leiterwicklung ermöglicht.The outer sections can therefore optionally have one or more further bends in addition to the bending points described. It is only essential that there is a bend at least in the area of the transition between the inner section and the respectively adjoining outer section. This bending ensures that the inner sections of the individual waveguide rods can be arranged at different circumferential positions of the machine component and that the corresponding distances in the circumferential direction can be at least partially bridged by means of the outer sections. In this way, despite the different circumferential positions of the inner sections, the individual waveguide rods can be connected to form a superordinate conductor winding without the need for particularly long additional connecting elements. In other words, by bending the outer sections, the end regions of the waveguide rods to be electrically connected can be arranged at a comparatively short distance from one another. In particular, an overlap can even be produced in the circumferential direction between the individual axial end regions of the waveguide rods to be connected, so that a distance of zero results when viewed in the circumferential direction. By bending the conductor bars, a connection to a higher-level conductor winding is made possible in a simple manner.

Die einzelnen Hohlleiterstäbe sind jeweils länglich ausgebildet und weisen einen über ihre Länge durchgehenden innenliegenden Kanal auf. Die gegenüberliegenden axial endständigen Öffnungen der Hohlleiterstäbe ergeben sich also als natürliche Öffnungen dadurch, dass sich dieser Kanal bis in die Endbereiche der Hohlleiterstäbe erstreckt. Es liegt also insbesondere für jeden Außenabschnitt genau eine solche Öffnung vor. Diese Öffnungen ermöglichen ein Einleiten von fluidem Kühlmittel in das Innere der Hohlleiterstäbe und ein Ausleiten von Kühlmittel aus dem Inneren der Stäbe heraus. Durch die Nutzung der natürlichen Öffnungen der Stabenden für diesen Zweck sind hier insbesondere keine zusätzlichen Bohrungen in den Außenwänden der Hohlleiterstäbe erforderlich. Somit wird auf einfache Weise die Herstellung einer Leiterwicklung ermöglicht, bei der das Innere der Hohlleiterstäbe durch ein hindurchfließendes Kühlmittel gekühlt werden kann.The individual waveguide rods are each designed to be elongated and have a continuous internal channel over their length. The opposite axially terminal openings of the waveguide rods thus result as natural openings in that this channel extends into the end regions of the waveguide rods. There is therefore precisely one such opening in particular for each outer section. These openings enable fluid coolant to be introduced into the interior of the waveguide rods and coolant to be discharged from the interior of the rods. By using the natural openings of the rod ends for this purpose, in particular no additional bores are required in the outer walls of the waveguide rods. This enables a conductor winding to be produced in a simple manner, in which the interior of the waveguide rods can be cooled by a coolant flowing through.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist zumindest eine erfindungsgemäße Maschinenkomponente auf. Es kann sich dabei insbesondere um einen Rotor und/oder um einen Stator der Maschine handeln. Die Vorteile der elektrischen Maschine ergeben sich analog zu den beschriebenen Vorteilen der Maschinenkomponente, insbesondere in Bezug auf die einfache Herstellbarkeit und die Möglichkeit einer Durchströmung der Wicklung mit fluidem Kühlmittel.The electrical machine according to the invention has at least one machine component according to the invention. It can in particular be a rotor and / or a stator of the machine. The advantages of the electrical machine result analogously to the described advantages of the machine component, in particular with regard to the ease of manufacture and the possibility of fluid coolant flowing through the winding.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Maschinenkomponente. Bei dem Verfahren wird eine Mehrzahl von länglich geformten einzelnen Hohlleiterstäben in die Nuten des Jochs eingeführt. Dabei wird an diesen Hohlleiterstäben zumindest auf einer der beiden axialen Seiten erst nach dem Einführen in die Nuten des Jochs die jeweilige Biegestelle erzeugt. Auch die Vorteile des Verfahrens ergeben sich analog zu den oben beschriebenen Vorteilen der erfindungsgemäßen Maschinenkomponente. Insbesondere ist die Herstellung vergleichsweise einfach.The method according to the invention is used to produce a machine component according to the invention. In the method, a plurality of elongated individual waveguide rods are inserted into the grooves of the yoke. The respective bending point is generated on these waveguide rods at least on one of the two axial sides only after they have been inserted into the grooves of the yoke. The advantages of the method also result analogously to the advantages of the machine component according to the invention described above. In particular, production is comparatively simple.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen der Maschinenkomponente, der Maschine und des Herstellungsverfahrens allgemein vorteilhaft miteinander kombiniert werden.Advantageous configurations and developments of the invention emerge from the claims dependent on claim 1 and the following description. The described configurations of the machine component, the machine and the manufacturing method can generally be advantageously combined with one another.

Allgemein vorteilhaft sollen die einzelnen Hohlleiterstäbe jeweils einstückig ausgebildet sein. So sollen die einzelnen Stäbe wiederum nicht ihrerseits aus separaten Teilsegmenten zusammengesetzt sein. Stattdessen soll die Form eines jeweiligen Hohlleiterstabs insbesondere durch Biegen aus einem einzelnen ursprünglich geraden einstückigen Stab hervorgegangen sein. Damit soll klarstellend auch zum Ausdruck gebracht werden, dass eventuelle zusätzliche Elemente wie beispielsweise elektrische Verbindungselemente oder Kühlmittelanschlussschläuche nicht als Teile des jeweiligen Hohlleiterstabs angesehen werden sollen.It is generally advantageous that the individual waveguide rods are each designed in one piece. In turn, the individual rods should not be composed of separate subsegments. Instead, the shape of a respective waveguide rod should have emerged from a single originally straight, one-piece rod, in particular by bending. This is also intended to clarify that any additional elements such as electrical connecting elements or coolant connection hoses should not be viewed as parts of the respective waveguide rod.

Bevorzugt können die beiden Außenabschnitte der einzelnen Hohlleiterstäbe jeweils symmetrisch zueinander ausgebildet sein. Dies soll insbesondere bedeuten, dass die beiden gegenüberliegenden Außenabschnitte eines jeweiligen Hohlleiterstabs untereinander die gleiche Form und die gleiche Größe aufweisen. Allgemein und unabhängig von der genauen Ausgestaltung der Außenabschnitte ist es vorteilhaft, wenn zumindest die gegenüberliegenden endständigen Öffnungen eines Hohlleiterstabs den gleichen Öffnungsquerschnitt aufweisen. Hieraus ergeben sich Vorteile für eine gleichmäßige Durchströmung des Stabs mit einem fluiden Kühlmittel.The two outer sections of the individual waveguide rods can preferably each be designed symmetrically to one another. This is intended to mean in particular that the two opposite outer sections of a respective waveguide rod have the same shape and size as one another. In general and regardless of the precise configuration of the outer sections, it is advantageous if at least the opposite end openings of a waveguide rod have the same opening cross section. This results in advantages for a uniform flow of a fluid coolant through the rod.

Besonders vorteilhaft können die einzelnen Hohlleiterstäbe als Ganzes jeweils entweder eine Symmetrieebene oder eine zweizählige Symmetrieachse aufweisen. Eine solche symmetrische Ausgestaltung der Hohlleiterstäbe führt vorteilhaft auch zu einer entsprechenden Symmetrie der übergeordneten Leiterwicklung und damit zweckmäßig zu einer symmetrischen Ausbildung der elektromagnetischen Wechselwirkungen beim Betrieb der entsprechenden elektrischen Maschine.Particularly advantageously, the individual waveguide rods as a whole can each have either a plane of symmetry or a twofold axis of symmetry. Such a symmetrical configuration of the waveguide rods advantageously also leads to a corresponding symmetry of the superordinate conductor winding and thus expediently to a symmetrical configuration of the electromagnetic interactions during the operation of the corresponding electrical machine.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform können die beiden Biegestellen eines jeweiligen Hohlleiterstabs entgegengesetzt ausgerichtete Biegerichtungen aufweisen, sodass der Hohlleiterstab insgesamt eine gespreizt Z-förmige Grundstruktur aufweist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass damit auf besonders einfache Weise eine Wellenwicklung realisiert werden kann. Bei solch einer Wellenwicklung erstrecken sich die elektrisch miteinander verbundenen Leitersegmente der Wicklung in einem auseinandergezogenen zickzackartigen Muster über den Umfang der Maschinenkomponente. Es liegt also von einem axial ausgerichteten Innenabschnitt zum nächsten immer ein Versatz in Umfangsrichtung vor, wobei die Richtung dieses Versatzes von Innenabschnitt zu Innenabschnitt beibehalten wird. Eine solche Wellenwicklung kann mit gespreizt Z-förmigen Leitersegmenten besonders gut realisiert werden, da sich die axial gegenüberliegenden Außenabschnitte eines Hohlleiterstabs auch azimutal gesehen in gegenüberliegende Richtungen erstrecken. Für die genannte „entgegengesetzte“ Ausrichtung der Biegerichtungen ist es dabei nicht unbedingt erforderlich, dass sich die beiden Außenabschnitte innerhalb einer Ebene exakt um 180° gegenüberstehen. Es reicht vielmehr aus, wenn sie derart entgegengesetzt ausgerichtet sind, dass sie bei einer Anordnung innerhalb einer Zylindermantelschale in entgegengesetzte Umfangsrichtungen zeigen. Unter dem Merkmal „gespreizt Z-förmig“ soll hier allgemein verstanden werden, dass die Außenabschnitte mit dem zugehörigen Innenabschnitts jeweils einen stumpfen Winkel von mehr als 90° ausbilden.According to a first preferred embodiment, the two bending points of a respective waveguide rod can have oppositely oriented bending directions, so that the waveguide rod as a whole has a spread Z-shaped basic structure. An advantage of this embodiment is that a wave winding can be implemented with it in a particularly simple manner. In such a wave winding, the electrically interconnected conductor segments of the winding extend in an expanded zigzag pattern over the circumference of the machine component. There is therefore always an offset in the circumferential direction from one axially aligned inner section to the next, the direction of this offset being maintained from inner section to inner section. Such a wave winding can be implemented particularly well with spread Z-shaped conductor segments, since the axially opposite outer sections of a waveguide rod also extend in opposite directions when viewed azimuthally. For the aforementioned “opposite” alignment of the bending directions, it is not absolutely necessary that the two outer sections are exactly 180 ° opposite one another within a plane. Rather, it is sufficient if they are oriented in opposite directions in such a way that they point in opposite circumferential directions when arranged within a cylinder jacket shell. The term “spread Z-shaped” is to be understood here generally to mean that the outer sections with the associated inner section each form an obtuse angle of more than 90 °.

