DE102020117267B4 - Stator arrangement with cooling - Google Patents

Stator arrangement with cooling Download PDF

Info

Publication number
DE102020117267B4
DE102020117267B4 DE102020117267.2A DE102020117267A DE102020117267B4 DE 102020117267 B4 DE102020117267 B4 DE 102020117267B4 DE 102020117267 A DE102020117267 A DE 102020117267A DE 102020117267 B4 DE102020117267 B4 DE 102020117267B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
stator
arrangement
slot
barrier
coolant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102020117267.2A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102020117267A1 (en
Inventor
Stefan Oechslen
Karl Dums
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102020117267.2A priority Critical patent/DE102020117267B4/en
Publication of DE102020117267A1 publication Critical patent/DE102020117267A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102020117267B4 publication Critical patent/DE102020117267B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/024—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • H02K3/487—Slot-closing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/12—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas
    • H02K5/128—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof specially adapted for operating in liquid or gas using air-gap sleeves or air-gap discs

Abstract

Eine Statoranordnung (20) für eine Elektromaschine (10) weist einen Statorkern (21) und eine Wicklungsanordnung (26) auf, welcher Statorkern (21) Statorzähne (24) und zwischen den Statorzähnen (24) vorgesehene Statornuten (25) aufweist und eine Axialrichtung (81) und eine Radialrichtung (82) der Statoranordnung (20) definiert, welche Statornuten (25) eine Nutöffnung (251) aufweisen, durch welche Statornuten (25) sich die Wicklungsanordnung (26) abschnittsweise erstreckt, welche Statoranordnung (20) Barriereelemente (29) aufweist, welche jeweils in einer Nutöffnung (251) angeordnet und dazu ausgebildet sind, die zugeordnete Nutöffnung (251) zumindest teilweise auszufüllen und einen Statornutkanal (30) zumindest bereichsweise zu definieren, welcher Statornutkanal (30) dazu vorgesehen ist, einen Kühlmittelfluss durch die jeweilige Statornut (25) zu ermöglichen, und welche Statoranordnung (20) ein Spaltrohr (28) aufweist.A stator arrangement (20) for an electric machine (10) has a stator core (21) and a winding arrangement (26), which stator core (21) has stator teeth (24) and stator slots (25) provided between the stator teeth (24) and an axial direction (81) and a radial direction (82) of the stator arrangement (20), which stator slots (25) have a slot opening (251) through which stator slots (25) the winding arrangement (26) extends in sections, which stator arrangement (20) has barrier elements ( 29); to enable the respective stator slot (25), and which stator arrangement (20) has a can (28).

Description

Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung für eine Elektromaschine und ein Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung.The invention relates to a stator arrangement for an electric machine and a method for producing a stator arrangement.

Die in Statoranordnungen entstehende Verlustleistung wird in Form von Wärme frei und führt zu einer Temperaturerhöhung. Diese Temperaturerhöhung kann zu einer Reduzierung der Nutzleistung und im Extremfall zu einer Zerstörung der Elektromaschine führen. Daher ist es insbesondere bei leistungsstarken Elektromotoren erforderlich, eine Kühlvorrichtung zur Kühlung der Statoranordnung vorzusehen.The power loss occurring in the stator configurations is released in the form of heat and leads to an increase in temperature. This increase in temperature can lead to a reduction in useful power and, in extreme cases, to the destruction of the electric machine. It is therefore necessary, particularly in the case of powerful electric motors, to provide a cooling device for cooling the stator arrangement.

Die DE 41 38 268 A1 , EP 1 168 571 A2 , die JP 2003 - 92 848 A , die JP S62- 16 041 A , die US 2003 / 0 057 797 A1 , die US 2014 / 0 167 555 A1 und die US 2013 / 0 272 904 A1 zeigen einen Stator mit Dichtteilen in den Nutöffnungen.the DE 41 38 268 A1 , EP 1 168 571 A2 , the JP 2003 - 92 848 A , the JP S62- 16 041 A , the U.S. 2003/0 057 797 A1 , the U.S. 2014/0 167 555 A1 and the U.S. 2013/0 272 904 A1 show a stator with sealing parts in the slot openings.

Die US 2002 / 0 074 889 A1 zeigt eine Statoranordnung mit einem Dichtteil mit T-förmigem Querschnitt.the U.S. 2002/0 074 889 A1 shows a stator arrangement with a sealing part with a T-shaped cross section.

Die DE 10 2017 101 094 A1 zeigt einen Stator, bei dem die Nuten durch ein Abdichtmittel gegenüber dem Rotor abgedichtet sind.the DE 10 2017 101 094 A1 shows a stator in which the slots are sealed off from the rotor by a sealing means.

Die WO 2019/183 657 A1 zeigt einen Stator, bei dem die Wand der Statornut und die Statoröffnung durch eine Vergussmasse abgedichtet sind.the WO 2019/183 657 A1 shows a stator in which the wall of the stator slot and the stator opening are sealed by a casting compound.

Weiteren Stand der Technik stellen JP H04- 364 343 A , JP S53- 95 207 A , DE 10 2017 221 803 A1 , US 6 713 927 B2 und insbesondere, als nächstliegender Stand der Technik, DE 10 2006 029 803 A1 dar.Provide further state of the art JP H04- 364 343 A , JP S53- 95 207 A , DE 10 2017 221 803 A1 , U.S. 6,713,927 B2 and in particular, as the closest prior art, DE 10 2006 029 803 A1 represent.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine neue Elektromaschine mit einer Kühlvorrichtung bereitzustellen.It is therefore an object of the invention to provide a new electric machine with a cooling device.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Ansprüche 1, 13, 15 und 16.This object is solved by the subject matter of claims 1, 13, 15 and 16.