Gemäß einer alternativen, zweiten bevorzugten Ausführungsform können die beiden Biegestellen eines jeweiligen Hohlleiterstabs aber auch gleichseitig ausgerichtete Biegerichtungen aufweisen, sodass der Hohlleiterstab insgesamt eine gespreizt U-förmige Grundstruktur aufweist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass damit auf besonders einfache Weise eine Schleifenwicklung realisiert werden kann. Bei solch einer Schleifenwicklung erstreckt sich die gesamte Wicklung über eine Vielzahl von überlappenden Schleifen, wobei die Position entlang einer vorgegebenen Umfangsrichtung von Schleife zu Schleife vorrückt. Eine solche Schleifenwicklung kann mit gespreizt U-förmigen Leitersegmenten besonders gut realisiert werden, da sich die axial gegenüberliegenden Außenabschnitte eines Hohlleiterstabs azimutal gesehen in die gleiche Richtung erstrecken. Unter dem Merkmal „gespreizt U-förmig“ soll hier analog zu oben verstanden werden, dass die Außenabschnitte mit dem zugehörigen Innenabschnitts jeweils einen stumpfen Winkel von mehr als 90° ausbilden. Auch hier müssen die beiden gegenüberliegenden Außenabschnitte nicht notwendigerweise innerhalb einer Ebene liegen. Auch sie können so geformt sein, dass sich der Hohlleiterstab als Ganzes innerhalb einer Zylindermantelschale anordnen lässt.According to an alternative, second preferred embodiment, the two bending points of a respective waveguide rod can, however, also have bending directions aligned on the same side, so that the waveguide rod as a whole has a spread U-shaped basic structure. One advantage of this embodiment is that a loop winding can be implemented in a particularly simple manner. In such a loop winding, the entire winding extends over a plurality of overlapping loops, the position advancing from loop to loop along a predetermined circumferential direction. Such a loop winding can be implemented particularly well with spread U-shaped conductor segments, since the axially opposite outer sections of a waveguide rod extend in the same direction, viewed azimuthally. The feature “spread U-shaped” is to be understood here, analogously to the above, that the outer sections with the associated inner section each form an obtuse angle of more than 90 °. Here, too, the two opposite outer sections do not necessarily have to lie within a plane. They can also be shaped so that the waveguide rod as Can be arranged whole within a cylindrical shell.

Allgemein und unabhängig von der sonstigen geometrischen Ausgestaltung können die einzelnen Hohlleiterstäbe jeweils einen durchgehenden innenliegenden Kanal mit einem über die Länge des Hohlleiterstabs einheitlichen Querschnitt aufweisen. Der Stab ist dann also über seine ganze Länge als Hohlstab ausgebildet, wobei insbesondere Form und Fläche des Kanalquerschnitts über die Länge konstant sind. Vorteilhaft kann dabei sogar der gesamte Stabquerschnitt (also auch Form und Größe des Stabs auf seiner Außenseite) über die ganze Länge konstant sein. Die Querschnittsform sind dabei sowohl für die Form des innenliegenden Kanals als auch für die äußere Form des Hohlleiterstabs grundsätzlich beliebig und unabhängig voneinander wählbar. Beispielsweise können innere und/oder äußere als polygonale oder runde Querschnittsformen, insbesondere als rechteckige oder kreisförmige Querschnittsformen ausgestaltet sein.In general and independently of the other geometric configuration, the individual waveguide rods can each have a continuous internal channel with a cross-section that is uniform over the length of the waveguide rod. The rod is then designed as a hollow rod over its entire length, in particular the shape and area of the channel cross-section being constant over the length. Advantageously, the entire rod cross-section (that is to say also the shape and size of the rod on its outside) can be constant over the entire length. The cross-sectional shape can in principle be selected as desired and independently of one another, both for the shape of the inner channel and for the outer shape of the waveguide rod. For example, inner and / or outer cross-sectional shapes can be configured as polygonal or round, in particular as rectangular or circular cross-sectional shapes.

Gemäß einer ersten Ausführungsvariante für die Form der Au-ßenabschnitte können diese neben ihren bereits beschriebenen Biegestellen jeweils ausschließlich gerade Stabsegmente aufweisen. Mit anderen Worten liegt dann im Bereich des Übergangs zum zugeordneten Innensegment ein Knick vor, abgesehen davon ist jeder Außenabschnitt jedoch gerade geformt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass jeder Hohlleiterstab insgesamt nur zwei Biegestellen aufweist und somit im Vergleich zu komplexeren Formen leichter herzustellen ist. Bei dieser Ausführungsform kann die elektrische Verbindung benachbarter Hohlleiterstäbe durch eine X-förmige Überkreuzung und anschließende elektrische Kontaktierung der zu verbindenden Außenabschnitte erreicht werden. Mit anderen Worten liegt dann in Umfangsrichtung gesehen eine Überlappung der endständigen Bereiche der Außenabschnitte vor.According to a first embodiment variant for the shape of the outer sections, these can each have exclusively straight rod segments in addition to their already described bending points. In other words, there is then a kink in the area of the transition to the assigned inner segment, apart from this, however, each outer section is straight. An advantage of this embodiment is that each waveguide rod has a total of only two bending points and is therefore easier to manufacture in comparison to more complex shapes. In this embodiment, the electrical connection of adjacent waveguide rods can be achieved by an X-shaped crossing and subsequent electrical contacting of the outer sections to be connected. In other words, seen in the circumferential direction, there is then an overlap of the end regions of the outer sections.

Gemäß einer alternativen, zweiten Ausführungsvariante für die Form der Außenabschnitte können diese neben ihren bereits beschriebenen Biegestellen (die im Folgenden auch als „erste Biegestellen“ bezeichnet werden) jeweils ein weiteres gebogenes Stabsegment aufweisen. Beispielsweise kann sich im Anschluss an die erste Biegestelle zunächst ein gerades Stabsegment und im Anschluss daran eine zweite Biegestelle anschließen. Im Anschluss an die zweite Biegestelle kann dann jeweils wieder ein gerades Stabsegment folgen. Ein Vorteil dieser Ausführungsform mit einem weiteren Knick auf jeder Seite ist, dass in den Endbereichen der Außenabschnitte wiederum eine Ausrichtung entlang der zentralen Maschinenachse A erreicht werden kann. Somit können die Außenabschnitte der zu verbindenden Hohlleiterstäbe in ihren Endbereichen parallel zueinander geführt werden, was eine elektrische Kontaktierung mit einer größeren Kontaktfläche erlaubt als bei einer einfachen X-Kreuzung.According to an alternative, second embodiment variant for the shape of the outer sections, these can each have a further curved rod segment in addition to their already described bending points (which are also referred to below as “first bending points”). For example, the first bending point can be followed by a straight rod segment and then a second bending point. A straight rod segment can then follow the second bending point. An advantage of this embodiment with a further bend on each side is that in the end regions of the outer sections there is again an alignment along the central machine axis A. can be achieved. Thus, the outer sections of the waveguide rods to be connected can be guided parallel to one another in their end regions, which allows electrical contact to be made with a larger contact area than with a simple X-crossing.