Eine Statoranordnung für eine Elektromaschine weist einen Statorkern und eine Wicklungsanordnung auf, welcher Statorkern Statorzähne und zwischen den Statorzähnen vorgesehene Statornuten aufweist und eine Axialrichtung und eine Radialrichtung der Statoranordnung definiert, welche Statornuten eine Nutöffnung aufweisen, durch welche Statornuten sich die Wicklungsanordnung abschnittsweise erstreckt, welche Statoranordnung Barriereelemente aufweist, welche jeweils in einer Nutöffnung angeordnet und dazu ausgebildet sind, die zugeordnete Nutöffnung zumindest teilweise auszufüllen und einen Statornutkanal zumindest bereichsweise zu definieren, welcher Statornutkanal dazu vorgesehen ist, einen Kühlmittelfluss durch die jeweilige Statornut zu ermöglichen, und welche Statoranordnung ein Spaltrohr aufweist. Die Barriereelemente erleichtern die Erzeugung des Spaltrohrs und ermöglichen ein vergleichsweise dünnes Spaltrohr.A stator arrangement for an electric machine has a stator core and a winding arrangement, which stator core has stator teeth and stator slots provided between the stator teeth and defines an axial direction and a radial direction of the stator arrangement, which stator slots have a slot opening through which stator slots the winding arrangement extends in sections, which stator arrangement Has barrier elements, which are each arranged in a slot opening and are designed to at least partially fill the assigned slot opening and to define a stator slot channel at least in regions, which stator slot channel is intended to enable a coolant flow through the respective stator slot, and which stator arrangement has a can. The barrier elements facilitate the production of the can and allow a comparatively thin can.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Spaltrohr aus einem Kunststoff ausgebildet, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff. Kunststoffe sind gut zum Ausfüllen von Räumen geeignet, und sie können magnetisch und elektrisch nichtleitend ausgewählt werden.According to a preferred embodiment, the can is made of a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic. Plastics are good at filling spaces, and they can be chosen to be magnetically and electrically non-conductive.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in den Statornuten eine Nutgrundisolation vorgesehen, welche Nutgrundisolation um die Wicklungsanordnung herum angeordnet ist, und bei welcher die Nutgrundisolation zumindest bereichsweise zwischen dem Barriereelement und der zugeordneten Wicklungsanordnung vorgesehen ist. Die Nutgrundisolation verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem Barriereelement und der Wicklungsanordnung und auch ein Eindringen von Harz in den Bereich der Wicklungsanordnung, sofern dies nicht bereits durch das Barriereelement ausgeschlossen ist.According to a preferred embodiment, a slot base insulation is provided in the stator slots, which slot base insulation is arranged around the winding arrangement and in which the slot base insulation is provided at least in regions between the barrier element and the associated winding arrangement. The slot base insulation prevents direct contact between the barrier element and the winding arrangement and also prevents resin from penetrating into the area of the winding arrangement, unless this is already prevented by the barrier element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Barriereelemente zumindest teilweise einen inneren Kanal auf, welcher innere Kanal einen Kühlmittelfluss durch das zugeordnete Barriereelement ermöglicht. Dieser zusätzliche Fluss bildet einen parallelen Weg zum Fluss durch den Statornutkanal und führt zu einer Kühlung des Barriereelements von innen.According to a preferred embodiment, the barrier elements at least partially have an inner channel, which inner channel enables coolant to flow through the associated barrier element. This additional flow forms a parallel path to the flow through the stator slot channel and leads to cooling of the barrier element from the inside.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Barriereelemente oder die Statorzähne einen ersten Vorsprung auf, welcher dazu ausgebildet ist, einen Anschlag zur Begrenzung einer Verschiebung des Barriereelements in die Statornut hinein zu bilden. Hierdurch wird eine Beschädigung der Wicklungsanordnung durch das Barriereelement verhindert.According to a preferred embodiment, the barrier elements or the stator teeth have a first projection which is designed to form a stop for limiting displacement of the barrier element into the stator slot. This prevents the winding arrangement from being damaged by the barrier element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Barriereelemente oder die Statorzähne einen zweiten Vorsprung auf, welcher dazu ausgebildet ist, einen Anschlag zur Begrenzung einer Verschiebung des Barriereelements aus der Statornut heraus zu bilden. Dies verhindert eine Zerstörung des Spaltohrs durch eine Verschiebung des Barriereelements.According to a preferred embodiment, the barrier elements or the stator teeth have a second projection which is designed to form a stop for limiting displacement of the barrier element out of the stator slot. This prevents the split ear from being destroyed by a displacement of the barrier element.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Barriereelemente mit den Statorzähnen derart formschlüssig verbunden, dass eine Bewegung der Barriereelemente relativ zu den Statorzähnen sowohl radial nach innen als auch radial nach außen verhindert oder zumindest begrenzt ist. Eine formschlüssige Verbindung führt zu einer stabilen Gesamtlösung und ist auch für Einsatzbereiche mit hohen Beschleunigungen geeignet.According to a preferred embodiment, the barrier elements are positively connected to the stator teeth in such a way that a movement of the barrier elements relative to the stator teeth is both radially inward and radially backward outside is prevented or at least limited. A positive connection leads to a stable overall solution and is also suitable for areas of application with high acceleration.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Barriereelemente derart ausgeformt, dass zwischen dem Barriereelement und der zugeordneten Wicklungsanordnung ein Hohlraum vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss im Bereich dieses Hohlraums zu ermöglichen. Durch diesen zusätzlichen Hohlraum wird der Strömungswiderstand gesenkt.According to a preferred embodiment, the barrier elements are shaped in such a way that a cavity is provided between the barrier element and the associated winding arrangement, which cavity is designed to enable a flow of coolant in the region of this cavity. This additional cavity reduces the flow resistance.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Barriereelemente auf der der Wicklungsanordnung zugeordneten Seite in einem mittleren Umfangswinkelbereich eine radial geringere Erstreckung auf als in einem äußeren Umfangswinkelbereich, um zwischen dem Barriereelement und der zugeordneten Wicklungsanordnung einen Hohlraum zu bilden, welcher dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss im Bereich dieses Hohlraums zu ermöglichen. Durch die größere radiale Erstreckung in mindestens einem äußeren Umfangsbereich wird die Gefahr einer radialen Verschiebung des Barriereelements verringert, und trotzdem ist ein Kühlmittelfluss im Bereich des Hohlraums möglich.According to a preferred embodiment, the barrier elements on the side assigned to the winding arrangement have a smaller radial extent in a central circumferential angle area than in an outer circumferential angle area, in order to form a cavity between the barrier element and the associated winding arrangement, which cavity is designed to allow a coolant flow in the area to allow this cavity. The greater radial extent in at least one outer peripheral area reduces the risk of a radial displacement of the barrier element, and coolant flow in the area of the cavity is nevertheless possible.