Unabhängig davon, ob die Außenabschnitte in ihren Endbereichen gekreuzt oder parallel geführt werden, kann es insbesondere vorteilhaft sein, hier eine Biegung vorzusehen, durch die das durch die Öffnung austretende Kühlmittel in eine bestimmte bevorzugte Richtung gelenkt wird. Beispielsweise kann das Kühlmittel durch eine solche Biegung in Richtung der Maschinenachse gelenkt werden, so dass beispielsweise ein innenliegender Rotor einer rotierenden Maschine mit dem austretenden Kühlmittel gekühlt werden kann.Regardless of whether the end areas of the outer sections are crossed or guided in parallel, it can be particularly advantageous to provide a bend through which the coolant exiting through the opening is directed in a certain preferred direction. For example, the coolant can be steered in the direction of the machine axis by such a bend so that, for example, an internal rotor of a rotating machine can be cooled with the emerging coolant.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die jeweiligen Außenabschnitte insgesamt als gebogene Leiterabschnitte realisiert sind, im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Wechsel von geraden Abschnitten und kleinräumigeren Biegestellen.Alternatively, however, it is also possible that the respective outer sections are implemented as a whole as curved conductor sections, in contrast to the above-described alternation of straight sections and smaller-scale bending points.

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform ist jeder Hohlleiterstab über wenigstens einen seiner Außenabschnitte mit einem Außenabschnitt eines benachbarten Hohlleiterstabs derart elektrisch verbunden, dass insgesamt durch die Mehrzahl von Hohlleiterstäben eine verteilte Leiterwicklung ausgebildet wird. Eine solche verteilte Leiterwicklung kann gegebenenfalls auch aus einzelnen Wicklungsgruppen zusammengesetzt sein, welche elektrisch nicht miteinander verbunden sein müssen. Innerhalb einer solchen Wicklungsgruppe kann insbesondere eine elektrische Serienschaltung der darin vorliegenden Hohlleiterstäbe vorliegen. Zweckmäßig wird aus allen Hohlleiterstäben eine übergeordnete verteilte Wicklung gebildet, welche insbesondere entweder als Wellenwicklung oder als Schleifenwicklung ausgebildet sein kann. Allgemein vorteilhaft und unabhängig von der genauen Ausgestaltung kann die Leiterwicklung über den gesamten Umfang der Maschinenkomponente verteilt sein. Dabei ist es allgemein auch möglich, dass nur ein Teil der Leiter auf die erfindungsgemäße Weise ausgestaltet ist.According to a generally preferred embodiment, each waveguide rod is electrically connected via at least one of its outer sections to an outer section of an adjacent waveguide rod such that a distributed conductor winding is formed overall through the plurality of waveguide rods. Such a distributed conductor winding can optionally also be composed of individual winding groups which do not have to be electrically connected to one another. Within such a winding group, there can in particular be an electrical series connection of the waveguide rods present therein. A superordinate distributed winding is expediently formed from all the waveguide rods, which winding can in particular be designed either as a wave winding or as a loop winding. Generally advantageously and independently of the precise configuration, the conductor winding can be distributed over the entire circumference of the machine component. It is generally also possible here for only some of the conductors to be designed in the manner according to the invention.

Allgemein kann die elektrische Verbindung der einzelnen Hohlleiterstäbe vorteilhaft durch eine Schweißstelle, eine Lötstelle und/oder durch Klemmung und/oder Verschraubung mit einem elektrisch leitenden Element gebildet sein. Unabhängig von der genauen Ausgestaltung der elektrischen Verbindung kann diese allgemein vorteilhaft nahe am axialen Endbereich der einzelnen Hohlleiterstäbe angebracht sein, wobei trotzdem die endständige Öffnung der Stäbe bei der Schaffung der elektrischen Verbindung nicht geschlossen wird. Dies kann durch die oben beschriebenen Verfahren zur elektrischen Verbindung vorteilhaft erreicht werden.In general, the electrical connection of the individual waveguide rods can advantageously be formed by a welding point, a soldering point and / or by clamping and / or screwing with an electrically conductive element. Regardless of the exact configuration of the electrical connection, it can generally advantageously be attached close to the axial end region of the individual waveguide rods, although the terminal opening of the rods is not closed when the electrical connection is established. This can advantageously be achieved by the above-described methods for electrical connection.

Gemäß einer weiteren allgemein bevorzugten Ausführungsform kann die Maschinenkomponente einen ersten axialen Endbereich aufweisen, welcher für alle Hohlleiterstäbe als Kühlmitteleintrittsseite ausgebildet ist. Dazu kann die Maschinenkomponente insgesamt mit einer Einrichtung zur Zirkulation von fluidem Kühlmittel versehen sein, wobei die Flussrichtung für dieses Kühlmittel innerhalb der innenliegenden Kanäle der Hohlleiterstäbe für alle Hohlleiterstäbe gleich ausgerichtet ist. Mit anderen Worten weisen dann die Hohlleiterstäbe alle eine einheitliche axiale Strömungsrichtung auf.According to a further generally preferred embodiment, the Machine component have a first axial end region which is designed as a coolant inlet side for all waveguide rods. For this purpose, the machine component as a whole can be provided with a device for the circulation of fluid coolant, the direction of flow for this coolant within the internal channels of the waveguide rods being the same for all waveguide rods. In other words, the waveguide rods then all have a uniform axial flow direction.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Maschinenkomponente in wenigstens einem der beiden axialen Endbereiche eine gegen ihre Umgebung fluidisch gekapselte erste Kühlmittelkammer aufweist. Diese erste Kühlmittelkammer kann insbesondere einen Teil der in diesem axialen Endbereich liegenden Außenabschnitte der Hohlleiterstäbe gemeinsam umgeben, sodass ein fluides Kühlmittel aus der Kühlmittelkammer gleichzeitig in die innenliegenden Hohlräume der Hohlleiterstäbe eingeleitet und/oder von den innenliegenden Hohlräumen in die Kühlmittelkammer ausgeleitet werden kann. Diese Einleitung beziehungsweise Ausleitung von flüssigem Kühlmittel erfolgt wiederum über die endständigen Öffnungen der Hohlleiterstäbe.It is particularly preferred if the machine component has a first coolant chamber fluidically encapsulated from its surroundings in at least one of the two axial end regions. This first coolant chamber can, in particular, jointly surround part of the outer sections of the waveguide rods lying in this axial end region, so that a fluid coolant from the coolant chamber can simultaneously be introduced into the interior cavities of the waveguide rods and / or can be diverted from the interior cavities into the coolant chamber. This introduction or discharge of liquid coolant takes place in turn via the terminal openings of the waveguide rods.

Optional kann die Maschinenkomponente im zweiten axialen Endbereich eine gegen ihre Umgebung fluidisch gekapselte zweite Kühlmittelkammer aufweisen. Diese zweite Kühlmittelkammer kann zumindest einen Teil der in diesem zweiten axialen Endbereich liegenden Außenabschnitte der Hohlleiterstäbe umgeben, sodass ein fluides Kühlmittel aus der zweiten Kühlmittelkammer gleichzeitig in die innenliegenden Hohlräume der Hohlleiterstäbe eingeleitet und/oder von den innenliegenden Hohlräumen in die zweite Kühlmittelkammer ausgeleitet werden kann. Mit anderen Worten sind bei dieser Ausführungsform der Maschinenkomponente die Wickelköpfe der Leiterwicklung in beiden axialen Endbereichen innerhalb gekapselter Wickelkopfkammern angeordnet. Hier wird also auch auf der Austrittsseite das aus den innenliegenden Kanälen austretende Kühlmittel direkt im Bereich der Wickelköpfe innerhalb einer gekapselten Kammer aufgefangen, was die Rückführung in einen übergeordneten geschlossenen Kühlmittelkreislauf erleichtert.Optionally, in the second axial end region, the machine component can have a second coolant chamber that is fluidically encapsulated from its surroundings. This second coolant chamber can surround at least part of the outer sections of the waveguide rods lying in this second axial end area, so that a fluid coolant from the second coolant chamber can be introduced into the inner cavities of the waveguide rods and / or from the inner cavities into the second coolant chamber. In other words, in this embodiment of the machine component, the winding heads of the conductor winding are arranged in both axial end regions within encapsulated winding head chambers. Here, too, the coolant emerging from the internal channels is caught directly in the area of the end windings within an encapsulated chamber on the outlet side, which facilitates the return to a higher-level closed coolant circuit.