Erfindungsgemäß weisen die Barriereelemente ein erstes Barriereelement und ein zweites Barriereelement auf, welches erste Barriereelement sich vom zweiten Barriereelement unterscheidet, um hierdurch den Durchfluss des Kühlmittels durch die jeweils zugeordnete Statornut unterschiedlich zu beeinflussen. Durch das Vorsehen unterschiedlicher Barriereelemente kann der Kühlmittelfluss gezielt beeinflusst werden, und Wärme-Hotspots lassen sich gezielt bekämpfen.According to the invention, the barrier elements have a first barrier element and a second barrier element, which first barrier element differs from the second barrier element in order to influence the flow of the coolant through the associated stator slot differently. By providing different barrier elements, the flow of coolant can be influenced in a targeted manner, and heat hotspots can be combated in a targeted manner.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Barriereelemente mit den Statorzähnen durch mindestens eine Verbindung verbunden aus der Verbindungsgruppe bestehend aus:

  • - Klebeverbindung,
  • - Pressverbindung, und
  • - formschlüssige Verbindung.
Diese Verbindungsarten ermöglichen eine feste Verbindung und damit eine stabile Statoranordnung.According to a preferred embodiment, the barrier elements are connected to the stator teeth by at least one connection from the connection group consisting of:
  • - adhesive connection,
  • - Press connection, and
  • - positive-locking connection.
These types of connection enable a firm connection and thus a stable stator arrangement.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Barriereelemente mindestens einen Werkstoff auf aus der Werkstoffgruppe bestehend aus:

  • - Kunststoff, und
  • - Keramik.
Diese beiden Werkstoffe können magnetisch und elektrisch nichtleitend vorgesehen werden, und es sind gut wärmeleitende Varianten möglich. According to a preferred embodiment, the barrier elements have at least one material from the group of materials consisting of:
  • - plastic, and
  • - ceramics.
These two materials can be provided in a magnetically and electrically non-conductive manner, and variants with good thermal conductivity are possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Barriereelemente einen Werkstoff auf, welcher mindestens eine Werkstoffeigenschaft aufweist aus der Werkstoffeigenschaftengruppe:

  • - magnetisch nichtleitend,
  • - elektrisch nichtleitend, und
  • - Wärmeleitfähigkeit λ größer als 1,0 W / (m · K).
According to a preferred embodiment, the barrier elements have a material which has at least one material property from the material property group:
  • - magnetically non-conductive,
  • - electrically non-conductive, and
  • - Thermal conductivity λ greater than 1.0 W / (m K).

Bevorzugt ist die Wärmeleitfähigkeit λ größer als 2,0 W / (m · K), und besonders bevorzugt größer als 4,0 W / (m · K).The thermal conductivity λ is preferably greater than 2.0 W/(m*K), and particularly preferably greater than 4.0 W/(m*K).

Ein magnetisch nichtleitender Werkstoff ist vorteilhaft, da ein magnetischer Fluss direkt zwischen den benachbarten Zähnen zu einer Verringerung der Motorleistung führen würde. Ein elektrisch nichtleitender Werkstoff hat den Vorteil, dass die Gefahr von elektrischen Kurzschlüssen verringert wird. Eine gute Wärmeleitfähigkeit λ führt zu einer besseren Kühlwirkung, und die angegebenen Bereiche führen zu einer Verbesserung der Kühlwirkung.A magnetically non-conductive material is advantageous because magnetic flux directly between adjacent teeth would reduce motor performance. An electrically non-conductive material has the advantage that the risk of electrical short circuits is reduced. A good thermal conductivity λ leads to a better cooling effect, and the specified ranges lead to an improvement in the cooling effect.

Eine Elektromaschine weist eine solche Statoranordnung und eine Rotoranordnung auf. Eine solche Elektromaschine kann gut gekühlt werden. Dadurch kann die Elektromaschine einen besseren Wirkungsgrad erreichen und insbesondere eine höhere Dauerleistung erzeugen.An electric machine has such a stator arrangement and a rotor arrangement. Such an electric machine can be well cooled. As a result, the electric machine can achieve better efficiency and, in particular, generate a higher continuous output.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist eine Elektromaschine eine Kühlmittelpumpe und eine Kühlmittelkühlanordnung auf. Durch diese Anordnungen kann eine gute Kühlwirkung erzielt werden.According to a preferred embodiment, an electric machine has a coolant pump and a coolant cooling arrangement. With these arrangements, a good cooling effect can be obtained.

Ein Kraftfahrzeug weist eine Kühlmittelanordnung mit einer solchen Elektromaschine auf. Bei Kraftfahrzeugen ist eine Kühlmittelanordnung mit einer solchen Elektromaschine vorteilhaft, da sie eine gute Kühlung und damit eine große Leistung ermöglicht.A motor vehicle has a coolant arrangement with such an electric machine. A coolant arrangement with such an electric machine is advantageous in motor vehicles, since it enables good cooling and thus high performance.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung werden die Barriereelemente als Formteile in die Nutöffnungen eingesetzt, und danach wird das Spaltrohr unter Verwendung eines Harzes gebildet. Bei der Verwendung eines Harzes für das Spaltrohr ist es besonders vorteilhaft, die Nutöffnungen durch die Barriereelemente zumindest teilweise auszufüllen.In a method for manufacturing a stator assembly, the barrier members are inserted into the slot openings as moldings, and thereafter the can is formed using a resin. When using a resin for the can, it is particularly advantageous to at least partially fill the slot openings with the barrier elements.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen, sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt

  • 1 eine Elektromaschine in einem Längsschnitt,
  • 2 die Elektromaschine von 1 in einem Teilradialschnitt entlang einer Schnittlinie II - II von 1,
  • 3 die Elektromaschine von 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Kühlvorrichtung,
  • 4 eine Ausführungsform eines Statorkerns und eines Spaltrohrs der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt,
  • 5 eine Ausführungsform der Statoranordnung der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt,
  • 6 eine weitere Ausführungsform der Statoranordnung der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt,
  • 7 eine weitere Ausführungsform der Statoranordnung der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt,
  • 8 eine weitere Ausführungsform der Statoranordnung der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt,
  • 9 eine weitere Ausführungsform der Statoranordnung der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt, und
  • 10 eine weitere Ausführungsform der Statoranordnung der Elektromaschine von 1 in einem Radialschnitt.
Further details and advantageous developments of the invention result from what is described below and illustrated in the drawing, in no way as a limitation of the Invention to be understood embodiments, and from the dependent claims. It shows
  • 1 an electric machine in a longitudinal section,
  • 2 the electric machine from 1 in a partial radial section along a section line II - II of 1 ,
  • 3 the electric machine from 1 with a first embodiment of a cooling device,
  • 4 an embodiment of a stator core and a can of the electric machine of 1 in a radial section,
  • 5 an embodiment of the stator assembly of the electric machine of 1 in a radial section,
  • 6 a further embodiment of the stator arrangement of the electric machine from 1 in a radial section,
  • 7 a further embodiment of the stator arrangement of the electric machine from 1 in a radial section,
  • 8th a further embodiment of the stator arrangement of the electric machine from 1 in a radial section,
  • 9 a further embodiment of the stator arrangement of the electric machine from 1 in a radial section, and
  • 10 a further embodiment of the stator arrangement of the electric machine from 1 in a radial section.

Im Folgenden sind gleiche oder gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden üblicherweise nur einmal beschrieben. Die Beschreibung ist figurenübergreifend aufeinander aufbauend, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden.
1 zeigt eine Elektromaschine 10 im Längsschnitt, und 2 zeigt einen Teilquerschnitt entlang der Schnittlinie II-II von 1.In the following, parts that are the same or have the same effect are provided with the same reference symbols and are usually only described once. The description builds on one another across figures in order to avoid unnecessary repetition.
1 shows an electric machine 10 in longitudinal section, and 2 shows a partial cross-section along line II-II of FIG 1 .

Die Elektromaschine 10 hat eine Statoranordnung 20 und eine Rotoranordnung 50, welche durch einen Luftspalt 49 voneinander getrennt sind. Die Statoranordnung 20 ist als Außenstatoranordnung und die Rotoranordnung 50 als Innenrotoranordnung ausgebildet.The electric machine 10 has a stator arrangement 20 and a rotor arrangement 50 which are separated from one another by an air gap 49 . The stator arrangement 20 is designed as an outer stator arrangement and the rotor arrangement 50 as an inner rotor arrangement.

Die Statoranordnung 20 hat einen Statorkern 21 und eine Wicklungsanordnung 26. Der Statorkern 21 hat einen Statorrücken 22, der auch als magnetischer Rückschluss bezeichnet wird, und Statorzähne 24, die Nuten 25 zwischen den Statorzähnen 24 ausbilden. Die Wicklungsanordnung 26 ist zumindest abschnittsweise in den Nuten 25 angeordnet. Der Statorkern 21 ist üblicherweise als Blechpaket ausgebildet. Die Wicklungsanordnung 26 wird aus isoliertem Metalldraht ausgebildet, bevorzugt aus lackisoliertem Kupferdraht.The stator arrangement 20 has a stator core 21 and a winding arrangement 26. The stator core 21 has a stator back 22, which is also referred to as a magnetic yoke, and stator teeth 24 which form slots 25 between the stator teeth 24. The winding arrangement 26 is arranged in the slots 25 at least in sections. The stator core 21 is usually designed as a laminated core. The winding assembly 26 is formed from insulated metal wire, preferably enamelled copper wire.

Die Rotoranordnung 50 hat einen Rotorkern 52 mit Taschen 54, in denen im Falle einer permanenterregten Synchronmaschine Permanentmagnete 56 angeordnet sind. Der Rotorkern 52 ist üblicherweise als Blechpaket ausgebildet. Es sind auch andere Maschinentypen möglich, z.B. Asynchronmaschinen, fremderregte Synchronmaschinen oder Reluktanzmaschinen.The rotor arrangement 50 has a rotor core 52 with pockets 54 in which, in the case of a permanent magnet synchronous machine, permanent magnets 56 are arranged. The rotor core 52 is usually designed as a laminated core. Other machine types are also possible, e.g. asynchronous machines, separately excited synchronous machines or reluctance machines.

Bei der Verwendung der Elektromaschine 10 als Elektromotor wird die Wicklungsanordnung 26 bestromt und hierdurch ein Drehmoment am Rotor 50 erzeugt.When the electric machine 10 is used as an electric motor, the winding arrangement 26 is energized and a torque is thereby generated at the rotor 50 .

1 zeigt in schematischer Darstellung einen ersten Wickelkopf 31 und einen zweiten Wickelkopf 32 der Wicklungsanordnung 26, und eine Welle 64 des Rotors 50. Die Welle 64, der Rotor 50 und der Stator 20 definieren jeweils eine axiale Richtung 81 und eine radiale Richtung 82 der Elektromaschine 10. Der erste Wickelkopf 31 ist auf einer ersten axialen Seite 11 des Statorkerns 22, 24 vorgesehen, und der zweite Wickelkopf 32 ist auf einer zweiten axialen Seite 12 des Statorkerns 22, 24 vorgesehen, welche der ersten axialen Seite 11 entgegengesetzt vorgesehen ist. 1 shows a schematic representation of a first end winding 31 and a second end winding 32 of the winding arrangement 26, and a shaft 64 of the rotor 50. The shaft 64, the rotor 50 and the stator 20 each define an axial direction 81 and a radial direction 82 of the electric machine 10 The first end winding 31 is provided on a first axial side 11 of the stator core 22, 24, and the second end winding 32 is provided on a second axial side 12 of the stator core 22, 24 which is opposite to the first axial side 11.

Die Welle 64 ist über eine Lageranordnung 61, 62 mit einem ersten Lager 61 und einem zweiten Lager 62 drehbar gelagert.The shaft 64 is rotatably supported via a bearing arrangement 61, 62 with a first bearing 61 and a second bearing 62.

Zur Kühlung der Elektromaschine 10 ist eine Leitung 34 im Bereich des Stators 20 vorgesehen.A line 34 is provided in the area of the stator 20 for cooling the electric machine 10 .

Die Leitung 34 hat einen Einlass 35 und einen Auslass 36, und sie verläuft durch mindestens eine Nut 25 der Statoranordnung 20. Bevorzugt kann ein Kühlmittel 80, welches dem Einlass 35 der Leitung 34 zugeführt wird, direkt durch die Nuten 25 hindurchfließen und somit direkt die Wicklungsanordnung 26 in diesem Bereich kühlen.Conduit 34 has an inlet 35 and an outlet 36 and passes through at least one slot 25 of stator assembly 20 Cool winding assembly 26 in this area.

Bevorzugt ist der Bereich um den ersten Wickelkopf 31 herum und um den zweiten Wickelkopf 32 herum jeweils in Umfangsrichtung verbunden, so dass sich das Kühlmittel im Bereich des ersten Wickelkopfs 31 über den ersten Wickelkopf 31 und damit auch über die Nuten 25 verteilen kann und anschließend im Bereich des zweiten Wickelkopfs 32 wieder zusammengeführt werden kann.The area around the first winding overhang 31 and around the second winding overhang 32 is preferably connected in the circumferential direction, so that the coolant in the area of the first winding overhang 31 can be distributed over the first winding overhang 31 and thus also over the grooves 25 and then in the Area of the second end winding 32 can be brought together again.

Das Kühlmittel 80 verlässt die zweite Leitung 34 durch den Auslass 36. Da das Kühlmittel 80 im Ausführungsbeispiel auch am ersten Wickelkopf 31 und am zweiten Wickelkopf 32 entlang geleitet wird, spricht man von einer direkten Wickelkopfkühlung.The coolant 80 leaves the second line 34 through the outlet 36. Since the coolant 80 in the embodiment also on the first end winding 31 and is conducted along the second winding overhang 32, this is referred to as direct winding overhang cooling.