Allgemein vorteilhaft kann die Maschinenkomponente als Stator für eine elektrische Maschine ausgebildet sein. Die Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzepts für die Ausgestaltung der Leiterwicklung ist bei einer Statorwicklung besonders vorteilhaft, da im Stator besonders häufig verteilte Wicklungen zum Einsatz kommen. Weiterhin ist im feststehenden Teil der elektrischen Maschine die Ausgestaltung mit einem oder mehreren fluidisch gekapselten Wickelkopfkammern deutlich leichter zu realisieren.Generally advantageously, the machine component can be designed as a stator for an electrical machine. The implementation of the concept according to the invention for the configuration of the conductor winding is particularly advantageous in the case of a stator winding, since distributed windings are used particularly frequently in the stator. Furthermore, the configuration with one or more fluidically encapsulated end winding chambers is much easier to implement in the stationary part of the electrical machine.

Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform kann die Maschinenkomponente aber auch als Rotor für eine elektrische Maschine ausgebildet sein. Auch bei der Rotorwicklung können entsprechende verteilte Leiterwicklungen zum Einsatz kommen und auch hier ist der Einsatz von einer oder mehreren fluidisch gekapselten Wickelkopfkammern zum gemeinsamen Einleiten (und/oder Ausleiten) von Kühlmittel in die Hohlleiterstäbe möglich.According to an alternative advantageous embodiment, the machine component can also be designed as a rotor for an electrical machine. Corresponding distributed conductor windings can also be used for the rotor winding, and here, too, the use of one or more fluidically encapsulated end winding chambers for the common introduction (and / or discharge) of coolant into the waveguide rods is possible.

Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante des Herstellungsverfahrens können die Hohlleiterstäbe zunächst als gerade Stäbe in die Nuten des Jochs eingelegt werden. Bei dieser Variante werden sie erst im Anschluss an das Einlegen auf beiden axialen Seiten gebogen. Die Biegestellen werden also auf beiden axialen Seiten erst nach dem Einführen in die Nuten des Jochs erzeugt. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass die Herstellung der endgültigen Form auf beiden axialen Seiten der Maschinenkomponente mit dem gleichen Prozess erfolgen kann und somit die übergeordnete Leiterwicklung besonders symmetrisch ausgestaltet werden kann.According to a first advantageous variant of the production method, the waveguide rods can initially be inserted into the grooves of the yoke as straight rods. In this variant, they are only bent on both axial sides after they have been inserted. The bending points are therefore only created on both axial sides after they have been inserted into the grooves of the yoke. An advantage of this embodiment is that the production of the final shape on both axial sides of the machine component can take place with the same process and thus the superordinate conductor winding can be designed particularly symmetrically.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist es zweckmäßig, wenn die elektrische Verbindung der einzelnen Hohlleiterstäbe erst erfolgt, nachdem die Biegestellen auf beiden axialen Seiten der Wicklung erzeugt worden sind. Dies bewirkt, dass auch die elektrische Verbindung auf beiden axialen Seiten symmetrisch ausgestaltet werden kann.In this embodiment of the method, it is expedient if the electrical connection of the individual waveguide rods only takes place after the bending points have been produced on both axial sides of the winding. This has the effect that the electrical connection can also be configured symmetrically on both axial sides.

Gemäß einer alternativen, zweiten vorteilhaften Variante des Herstellungsverfahrens können die Biegestellen aber auch zunächst auf einer axialen Seite der Hohlleiterstäbe erzeugt werden. Im Anschluss an das einseitige Biegen werden die Hohlleiterstäbe dann in die Nuten des Jochs eingelegt. Im Anschluss an das Einlegen erfolgt dann die Erzeugung der Biegestelle auf der gegenüberliegenden axialen Seite. Ein Vorteil dieser Ausführungsform kann darin gesehen werden, dass die Herstellung der Biegestellen auf der ersten axialen Seite unter Umständen leichter ist, wenn die Stäbe noch nicht in die Nuten eingelegt worden sind.According to an alternative, second advantageous variant of the production method, the bending points can also initially be produced on an axial side of the waveguide rods. Following the one-sided bending, the waveguide rods are then inserted into the grooves of the yoke. Following the insertion, the bending point is then generated on the opposite axial side. An advantage of this embodiment can be seen in the fact that the production of the bending points on the first axial side may be easier if the rods have not yet been inserted into the grooves.

Bei dieser zweiten Ausführungsform des Verfahrens ist es zum einen möglich, dass die elektrische Verbindung auf beiden axialen Seiten erst nach dem Erzeugen der endgültigen geometrischen Form erfolgt. Alternativ ist es aber auch möglich, die elektrischen Verbindungen (vor oder nach dem Einlegen in die Nuten) zunächst nur auf einer axialen Seite der Wicklung herzustellen, anschließend auf der gegenüberliegenden axialen Seite die Biegestellen hinzuzufügen und dann im Anschluss daran auf dieser Seite auch die elektrischen Verbindungen zu erzeugen.In this second embodiment of the method, it is possible, on the one hand, for the electrical connection to take place on both axial sides only after the final geometric shape has been produced. Alternatively, however, it is also possible to first make the electrical connections (before or after inserting them into the slots) only on one axial side of the winding, then to add the bending points on the opposite axial side and then also to add the electrical connections on this side Create connections.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

  • 1 eine schematische perspektivische Teildarstellung einer Maschinenkomponente nach dem Stand der Technik zeigt,
  • 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines haarnadelförmigen Leiterstabs nach dem Stand der Technik zeigt,
  • 3 zwei einzelne Hohlleiterstäbe aus einer Maschinenkomponente nach einem ersten Beispiel der Erfindung zeigt,
  • 4 zwei einzelne Hohlleiterstäbe aus einer Maschinenkomponente nach einem zweiten Beispiel der Erfindung zeigt und
  • 5 eine elektrische Maschine im schematischen Längsschnitt zeigt.
The invention is described below with the aid of some preferred exemplary embodiments Described with reference to the attached drawings in which:
  • 1 shows a schematic perspective partial representation of a machine component according to the prior art,
  • 2 shows a schematic perspective illustration of a hairpin-shaped conductor bar according to the prior art,
  • 3 shows two individual waveguide rods from a machine component according to a first example of the invention,
  • 4th shows two individual waveguide rods from a machine component according to a second example of the invention and
  • 5 shows an electrical machine in a schematic longitudinal section.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

In 1 ist eine schematische perspektivische Teildarstellung einer Maschinenkomponente nach dem Stand der Technik gezeigt, wie er in der DE 102017204472 A1 beschrieben ist. Diese Maschinenkomponente kann insbesondere wie in den 3 und 4 gezeigt durch das Konzept der vorliegenden Erfindung modifiziert werden. Die Maschinenkomponente ist hier ein Stator 3, welcher innerhalb einer elektrischen Maschine einen hier nicht dargestellten innenliegenden Rotor radial umgeben kann. Der Stator 3 weist eine zentrale Achse A auf, welche in der elektrischen Maschine auch der zentralen Maschinenachse entspricht.In 1 FIG. 13 is a schematic perspective partial illustration of a machine component according to the prior art, as shown in FIG DE 102017204472 A1 is described. This machine component can in particular as in 3 and 4th shown can be modified by the concept of the present invention. The machine component here is a stator 3 which can radially surround an inner rotor, not shown here, within an electrical machine. The stator 3 has a central axis A. which also corresponds to the central machine axis in the electrical machine.

Der hier gezeigte Stator 3 weist ein Joch 5 mit einer Vielzahl von Nuten 7 auf. In diese Nuten 7 ist die Statorwicklung in Form einer verteilten Leiterwicklung 4 eingelegt. Diese Leiterwicklung 4 ist aus einzelnen haarnadelförmigen Hohlleiterstäben 8 zusammengesetzt und bildet eine Wellenwicklung. Der Übersichtlichkeit halber ist in 1 nur ein kleiner Teil der verteilten Leiterwicklung 4 gezeigt, nämlich ein vollständiger haarnadelförmiger Hohlleiterstab 8 und Teilbereiche von zwei daran angrenzenden ähnlichen Hohlleiterstäben. In der vollständigen Leiterwicklung 4 sind aber in Wirklichkeit alle Nuten (beispielsweise in zwei oder mehr Lagen) mit solchen haarnadelförmigen Hohlleiterstäben 8 gefüllt, welche elektrisch miteinander zu einer übergeordneten Wicklung verbunden sind. Diese Wicklung kann auch elektrisch in einzelne Wicklungsgruppen aufgeteilt sein.The stator shown here 3 has a yoke 5 with a variety of grooves 7th on. In these grooves 7th is the stator winding in the form of a distributed conductor winding 4th inserted. This conductor winding 4th is made from individual hairpin-shaped waveguide rods 8th assembled and forms a wave winding. For the sake of clarity, in 1 only a small part of the distributed conductor winding 4th shown, namely a complete hairpin-shaped waveguide rod 8th and portions of two similar waveguide rods adjacent thereto. In the full conductor winding 4th but in reality all grooves (for example in two or more layers) with such hairpin-shaped waveguide rods 8th filled, which are electrically connected to one another to form a higher-level winding. This winding can also be electrically divided into individual winding groups.