Die direkte Kühlung der Statoranordnung 20 im Bereich der Nuten 25 hat sich insbesondere bei leistungsstarken Elektromaschinen als sehr effektiv erwiesen, und sie ermöglicht eine größere Wärmeabfuhr und Temperatursenkung im Bereich des Stators als eine Kühlung mit einem den Stator umgebenden Kühlmantel, bei dem das Kühlmittel keinen direkten Kontakt zur Wicklungsanordnung hat.
Bevorzugt ist die Leitung 34 zwischen dem zugeordneten Einlass 35 und Auslass 36 dicht, um ein Eindringen des Kühlmittels 80 in den Luftspalt 49 zu verhindern.The direct cooling of the stator assembly 20 in the area of the slots 25 has proven to be very effective, particularly in the case of powerful electric machines, and it enables greater heat dissipation and temperature reduction in the area of the stator than cooling with a cooling jacket surrounding the stator, in which the coolant has no direct has contact with the winding arrangement.
The line 34 is preferably tight between the associated inlet 35 and outlet 36 in order to prevent the coolant 80 from penetrating into the air gap 49 .

Als Kühlmittel 80 wird bevorzugt ein flüssiges Kühlmittel verwendet, weiter bevorzugt ein Öl oder eine wasserhaltige Flüssigkeit. Es sind aber grundsätzlich auch gasförmige Kühlmittel möglich, oder Kühlmittel, die einen Phasenübergang in der Elektromaschine vollziehen.A liquid coolant is preferably used as the coolant 80, more preferably an oil or a liquid containing water. In principle, however, gaseous coolants are also possible, or coolants that undergo a phase transition in the electric machine.

Die in der Elektromaschine 10 entstehende Wärme kann insbesondere durch Wärmeleitung und Konvektion mit Hilfe des Kühlmittels 80 abgeführt werden.The heat generated in electric machine 10 can be dissipated in particular by thermal conduction and convection with the aid of coolant 80 .

3 zeigt in schematischer Darstellung eine Kühlvorrichtung 100 mit einem Kühlmittelkühler 150, einer Pumpe 152 und der Elektromaschine 10. Ein Kühlmittelkreislauf wird gebildet über den Kühlmittelkühler 150, eine Leitung 151, die Pumpe 152, eine Leitung 153, die Elektromaschine 10 und eine Leitung 154, welche zurück zum Kühlmittelkühler 150 verläuft. 3 shows a schematic representation of a cooling device 100 with a coolant cooler 150, a pump 152 and the electric machine 10. A coolant circuit is formed via the coolant cooler 150, a line 151, the pump 152, a line 153, the electric machine 10 and a line 154, which back to the coolant cooler 150 runs.

Das Kühlmittel wird von der Pumpe 152 durch die Elektromaschine 10 gepumpt und fließt nach der Wärmeaufnahme zum Kühlmittelkühler 150, wo es gekühlt wird. Anschließend wird es wieder durch die Pumpe 152 zur Elektromaschine 10 gepumpt.The coolant is pumped through the electric machine 10 by the pump 152 and, after absorbing heat, flows to the coolant radiator 150 where it is cooled. It is then pumped back to the electric machine 10 by the pump 152 .

Die Kühlvorrichtung 100 ist bevorzugt eine Kraftfahrzeug-Kühlvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.The cooling device 100 is preferably a motor vehicle cooling device in a motor vehicle.

4 zeigt die Statoranordnung 20 bei der Herstellung. Der Statorkern 21 hat den Statorrücken 22 und Statorzähne 24, zwischen denen Statornuten 25 vorgesehen sind. Die Statornuten 25 haben eine Nutöffnung 251 im Bereich der Enden der Statorzähne 24. Zur Abdichtung der Statornuten 25 ist im Bereich der Enden der Statorzähne 24 ein Spaltrohr 28 vorgesehen, welches sich beim fertigen Elektromotor 10 im magnetischen Luftspalt zwischen der Statoranordnung 20 und der Rotoranordnung 50 befindet.
Das Spaltrohr 28 ist bevorzugt als Liner aus einem Linermaterial vorgesehen, und hierzu wird bspw. ein Kunststoff aufgebracht und gehärtet, bevorzugt ein faserverstärkter Kunststoff. Durch die Faserverstärkung kann das Spaltrohr 28 vergleichsweise dünn ausgebildet werden, und dies ermöglicht einen geringen magnetischen Luftspalt 49 (vgl. 2) zwischen der Rotoranordnung 50 und der Statoranordnung 20. Ein geringer magnetischer Luftspalt 49 führt zu einer hohen Leistungsfähigkeit der Elektromaschine 10. 4 shows the stator assembly 20 during manufacture. The stator core 21 has the stator back 22 and stator teeth 24 between which stator slots 25 are provided. The stator slots 25 have a slot opening 251 in the area of the ends of the stator teeth 24. To seal the stator slots 25 in the area of the ends of the stator teeth 24, a can 28 is provided, which in the finished electric motor 10 is located in the magnetic air gap between the stator arrangement 20 and the rotor arrangement 50 located.
The can 28 is preferably provided as a liner made of a liner material, and for this purpose, for example, a plastic is applied and hardened, preferably a fiber-reinforced plastic. Due to the fiber reinforcement, the can 28 can be made comparatively thin, and this enables a small magnetic air gap 49 (cf. 2 ) between the rotor assembly 50 and the stator assembly 20. A small magnetic air gap 49 leads to a high performance of the electric machine 10.

5 zeigt in einer detaillierteren Darstellung die Elektromaschine 10 mit der Statoranordnung 20. 5 shows the electric machine 10 with the stator arrangement 20 in a more detailed representation.

In den Statornuten 25 sind beispielhaft jeweils vier Abschnitte der Wicklungsanordnung 26 vorgesehen, und zwischen diesen Abschnitten und dem Statorkern 21 ist zumindest bereichsweise eine Nutgrundisolation 27 vorgesehen, bspw. in Form eines Isolationspapiers. Da bei der Herstellung des Spaltrohrs 28 flüssiges Harz als Linerwerkstoff verwendet wird, kann das Harz wie dargestellt die Nutöffnung 251 teilweise oder ganz ausfüllen.In the stator slots 25 four sections of the winding arrangement 26 are provided, for example, and between these sections and the stator core 21 a slot base insulation 27 is provided at least in regions, for example in the form of insulating paper. Since liquid resin is used as the liner material in the manufacture of the can 28, the resin can partially or completely fill the slot opening 251, as shown.

Die linke Nutöffnung 251 ist beispielhaft vollständig ausgefüllt, die mittlere Nutöffnung 251 teilweise, und die rechte Nutöffnung 251 ist überhaupt nicht ausgefüllt.The left slot opening 251 is, for example, completely filled, the middle slot opening 251 is partially filled, and the right slot opening 251 is not filled at all.