Die Leiterwicklung 4 weist einen axial innenliegenden Bereich 26 auf und zwei daran angrenzende axial endständige Bereiche 25 und 27. Im axial innenliegenden Bereich 26 weisen die haarnadelförmigen Hohlleiterstäbe 8 jeweils gerade Leitersegmente auf, welche in den Nuten 7 des Jochs 5 liegen und in axialer Richtung A ausgerichtet sind. Diese geraden Leitersegmente sind für den Hauptteil der elektromagnetischen Wechselwirkung in der elektrischen Maschine ursächlich. Dagegen liegen in den beiden axialen Endbereichen 25 und 27 gebogene Teilstücke des Leiterstabs 8 vor, da hier die unterschiedlichen Umfangspositionen der geraden innenliegenden Leitersegmente zu überbrücken sind, um insgesamt eine übergeordnete Leiterwicklung 4 zu bilden. Im links dargestellten axialen Endbereich 27 liegt hierzu ein klammerförmiges Verbindungssegment vor, welches ein einstückiges Teil des haarnadelförmigen Hohlleiterstabs 8 ist. Hier müssen also keine elektrischen Kontaktierungen nachträglich eingefügt werden. Im rechts dargestellten axialen Endbereichs 25 müssen die Endstücke der benachbarten haarnadelförmigen Leiterstäbe dagegen erst nachträglich verbunden werden. Hierzu werden die äußersten Endstücke der zu verbindenden Leiter im Anschluss an einen zweiten Knick parallel verlaufend übereinandergelegt und dort elektrisch miteinander verbunden. In diesem ersten axialen Endbereich 25 liegt eine ringförmige und gekapselte erste Kühlmittelkammer 23 vor. Aus dieser ersten Kühlmittelkammer 23 kann ein fluides Kühlmittel bei vergleichsweise hohem Druck in die endständigen Öffnungen 10 der haarnadelförmigen Leiterstäbe 8 eingespeist werden. Diese Öffnungen 10 ergeben sich als natürliche endständige Öffnungen der haarnadelförmigen Hohlleiterstäbe.The conductor winding 4th has an axially inner area 26th on and two adjoining axially terminal areas 25th and 27 . In the axially inner area 26th exhibit the hairpin-shaped waveguide rods 8th each straight conductor segments, which in the grooves 7th of the yoke 5 lie and in the axial direction A. are aligned. These straight conductor segments are responsible for most of the electromagnetic interaction in the electrical machine. In contrast, lie in the two axial end regions 25th and 27 curved sections of the ladder bar 8th before, since the different circumferential positions of the straight inner conductor segments have to be bridged in order to create a higher-level conductor winding overall 4th to build. In the axial end area shown on the left 27 there is a clamp-shaped connecting segment, which is an integral part of the hairpin-shaped waveguide rod 8th is. No electrical contacts have to be added here afterwards. In the axial end area shown on the right 25th however, the end pieces of the adjacent hairpin-shaped conductor bars must only be connected subsequently. For this purpose, the outermost end pieces of the conductors to be connected are laid on top of one another running parallel following a second bend and are electrically connected to one another there. In this first axial end area 25th is an annular and encapsulated first coolant chamber 23 in front. From this first coolant chamber 23 a fluid coolant can enter the terminal openings at a comparatively high pressure 10 of the hairpin-shaped ladder bars 8th be fed in. These openings 10 arise as natural terminal openings of the hairpin-shaped waveguide rods.

Im gegenüberliegenden zweiten axialen Endbereich 27 liegt ebenfalls eine ringförmige und gekapselte zweite Kühlmittelkammer 24 vor, welche der Niederdruck-Seite des Kühlkreislaufs entspricht. Um das Kühlmittel auf dieser Seite aus den Hohlleiterstäben austreten zu lassen, sind die haarnadelförmigen Leiterstäbe 8 auf dieser Seite ebenfalls mit Öffnungen 10 versehen. Diese Öffnungen wurden nachträglich durch das Anbringen von entsprechenden Bohrungen im Bereich der haarnadelförmigen Knickstellen der Leiterstäbe angebracht. Diese Bohrungen 10 sind im linken Teil der 1 durch zwei entsprechende Punkte markiert. Das nachträgliche Anbringen dieser Bohrungen im Knickbereich des Hohlleiterstabs bringt die weiter oben beschriebenen Nachteile mit sich, insbesondere in Bezug auf den zusätzlichen Fertigungsschritt und die Schwierigkeiten bei der Einhaltung vorgegebener geometrischer Toleranzen für die Austrittsöffnung.In the opposite second axial end area 27 there is also an annular and encapsulated second coolant chamber 24 which corresponds to the low-pressure side of the cooling circuit. The hairpin-shaped conductor bars are used to let the coolant escape from the waveguide rods on this side 8th also with openings on this side 10 Mistake. These openings were made subsequently by making appropriate holes in the area of the hairpin-shaped kinks in the conductor bars. These holes 10 are in the left part of the 1 marked by two corresponding points. The subsequent installation of these bores in the kink area of the waveguide rod brings with it the disadvantages described above, in particular with regard to the additional manufacturing step and the difficulties in adhering to predetermined geometric tolerances for the outlet opening.

In 2 ist eine schematische perspektivische Darstellung eines einzelnen haarnadelförmigen Leiterstabs 8 nach dem Stand der Technik gezeigt. Insbesondere handelt es sich hier um einen herkömmlichen Leiterstabs 8, wie er in der Maschinenkomponente 3 der 1 zum Einsatz kommt. Wie in 2 dargestellt, weist ein einzelner solcher Leiterstab 8 zwei gerade axial innenliegende Innenabschnitte 11 auf und insgesamt drei rechts und links daran angrenzende endständige Au-ßenabschnitte 12. Der links dargestellte Außenabschnitt 12 überbrückt dabei nach Art einer Klammer den Abstand zwischen den beiden Innenabschnitten 11. Am äußersten Klick dieses Klammersegments ist der Leiterstab mit den bereits weiter oben beschriebenen Bohrungen 10 versehen, welche als Kühlmittelaustrittsöffnungen dienen. Auf der rechts dargestellten Seite bilden die beiden Außenabschnitte 12 die Enden des Hohlleiterstabes, sodass sich hier die beiden Öffnungen 10 als natürliche Öffnungen des innenliegenden Kühlmittelkanals ergeben. Die Durchflussrichtung des Kühlmittels durch diesen Leiterstab ist in 2 durch entsprechende Pfeile angedeutet.In 2 Figure 3 is a schematic perspective illustration of a single hairpin-shaped conductor bar 8th shown according to the prior art. In particular, it is a conventional conductor bar 8th as he did in the machine component 3 of the 1 is used. As in 2 shown, has a single such conductor bar 8th two straight axially inside Interior sections 11 on and a total of three end outer sections adjoining it on the right and left 12th . The outer section shown on the left 12th bridges the distance between the two inner sections like a clip 11 . At the outermost click of this bracket segment is the ladder rod with the holes already described above 10 provided, which serve as coolant outlet openings. On the side shown on the right, the two outer sections form 12th the ends of the waveguide rod so that the two openings are here 10 result as natural openings in the internal coolant duct. The direction of flow of coolant through this conductor bar is in 2 indicated by corresponding arrows.

3 zeigt zwei einzelne Hohlleiterstäbe 9, wie sie in einer Maschinenkomponente 3 nach einem ersten Beispiel der Erfindung zum Einsatz kommen können. Diese Maschinenkomponente 3 kann dabei beispielsweise dem in 1 gezeigten Stator 3 entsprechen, wobei allerdings die dort vorliegenden herkömmlichen haarnadelförmigen Hohlleiterstäbe 8 jeweils durch zwei der in 3 gezeigten einfacheren Hohlleiterstäbe 9 ersetzt sind. Abgesehen von dieser Modifikation soll jedoch die Maschinenkomponente 3 nach dem ersten Beispiel der Erfindung genau der in 1 dargestellten Maschinenkomponente 3 entsprechen. Es soll sich also um einen Stator einer elektrischen Maschine handeln, wobei dieser Stator 3 mit zwei endständigen Kühlmittelkammer 23 und 24 versehen ist, um fluides Kühlmittel auf der ersten Seite 25 gleichzeitig in die Öffnungen 10 der Hohlleiterstäbe einzuleiten und auf der gegenüberliegenden Seite 27 gleichzeitig aus diesen hinaus zu leiten. Ebenso sollen auch hier die axial innenliegenden Innenabschnitte 11 der einzelnen Hohlleiterstäbe in die Nuten 7 des Jochs 5 eingebettet sein. 3 shows two individual waveguide rods 9 as they are in a machine component 3 can be used according to a first example of the invention. This machine component 3 for example, the in 1 shown stator 3 correspond, although the conventional hairpin-shaped waveguide rods present there 8th by two of the in 3 shown simpler waveguide rods 9 are replaced. Apart from this modification, however, the machine component 3 according to the first example of the invention exactly that in 1 machine component shown 3 correspond. It should therefore be a stator of an electrical machine, this stator 3 with two terminal coolant chambers 23 and 24 is provided to fluid coolant on the first side 25th at the same time in the openings 10 of the waveguide rods and on the opposite side 27 at the same time to lead out of these. The axially inner inner sections should also be used here 11 of the individual waveguide rods in the grooves 7th of the yoke 5 be embedded.

Im Unterschied zur herkömmlichen Ausführung der Leiterwicklung 4 ist diese beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht aus haarnadelförmigen Hohlleiterstäben, sondern aus einer doppelt so großen Anzahl von einfacheren Hohlleiterstäben 9 zusammengesetzt. Wie in 3 dargestellt, weist jeder dieser Hohlleiterstäbe 9 genau einen geraden axial innenliegenden Innenabschnitt 11 auf. Zusätzlich weist er genau zwei gegenüberliegend daran angrenzende Außenabschnitte 12 auf. Jeder dieser Außenabschnitte 12 weist im Bereich des Übergangs zum geraden Innenabschnitt 11 eine erste Biegestelle 13 auf. Durch diese Biegungen wird eine Überbrückung der unterschiedlichen Umfangspositionen der Innenabschnitte 11 ermöglicht, sodass die einzelnen Hohlleiterstäbe elektrisch zu einer übergeordneten Leiterwicklung 4 verbunden werden können. Diese Verbindung wird bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf beiden axialen Seiten der Maschinenkomponente erst durch nachträgliche elektrische Verbindung der vorgefertigten Hohlleiterstäbe 9 geschaffen. Um dies zu erleichtern weisen beim Beispiel der 3 die einzelnen Hohlleiterstäbe 9 in ihren axialen Endbereichen jeweils noch eine zweite Biegestelle 15 auf. Die axial endständigen Leitersegmente, welche im Anschluss an diese zweite Biegestelle folgen, können wie im linken Teil der 3 gezeigt für die jeweils zu verbindenden Hohlleiterstäbe 9 parallel zueinander und übereinanderliegend angeordnet werden. Hierdurch wird ein elektrischer Verbindungsbereich 17 gebildet, in welchem eine vergleichsweise große Kontaktfläche vorliegt. In diesem elektrischen Verbindungsbereich 17 können die beiden benachbarten Hohlleiterstäbe 9 beispielsweise durch Schweißen oder Löten oder aber auch durch eine andere Art der elektrischen Kontaktierung miteinander leitend verbunden werden.In contrast to the conventional design of the conductor winding 4th In the first exemplary embodiment of the invention, this is not made up of hairpin-shaped waveguide rods, but rather a number of simpler waveguide rods that is twice as large 9 composed. As in 3 shown, each of these waveguide rods 9 exactly one straight axially inner inner section 11 on. In addition, it has exactly two oppositely adjacent outer sections 12th on. Each of these outer sections 12th points in the area of the transition to the straight inner section 11 a first bending point 13 on. These bends bridge the different circumferential positions of the inner sections 11 allows, so that the individual waveguide rods electrically to a higher-level conductor winding 4th can be connected. In the first exemplary embodiment of the invention, this connection is only established on both axial sides of the machine component through subsequent electrical connection of the prefabricated waveguide rods 9 created. To make this easier, use the example of 3 the individual waveguide rods 9 a second bending point in each of their axial end regions 15th on. The axially terminal conductor segments that follow this second bending point can, as in the left part of FIG 3 shown for the waveguide rods to be connected 9 be arranged parallel to each other and one above the other. This creates an electrical connection area 17th formed in which there is a comparatively large contact area. In this electrical connection area 17th can the two adjacent waveguide rods 9 be conductively connected to one another, for example, by welding or soldering or by some other type of electrical contact.

Analog zu dem in 1 dargestellten Aufbau sollen auch hier die Innenabschnitte 11 in die Nuten 7 des Jochs 5 eingebettet sein. Ausgangselement für die Herstellung der endgültigen Form der einzelnen Hohlleiterstäbe ist jeweils ein gerader Stab, wie er in 3 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Bei der Herstellung kann entweder so vorgegangen werden, dass diese geraden Stäbe zunächst in die Nuten des Jochs eingelegt werden und erst anschließend daran auf beiden Seiten in ähnlichen Prozessschritten gebogen werden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Biegestellen 13 und 15 zunächst auf einer axialen Seite erzeugt werden, die Stäbe dann in die Nuten eingelegt werden und erst im Anschluss daran auf der gegenüberliegenden axialen Seite die dort nötigen Biegestellen 13 und 15 erzeugt werden.Analogous to the in 1 The structure shown here should also include the inner sections 11 in the grooves 7th of the yoke 5 be embedded. The starting element for producing the final shape of the individual waveguide rods is a straight rod, as shown in FIG 3 is indicated by the dashed lines. During production, the procedure can either be that these straight rods are first inserted into the grooves of the yoke and only then are bent on both sides in similar process steps. Alternatively, it is also possible that the bending points 13 and 15th are first generated on one axial side, the rods are then inserted into the grooves and only then are the necessary bending points on the opposite axial side 13 and 15th be generated.

Den verschiedenen möglichen Varianten ist gemeinsam, dass die fertig geformten Hohlleiterstäbe 9 jeweils die Form eines auseinandergezogenen Z aufweisen, wobei die ganz außenliegenden Endstücke noch mit einem zusätzlichen Knick versehen sind. Die einzelnen Hohlleiterstäbe sind dabei zweckmäßig im Wesentlichen symmetrisch geformt, wobei die hier dargestellte Z-förmige Geometrie eine zweizählige Symmetrieachse aufweist.The various possible variants have in common that the preformed waveguide rods 9 each have the shape of an expanded Z, with the very outer end pieces being provided with an additional kink. The individual waveguide rods are expediently shaped essentially symmetrically, the Z-shaped geometry shown here having a twofold axis of symmetry.

Statt der hier dargestellten Z-förmigen Geometrie ist es aber auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn sich die Außenabschnitte 12 in Abwandlung des Beispiels der 3 jeweils in gleiche Richtungen von dem zugehörigen Innenabschnitt 11 wegbiegen, so dass insgesamt eine gestreckt U-förmige Geometrie gebildet wird. Eine solche Formgebung kann beispielsweise für die Bildung einer verteilten Schleifenwicklung vorteilhaft sein.Instead of the Z-shaped geometry shown here, however, it is also possible and under certain circumstances advantageous if the outer sections 12th modified from the example of 3 each in the same directions from the associated inner section 11 Bend away so that an overall straight U-shaped geometry is formed. Such a shape can be advantageous, for example, for the formation of a distributed loop winding.

Im Unterschied zu dem in 2 dargestellten Stand der Technik weisen die Hohlleiterstäbe 9 der 3 in beiden axialen Endbereichen natürliche Öffnungen 10 auf, welche sich als Fortsetzungen des innenliegenden Kanals des jeweiligen Hohlleiterstabs ergeben. Ein Vorteil hiervon ist, dass der schwierige Verfahrensschritt für die nachträgliche Anbringung von Bohrungen an den Hohlleiterstäben entfällt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Leiterstäbe auf beiden axialen Seiten Öffnungen 10 mit vergleichbarem Öffnungsquerschnitt aufweisen.In contrast to the in 2 The prior art shown have the waveguide rods 9 of the 3 natural openings in both axial end areas 10 which appear as continuations of the inner channel of the respective waveguide rod surrender. One advantage of this is that the difficult process step for the subsequent drilling of holes on the waveguide rods is no longer necessary. Another advantage is that the conductor bars have openings on both axial sides 10 have a comparable opening cross-section.