Im Bereich der Statornut 25 ist ein Statornutkanal 30 ausgebildet, durch den Kühlmittel 80 (vgl. 1) fließen kann. Das Kühlmittel 80 fließt beispielsweise in der Statornut 25 um die Wicklungsanordnung 26 herum. Bei der linken Statornut 25 ist kein Kühlmittelfluss im Bereich der Nutöffnung 251 möglich. Der Querschnitt des Statornutkanals 30 ist bei der linken Statornut 25 kleiner als bspw. bei der mittleren Statornut 25.A stator slot channel 30 is formed in the area of the stator slot 25, through which coolant 80 (cf. 1 ) can flow. The coolant 80 flows around the winding arrangement 26 in the stator slot 25, for example. In the case of the left stator slot 25, no coolant flow is possible in the area of the slot opening 251. The cross section of the stator slot channel 30 is smaller in the left stator slot 25 than, for example, in the middle stator slot 25.

Aufgrund der teilweise als Kühlmittelkanal wirkenden Nutöffnung 251 der mittleren Statornut 25 ist der Strömungswiderstand dort geringer als bei der linken Statornut 25. Dies hat zur Folge, dass mehr Kühlmittel durch die mittlere Statornut 25 fließt als durch die linke Statornut 25. Die Kühlwirkung wird somit durch eine unterschiedliche Auffüllung der Nutöffnungen 251 ungleichmäßig verteilt.Due to the slot opening 251 in the middle stator slot 25, which partially acts as a coolant duct, the flow resistance there is lower than in the left stator slot 25. As a result, more coolant flows through the middle stator slot 25 than through the left stator slot 25. The cooling effect is thus a different filling of the groove openings 251 distributed unevenly.

Ein weiterer Einfluss auf die Kühlwirkung entsteht dadurch, dass bspw. bei der mittleren Statornut 25 das Kühlmittel bevorzugt durch die teilweise gefüllte Nutöffnung 251 fließen wird, da dort ein geringerer Fluidwiderstand vorherrscht als im Bereich um die Wicklungsanordnung 26 herum. Daher ist grundsätzlich bei der linken Statornut 25 bei entsprechend erhöhter hydraulischer Leistung der Pumpe 152 von 3 eine bessere Kühlung möglich als bei der mittleren Statornut 25.A further influence on the cooling effect arises from the fact that, for example in the middle stator slot 25 , the coolant will preferably flow through the partially filled slot opening 251 since there is less fluid resistance than in the area around the winding arrangement 26 . Therefore, in principle, at the left stator slot 25 with a correspondingly increased hydraulic power of the pump 152 of 3 Better cooling possible than with the middle stator slot 25.

In der rechten Statornut 25 ist beispielhaft ein Barriereelement 29 schematisch angedeutet, welches die Nutöffnung 251 ganz oder zumindest teilweise ausfüllt. Durch das Vorsehen des Barriereelements 29 kann zum einen das Eindringen des Werkstoffs des Spaltrohrs 28 bei der Herstellung verhindert bzw. kontrolliert werden, und zum anderen steht der vom Barriereelement 29 gefüllte Raum der Nutöffnung 251 nicht mehr als Kühlmittelkanal zur Verfügung, und das Kühlmittel fließt daher bevorzugt durch den Bereich der Statornut 25 um die Wicklungsanordnung 26 herum. Das Barriereelement 29 definiert bevorzugt den Statornutkanal 30 zumindest bereichsweise, im Ausführungsbeispiel im Bereich zur Nutöffnung 251 hin.In the right-hand stator slot 25, a barrier element 29 is schematically indicated as an example, which completely or at least partially fills the slot opening 251. By providing the barrier element 29, the penetration of the material of the can 28 during production can be prevented or controlled, and the space of the groove opening 251 filled by the barrier element 29 is no longer available as a coolant channel, and the coolant therefore flows preferably through the area of the stator slot 25 around the winding arrangement 26 . The barrier element 29 preferably defines the stator slot channel 30 at least in certain areas, in the exemplary embodiment in the area towards the slot opening 251 .

Das Barriereelement 29 kann auch als Nutschlitzformteil oder Nuteinleger bezeichnet werden.The barrier element 29 can also be referred to as a groove slot molded part or groove insert.

6 zeigt eine erste Ausführungsform der Barriereelemente 29, bei der die Barriereelemente 29 die Nutöffnung 251 vollständig bzw. weitgehend vollständig ausfüllen. Ein Eindringen des Materials des Spaltrohrs 28 in die Nutöffnungen 251 wird hierdurch zumindest weitgehend verhindert, und der Kühlmittelfluss erfolgt durch den inneren Bereich der jeweiligen Statornut 25 und führt zu einer guten Kühlung der Wicklungsanordnung 26. 6 shows a first embodiment of the barrier elements 29, in which the barrier elements 29 fill the groove opening 251 completely or largely completely. This at least largely prevents the material of the can 28 from penetrating into the slot openings 251, and the coolant flow takes place through the inner area of the respective stator slot 25 and leads to good cooling of the winding arrangement 26.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der die Barriereelemente 29 einen inneren Kanal 291 aufweisen, welcher einen Kühlmittelfluss durch das entsprechende Barriereelement 29 ermöglicht. Solche Kanäle 291 führen zu einer Verringerung des Strömungswiderstands der Gesamtanordnung, der durch das Innere der Statornut 25 erfolgende Kühlmittelfluss trägt jedoch mehr zur Kühlung der Wicklungsanordnung 26 bei als der Kühlmittelfluss durch den Kanal 291. 7 FIG. 12 shows a further embodiment in which the barrier elements 29 have an inner channel 291 which enables coolant to flow through the corresponding barrier element 29. FIG. Such channels 291 lead to a reduction in the flow resistance of the overall arrangement, but the coolant flow taking place through the interior of the stator slot 25 contributes more to the cooling of the winding arrangement 26 than the coolant flow through the channel 291.

8 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der zwischen den Barriereelementen 29 und dem Statorkern 21 bzw. insbesondere den Statorzähnen 24 eine formschlüssige Verbindung besteht, welche eine Bewegung des jeweiligen Barriereelements 29 relativ zu den zugeordneten Statorzähnen 24 sowohl radial nach innen als auch radial nach außen verhindert bzw. zumindest begrenzt. Die Statorzähne 24 weisen jeweils einen ersten Vorsprung 292 und einen zweiten Vorsprung 293 auf. 8th shows a further embodiment in which there is a positive connection between the barrier elements 29 and the stator core 21 or in particular the stator teeth 24, which prevents or prevents a movement of the respective barrier element 29 relative to the associated stator teeth 24 both radially inwards and radially outwards .at least limited. The stator teeth 24 each have a first projection 292 and a second projection 293 .