In 4 sind zwei einzelne Hohlleiterstäbe aus einer Maschinenkomponente nach einem zweiten Beispiel der Erfindung gezeigt. Auch bei diesem Beispiel ist die Maschinenkomponente im Wesentlichen wie in 1 dargestellt aufgebaut, wobei allerdings wiederum die dort vorliegenden herkömmlichen haarnadelförmigen Hohlleiterstäbe 8 jeweils durch zwei der in 4 gezeigten einfacheren Hohlleiterstäbe 9 ersetzt sind. Ähnlich wie beim Beispiel der 3 sind auch hier die einzelnen Hohlleiterstäbe 9 durch nachträgliches Biegen von ursprünglich geraden Hohlleiterstäben erzeugt worden. Im Unterschied zum Beispiel der 3 weist jeder Hohlleiterstab 9 jedoch nur zwei erste Knickstellen 13 auf. Diese ersten Knickstellen sind jeweils Teil der Außenabschnitte 12 und liegen jeweils im Bereich des Übergangs zum benachbarten Innenabschnitt 11. Die zusätzlichen zweiten Knickstellen 15 entfallen also beim Beispiel der 4, sodass die Außenabschnitte im Anschluss an die beschriebenen ersten Knickstellen jeweils als gerade Leiterabschnitte ausgebildet sind. Die einzelnen Hohlleiterstäbe 9 weisen also jeweils die Form eines auseinander gestreckten Z, ohne zusätzliche Knickstellen auf. Diese einfachere Formgebung führt zu einem vereinfachten Herstellungsprozess. Trotz der einfacheren Form kann auch hier ein elektrischer Verbindungsbereich 17 durch eine entsprechende Kreuzung der endständigen Leiterabschnitte geschaffen werden. Es liegt also auch hier eine ausreichende elektrische Kontaktfläche vor, um durch Schweißen oder Löten oder eine andere Art der Verbindung einen elektrischen Kontakt zu schaffen. Die Vorteile im Hinblick auf die einfache Herstellung, die Symmetrie der Öffnungen 10 und auch im Hinblick auf die Symmetrie der Leiterwicklung 4 insgesamt sind also bei beiden Ausführungsbeispielen ähnlich.In 4th shows two individual waveguide rods from a machine component according to a second example of the invention. In this example, too, the machine component is essentially as in 1 shown, but again the conventional hairpin-shaped waveguide rods present there 8th by two of the in 4th shown simpler waveguide rods 9 are replaced. Similar to the example of the 3 are also here the individual waveguide rods 9 generated by subsequent bending of originally straight waveguide rods. In contrast to the 3 each waveguide rod 9 but only two first kinks 13 on. These first kinks are each part of the outer sections 12th and each lie in the area of the transition to the adjacent inner section 11 . The additional second kinks 15th are omitted in the example of 4th so that the outer sections are each designed as straight conductor sections following the described first kinks. The individual waveguide rods 9 so each have the shape of an extended Z, without additional kinks. This simpler shape leads to a simplified manufacturing process. Despite the simpler shape, an electrical connection area can also be used here 17th be created by a corresponding crossing of the terminal conductor sections. There is also a sufficient electrical contact area here to create electrical contact by welding or soldering or some other type of connection. The advantages in terms of simple production, the symmetry of the openings 10 and also with regard to the symmetry of the conductor winding 4th overall are therefore similar in both exemplary embodiments.

In 5 ist eine elektrische Maschine 51 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im schematischen Längsschnitt gezeigt. Diese elektrische Maschine 51 umfasst einen Rotor 57 und einen Stator 3. Der Rotor 57 ist mittels einer Rotorwelle 59 um eine Rotationsachse A drehbar gelagert, wobei diese Rotationsachse der zentralen Achse der Maschine und somit auch des Stators entspricht. Hierzu ist die Rotorwelle 59 über die Lager 60 gegen das Maschinengehäuse 61 abgestützt. Bei der elektrischen Maschine kann es sich grundsätzlich um einen Motor oder einen Generator handeln oder auch um eine Maschine, die in beiden Modi betrieben werden kann.In 5 is an electrical machine 51 according to an embodiment of the invention shown in schematic longitudinal section. This electric machine 51 includes a rotor 57 and a stator 3 . The rotor 57 is by means of a rotor shaft 59 around an axis of rotation A. rotatably mounted, this axis of rotation corresponding to the central axis of the machine and thus also of the stator. The rotor shaft is for this purpose 59 about the camp 60 against the machine housing 61 supported. The electrical machine can in principle be a motor or a generator or a machine that can be operated in both modes.

Im gezeigten Beispiel ist der Stator 3 als Maschinenkomponente nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung ausgestaltet. Dieser Stator 3 weist eine Statorwicklung 4 mit einer Mehrzahl von Leiterwindungen auf, die in Form einer verteilten Wicklung über den Umfang des Stators 3 angeordnet sind. Dabei kann die Statorwicklung 4 auch in mehrere abgeschlossene Umfangssegmente unterteilt sein. Die Statorwicklung 4 ist in Nuten eines Statorblechpakets eingebettet, welches in einem axial innenliegenden Bereich 16 des Stators 3 angeordnet ist und als Joch 5 wirkt. Vor allem die im axial innenliegenden Bereich 26 angeordneten Teile der Statorwicklung 4 treten beim Betrieb der elektrischen Maschine 51 in elektromagnetische Wechselwirkung mit einem Feld des Rotors. Dazu ist der Rotor 57 mit einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Felderregung ausgestattet. Diese Wechselwirkung findet über einen Luftspalt 56 hinweg statt, der radial zwischen Rotor 57 und Stator 3 liegt.In the example shown is the stator 3 designed as a machine component according to the concept of the present invention. This stator 3 has a stator winding 4th with a plurality of conductor turns in the form of a distributed winding over the circumference of the stator 3 are arranged. The stator winding 4th also be divided into several closed circumferential segments. The stator winding 4th is embedded in the grooves of a laminated stator core, which is located in an axially inner area 16 of the stator 3 is arranged and as a yoke 5 works. Especially those in the axially inner area 26th arranged parts of the stator winding 4th occur when operating the electrical machine 51 in electromagnetic interaction with a field of the rotor. This is the rotor 57 equipped with a field excitation, not shown here for the sake of clarity. This interaction takes place via an air gap 56 away, the radial between the rotor 57 and stator 3 lies.

Die Statorwicklung 4 ist aus einzelnen Hohlleiterstäben 9 zusammengesetzt, welche beispielsweise ähnlich wie in den 3 oder 4 ausgestaltet sein können. Die Anordnung dieser Hohlleiterstäbe 9 in dem Joch 5 kann dabei ähnlich ausgestaltet sein wie in 1 gezeigt, allerdings mit entsprechend modifizierten Hohlleiterstäben. Im Unterschied zum Stator 3 der 1 weist der Stator der 5 allerdings nur eine erste gekapselte Kühlmittelkammer 23 auf, welche im ersten axialen Endbereich 25 angeordnet ist. Am gegenüberliegenden axialen Endbereichs 27, also auf der Kühlmittelaustrittsseite, sind die Wickelköpfe 4a der Leiterwicklung 4 hier ungekapselt. Das hier austretende Kühlmittel 61 wird jedoch in einem Sammelbereich 63 aufgefangen und von hier wieder dem Kühlmittelkreislauf zugeführt.The stator winding 4th is made from individual waveguide rods 9 composed, which, for example, similar to the 3 or 4th can be designed. The arrangement of these waveguide rods 9 in the yoke 5 can be designed similarly as in 1 shown, but with appropriately modified waveguide rods. In contrast to the stator 3 of the 1 indicates the stator the 5 however, only a first encapsulated coolant chamber 23 on, which in the first axial end region 25th is arranged. At the opposite axial end area 27 , i.e. on the coolant outlet side, are the winding heads 4a the conductor winding 4th here unencapsulated. The coolant escaping here 61 however, is in a collection area 63 collected and fed back into the coolant circuit from here.

Bei der Maschine der 5 ist also nur der Stator 3 als Maschinenkomponente nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung ausgestaltet. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass der Rotor 57 nach dem Konzept der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Auch für eine entsprechende Rotorwicklung und deren Kühlung mit einem flüssigen Kühlmittel kommen die Vorteile der Erfindung analog zum Tragen.With the machine of the 5 so is just the stator 3 designed as a machine component according to the concept of the present invention. Alternatively or in addition, however, it is also possible that the rotor 57 is designed according to the concept of the present invention. The advantages of the invention also apply analogously to a corresponding rotor winding and its cooling with a liquid coolant.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

33
Statorstator
44th
LeiterwicklungConductor winding
4a4a
WickelköpfeWinding heads
4b4b
axial innenliegender Wicklungsabschnittaxially inner winding section
55
Jochyoke
77th
NutGroove
88th
haarnadelförmiger Leiterstabhairpin-shaped ladder stick
99
HohlleiterstabWaveguide rod
1010
Öffnungopening
1111
InnenabschnittInterior section
1212
AußenabschnnittOuter section
1313
erste Biegestellefirst bending point
1515th
zweite Biegestellesecond bending point
1616
gerader Endabschnittstraight end section
1717th
elektrischer Verbindungsbereichelectrical connection area
2323
erste Kühlmittelkammerfirst coolant chamber
2424
zweite Kühlmittelkammersecond coolant chamber
2525th
erster axialer Endbereichfirst axial end area
2626th
axial innenliegender Bereichaxially inner area
2727
zweiter axialer Endbereichsecond axial end area
5151
elektrische Maschineelectric machine
5656
LuftspaltAir gap
5757
Rotorrotor
5959
RotorwelleRotor shaft
6060
Lagercamp
6161
MaschinengehäuseMachine housing
6161
KühlmittelCoolant
6363
SammelbereichCollection area
AA.
zentrale Achsecentral axis
rr
radiale Richtungradial direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017204472 A1 [0003, 0004, 0038]DE 102017204472 A1 [0003, 0004, 0038]