Der erste Vorsprung 292 ist dazu ausgebildet, einen Anschlag zur Begrenzung einer Verschiebung des Barriereelements 29 in die Statornut 25 hinein zu bilden.The first projection 292 is designed to form a stop for limiting a displacement of the barrier element 29 into the stator slot 25 .

Der zweite Vorsprung 293 ist jeweils dazu ausgebildet, einen Anschlag zur Begrenzung einer Verschiebung des Barriereelements 29 aus der Statornut 25 heraus zu bilden. Es ist auch möglich, entweder nur den ersten Vorsprung 292 oder nur den zweiten Vorsprung 293 vorzusehen.The second projection 293 is designed in each case to form a stop for limiting a displacement of the barrier element 29 out of the stator slot 25 . It is also possible to provide either only the first protrusion 292 or only the second protrusion 293 .

9 zeigt Barriereelemente 29, welche die Nutöffnung 251 nur teilweise ausfüllen. Die Barriereelemente 29 sind am radialen Ende der Statorzähne 24, dem sogenannten Zahnkopf, vorgesehen, und die Nutöffnungen 251 sind bevorzugt durch die Barriereelemente 29 zumindest weitgehend verschlossen. Hierdurch ist bei der Herstellung des Spaltrohrs 28 eine geschlossene Innenzylinderfläche am Statorkern 21 vorhanden. Dies entlastet das Spaltrohr mechanisch und ermöglicht ein dünneres Spaltrohr. 9 shows barrier elements 29, which only partially fill the groove opening 251. The barrier elements 29 are provided at the radial end of the stator teeth 24, the so-called tooth tip, and the slot openings 251 are preferably at least largely closed by the barrier elements 29. As a result, a closed inner cylinder surface is present on the stator core 21 when the can 28 is produced. This relieves the can mechanically and allows a thinner can.

Durch die Barriereelemente 29 ist der Querschnitt der jeweiligen Statornut 25 vergrößert, und hierdurch sinkt der Strömungswiderstand.The cross section of the respective stator slot 25 is increased by the barrier elements 29, and the flow resistance thereby decreases.

Beispielhaft ist das Barriereelement 29 der rechten Statornut 25 größer als die Barriereelemente 29 der linken und mittleren Statornuten 25. Durch die unterschiedlichen Barriereelemente 29 kann der Durchfluss des Kühlmittels durch die jeweils zugeordnete Statornut 25 unterschiedlich beeinflusst werden. Hierdurch können beispielsweise Bereiche mit besonders starker Wärmeentwicklung bevorzugt gekühlt werden.For example, the barrier element 29 of the right stator slot 25 is larger than the barrier elements 29 of the left and middle stator slots 25. The flow of the coolant through the respectively assigned stator slot 25 can be influenced differently by the different barrier elements 29. In this way, for example, areas with particularly high heat generation can be preferentially cooled.

10 zeigt eine weitere Ausführungsform der Barriereelemente 29. Diese haben auf der der Wicklungsanordnung 26 zugeordneten Seite in einem mittleren Umfangswinkelbereich phi1 eine radial geringere Erstreckung als in einem äußeren Umfangswinkelbereich phi2 bzw. phi3. Hierdurch wird zwischen dem Barriereelement 29 und der zugeordneten Wicklungsanordnung 26 ein Hohlraum 252 gebildet, welcher dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss im Bereich dieses Hohlraums 252 zu ermöglichen. Durch die größere radiale Erstreckung im äußeren Umfangswinkelbereich phi2 bzw. phi3 kann zum einen bei entsprechender Dimensionierung ein Verschieben des Barriereelements 29 in die Statornut 25 hinein verhindert werden, und zum anderen kann eine günstige Ausformung des Kühlmittelkanals bewirkt werden. 10 shows a further embodiment of the barrier elements 29. On the side associated with the winding arrangement 26, these have a smaller radial extension in a middle circumferential angular range phi1 than in an outer circumferential angular range phi2 or phi3. As a result, a cavity 252 is formed between the barrier element 29 and the associated winding arrangement 26, which cavity is designed to enable a flow of coolant in the region of this cavity 252. Due to the greater radial extent in the outer circumferential angle area phi2 or phi3, a shifting of the barrier element 29 into the stator slot 25 can be prevented with appropriate dimensioning, and a favorable shaping of the coolant channel can be brought about.

Bevorzugt sind die in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen gezeigten Barriereelemente 29 mit den Statorzähnen 24 durch mindestens eine Verbindung verbunden aus der Verbindungsgruppe bestehend aus:

  • - Klebeverbindung
  • - Pressverbindung, und
  • - formschlüssige Verbindung.
The barrier elements 29 shown in the different exemplary embodiments are preferably connected to the stator teeth 24 by at least one connection from the connection group consisting of:
  • - Adhesive connection
  • - Press connection, and
  • - positive-locking connection.

Besonders gut geeignet als Werkstoff für die Barriereelemente 29 sind Kunststoff und/oder Keramik bzw. deren Kombinationen.Plastic and/or ceramic or combinations thereof are particularly well suited as a material for the barrier elements 29 .

Der Werkstoff der Barriereelemente 29 weist bevorzugt mindestens eine Werkstoffeigenschaft aus der folgenden Werkstoffeigenschaftengruppe auf:

  • - magnetisch nicht leitend,
  • - elektrisch nicht leitend, und
  • - Wärmeleitfähigkeit λ größer als 1,0 W / (m · K), bevorzugt größer als 2,0 W / (m · K), besonders bevorzugt größer als 4,0 W / (m · K).
The material of the barrier elements 29 preferably has at least one material property from the following material property group:
  • - magnetically non-conductive,
  • - electrically non-conductive, and
  • - Thermal conductivity λ greater than 1.0 W / (m K), preferably greater than 2.0 W / (m K), particularly preferably greater than 4.0 W / (m K).

Zur Abdichtung der Statornuten 25 in Richtung zum Rotor 50 hin wird bevorzugt ein Spaltrohr 28 (vgl. 3 und 5) vorgesehen. Ein Spaltrohr ist eine Hülse, welche den Stator 20 auf der Innenseite abdichtet.To seal the stator slots 25 towards the rotor 50, a can 28 (cf. 3 and 5 ) intended. A can is a sleeve that seals the stator 20 on the inside.