Claims (15)

Maschinenkomponente (3) für eine elektrische Maschine mit einer zentralen Achse (A), umfassend, - ein Joch (5) mit einer Mehrzahl von Nuten (7) - und eine Leiterwicklung (4), - wobei die Leiterwicklung (4) eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen einzelnen Hohlleiterstäben (9) aufweist, - wobei jeder Hohlleiterstab (9) aus einem axial innenliegenden Innenabschnitt (11) und zwei daran angrenzenden axial außenliegenden Außenabschnitten (12) besteht, - wobei die Innenabschnitte (11) der Hohlleiterstäbe (9) jeweils als gerade, axial ausgerichtete Leiterabschnitte ausgebildet sind und in die Nuten (7) des Jochs (5) eingebettet sind, - wobei die einzelnen Hohlleiterstäbe (9) jeweils zwei gegenüberliegende axial endständige Öffnungen (10) aufweisen, - wobei bei jedem Hohlleiterstab (9) der gerade Innenabschnitt (11) über zwei Biegestellen (13) in die benachbarten Außenabschnitte (12) übergeht.Machine component (3) for an electrical machine with a central axis (A), comprising, - a yoke (5) with a plurality of grooves (7) - and a conductor winding (4), - wherein the conductor winding (4) has a plurality of electrically interconnected individual waveguide rods (9), - wherein each waveguide rod (9) consists of an axially inner inner section (11) and two axially outer outer sections (12) adjoining it, - The inner sections (11) of the waveguide rods (9) are each designed as straight, axially aligned conductor sections and are embedded in the grooves (7) of the yoke (5), - The individual waveguide rods (9) each having two opposing axially terminal openings (10), - The straight inner section (11) of each waveguide rod (9) merging into the adjacent outer sections (12) via two bending points (13). Maschinenkomponente (3) nach Anspruch 1, bei welcher die einzelnen Hohlleiterstäbe (9) jeweils einstückig ausgebildet sind.Machine component (3) after Claim 1 , in which the individual waveguide rods (9) are each formed in one piece. Maschinenkomponente (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher die beiden Außenabschnitte (12) der einzelnen Hohlleiterstäbe (9) jeweils symmetrisch zueinander ausgebildet sind.Machine component (3) according to one of the Claims 1 or 2 , in which the two outer sections (12) of the individual waveguide rods (9) are each formed symmetrically to one another. Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die beiden Biegestellen (13) eines jeweiligen Hohlleiterstabs (9) entgegengesetzt ausgerichtete Biegerichtungen aufweisen, so dass der Hohlleiterstab (9) insgesamt eine gespreizt Z-förmige Grundstruktur aufweist.Machine component (3) according to one of the preceding claims, in which the two bending points (13) of a respective waveguide rod (9) have oppositely aligned bending directions, so that the waveguide rod (9) overall has a spread Z-shaped basic structure. Maschinenkomponente (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die beiden Biegestellen (13) eines jeweiligen Hohlleiterstabs (9) gleichseitig ausgerichtete Biegerichtungen aufweisen, so dass der Hohlleiterstab (9) insgesamt eine gespreizt U-förmige Grundstruktur aufweist.Machine component (3) according to one of the Claims 1 to 3 , in which the two bending points (13) of a respective waveguide rod (9) have bending directions aligned on the same side, so that the waveguide rod (9) as a whole has a spread U-shaped basic structure. Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die einzelnen Hohlleiterstäbe (9) jeweils einen durchgehenden innenliegenden Kanal mit einem über die Länge einheitlichen Querschnitt aufweisen.Machine component (3) according to one of the preceding claims, in which the individual waveguide rods (9) each have a continuous internal channel with a cross-section that is uniform over the length. Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Außenabschnitte (12) der einzelnen Hohlleiterstäbe (9) neben ihren jeweiligen Biegestellen (13) jeweils ausschließlich gerade Stabsegmente aufweisen.Machine component (3) according to one of the preceding claims, in which the outer sections (12) of the individual waveguide rods (9) in addition to their respective bending points (13) each have exclusively straight rod segments. Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Außenabschnitte (12) der einzelnen Hohlleiterstäbe (9) neben ihren jeweiligen Biegestellen (13) jeweils ein weiteres gebogenes Stabsegment aufweisen.Machine component (3) according to one of the preceding claims, in which the outer sections (12) of the individual waveguide rods (9) each have a further curved rod segment in addition to their respective bending points (13). Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher jeder Hohlleiterstab (9) über wenigstens einen seiner Außenabschnitte (12) mit einem Außenabschnitt (12) eines benachbarten Hohlleiterstabs (9) derart elektrisch verbunden ist, dass insgesamt durch die Mehrzahl von Hohlleiterstäben (9) eine verteilte Leiterwicklung (4) ausgebildet wird.Machine component (3) according to one of the preceding claims, in which each waveguide rod (9) is electrically connected via at least one of its outer sections (12) to an outer section (12) of an adjacent waveguide rod (9) in such a way that the plurality of waveguide rods ( 9) a distributed conductor winding (4) is formed. Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die elektrische Verbindung (17) der einzelnen Hohlleiterstäbe (9) durch eine Schweißstelle, eine Lötstelle, und/oder durch eine Klemmung und/oder Verschraubung mit einem elektrisch leitenden Element gebildet ist.Machine component (3) according to one of the preceding claims, in which the electrical connection (17) of the individual waveguide rods (9) is formed by a welding point, a soldering point, and / or by clamping and / or screwing with an electrically conductive element. Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - welche einen ersten axialen Endbereich (25) aufweist, der für alle Hohlleiterstäbe (9) als Kühlmitteleintrittsseite ausgebildet ist, - und welche einen gegenüberliegenden zweiten axialen Endbereich (27) aufweist, der für alle Hohlleiterstäbe (9) als Kühlmittelaustrittsseite ausgebildet ist.Machine component (3) according to one of the preceding claims, - which has a first axial end region (25) which is designed as a coolant inlet side for all waveguide rods (9), - And which has an opposite, second axial end region (27) which is designed as a coolant outlet side for all waveguide rods (9). Maschinenkomponente (3) nach Anspruch 11, welche wenigstens in einem der beiden axialen Endbereiche (25) der Maschinenkomponente eine gegen ihre Umgebung fluidisch gekapselte erste Kühlmittelkammer (23) aufweist, welche zumindest einen Teil der in diesem axialen Endbereich (25) liegenden Außenabschnitte (12) der Hohlleiterstäbe (9) gemeinsam umgibt, - so dass ein fluides Kühlmittel (61) aus der Kühlmittelkammer (23) über die Öffnungen (10) in die Hohlleiterstäbe (9) eingeleitet und/oder von den Hohlleiterstäben (9) in die Kühlmittelkammer (23) ausgeleitet werden kann.Machine component (3) after Claim 11 which at least in one of the two axial end regions (25) of the machine component has a first coolant chamber (23) which is fluidically encapsulated from its surroundings and which shares at least part of the outer sections (12) of the waveguide rods (9) lying in this axial end region (25) surrounds, - so that a fluid coolant (61) can be introduced from the coolant chamber (23) via the openings (10) into the waveguide rods (9) and / or discharged from the waveguide rods (9) into the coolant chamber (23). Maschinenkomponente (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche als Stator (3) für eine elektrische Maschine (51) ausgebildet ist.Machine component (3) according to one of the preceding claims, which is designed as a stator (3) for an electrical machine (51). Elektrische Maschine (51) mit einer Maschinenkomponente (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.Electric machine (51) with a machine component (3) according to one of the Claims 1 to 13 . Verfahren zur Herstellung einer Maschinenkomponente (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, - bei welchem eine Mehrzahl von länglich geformten einzelnen Hohlleiterstäben (9) in die Nuten (7) des Jochs (5) eingeführt werden - und bei welchem an diesen Hohlleiterstäben (9)zumindest auf einer der beiden axialen Seiten erst nach dem Einführen in die Nuten (7) des Jochs (5) die jeweilige Biegestelle (13) erzeugt wird.Method for producing a machine component (3) according to one of the Claims 1 to 14th - in which a plurality of elongated individual waveguide rods (9) are inserted into the grooves (7) of the yoke (5) - and in which the respective bending point (13) is produced on these waveguide rods (9) at least on one of the two axial sides only after insertion into the grooves (7) of the yoke (5).
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