Für die Herstellung der in den Figuren gezeigten Statoranordnung 20 werden die Barriereelemente 29 bevorzugt als Formteile in die Nutöffnungen 251 eingesetzt, und danach wird das Spaltrohr 28 unter Verwendung eines Harzes gebildet. Die Barriereelemente 29 können hierdurch das Eindringen des Harzes in die Nutöffnungen 251 zumindest teilweise verhindern, und das Spaltrohr wird mechanisch entlastet, da die Nutöffnungen zumindest teilweise durch die Barriereelemente ausgefüllt sind. Dies ermöglicht ein vergleichsweise dünnes Spaltrohr 28.For the manufacture of the stator assembly 20 shown in the figures, the barrier members 29 are preferably inserted as moldings into the slot openings 251, and thereafter the can 28 is formed using a resin. The barrier elements 29 can thereby at least partially prevent the resin from penetrating into the slot openings 251, and the can is mechanically relieved since the slot openings are at least partially filled by the barrier elements. This enables a comparatively thin can 28.

Naturgemäß sind im Rahmen der Erfindung vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich.Of course, a wide range of variations and modifications are possible within the scope of the invention.

Claims (16)

Statoranordnung (20) für eine Elektromaschine (10), welche Statoranordnung (20) einen Statorkern (21) und eine Wicklungsanordnung (26) aufweist, welcher Statorkern (21) Statorzähne (24) und zwischen den Statorzähnen (24) vorgesehene Statornuten (25) aufweist und eine Axialrichtung (81) und eine Radialrichtung (82) der Statoranordnung (20) definiert, welche Statornuten (25) eine Nutöffnung (251) aufweisen, durch welche Statornuten (25) sich die Wicklungsanordnung (26) abschnittsweise erstreckt, welche Statoranordnung (20) Barriereelemente (29) aufweist, welche jeweils in einer Nutöffnung (251) angeordnet und dazu ausgebildet sind, die zugeordnete Nutöffnung (251) zumindest teilweise auszufüllen und einen Statornutkanal (30) zumindest bereichsweise zu definieren, welcher Statornutkanal (30) dazu vorgesehen ist, einen Kühlmittelfluss durch die jeweilige Statornut (25) zu ermöglichen, und welche Statoranordnung (20) ein Spaltrohr (28) aufweist, wobei die Barriereelemente (29) ein erstes Barriereelement (29) und ein zweites Barriereelement (29) aufweisen, welches erste Barriereelement (29) sich vom zweiten Barriereelement (29) unterscheidet, um hierdurch den Durchfluss des Kühlmittels (80) durch die jeweils zugeordnete Statornut (25) unterschiedlich zu beeinflussen.Stator arrangement (20) for an electric machine (10), which stator arrangement (20) has a stator core (21) and a winding arrangement (26), which stator core (21) has stator teeth (24) and stator slots (25) provided between the stator teeth (24) and an axial direction (81) and a radial direction ( 82) of the stator arrangement (20), which stator slots (25) have a slot opening (251) through which stator slots (25) the winding arrangement (26) extends in sections, which stator arrangement (20) has barrier elements (29), which are each arranged in a slot opening (251) and are designed to at least partially fill the assigned slot opening (251) and to define a stator slot channel (30) at least in regions, which stator slot channel (30) is provided to enable a flow of coolant through the respective stator slot (25), and which stator arrangement (20) has a can (28), wherein the barrier elements (29) have a first barrier element (29) and a second barrier element (29), which first barrier element (29) differs from the second barrier element (29), in order to thereby restrict the flow of the coolant (80) through the associated stator slot (25) to influence differently. Statoranordnung (20) nach Anspruch 1, bei welcher das Spaltrohr (28) aus einem Kunststoff ausgebildet ist.Stator arrangement (20) after claim 1 , in which the can (28) is made of a plastic. Statoranordnung (20) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher in den Statornuten (25) eine Nutgrundisolation (27) vorgesehen ist, welche Nutgrundisolation (27) um die Wicklungsanordnung (26) herum angeordnet ist, und bei welcher die Nutgrundisolation (27) zumindest bereichsweise zwischen dem Barriereelement (29) und der zugeordneten Wicklungsanordnung (26) vorgesehen ist.Stator arrangement (20) after claim 1 or 2 , in which a slot base insulation (27) is provided in the stator slots (25), which slot base insulation (27) is arranged around the winding arrangement (26), and in which the slot base insulation (27) is at least in regions between the barrier element (29) and the associated winding arrangement (26) is provided. Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) zumindest teilweise einen inneren Kanal (291) aufweisen, welcher innere Kanal (291) einen Kühlmittelfluss durch das zugeordnete Barriereelement (29) ermöglicht.Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) at least partially have an inner channel (291), which inner channel (291) allows coolant flow through the associated barrier element (29). Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) oder die Statorzähne (24) einen ersten Vorsprung (292) aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, einen Anschlag zur Begrenzung einer Verschiebung des Barriereelements (29) in die Statornut (25) hinein zu bilden.Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) or the stator teeth (24) have a first projection (292) which is designed to form a stop for limiting displacement of the barrier element (29) into the stator slot (25) into form. Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) oder die Statorzähne (24) einen zweiten Vorsprung (293) aufweisen, welcher dazu ausgebildet ist, einen Anschlag zur Begrenzung einer Verschiebung des Barriereelements (29) aus der Statornut (25) heraus zu bilden.Stator assembly (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) or the stator teeth (24) have a second projection (293) which is adapted to form a stop for limiting displacement of the barrier element (29) from the stator slot (25) to make out. Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) mit den Statorzähnen (24) derart formschlüssig verbunden sind, dass eine Bewegung der Barriereelemente (29) relativ zu den Statorzähnen (24) sowohl radial nach innen als auch radial nach außen verhindert oder zumindest begrenzt ist.Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) are positively connected to the stator teeth (24) in such a way that movement of the barrier elements (29) relative to the stator teeth (24) both radially inwards and radially to the outside is prevented or at least limited. Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) derart ausgeformt sind, dass zwischen dem Barriereelement (29) und der zugeordneten Wicklungsanordnung (26) ein Hohlraum (252) vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss im Bereich dieses Hohlraums (252) zu ermöglichen.Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) are shaped in such a way that a cavity (252) is provided between the barrier element (29) and the associated winding arrangement (26), which is designed to allow a coolant flow to allow in the region of this cavity (252). Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) auf der der Wicklungsanordnung (26) zugeordneten Seite in einem mittleren Umfangswinkelbereich (phi1) eine radial geringere Erstreckung (R1) aufweisen als in einem äußeren Umfangswinkelbereich (phi2, phi3), um zwischen dem Barriereelement (29) und der zugeordneten Wicklungsanordnung (26) einen Hohlraum (252) zu bilden, welcher dazu ausgebildet ist, einen Kühlmittelfluss im Bereich dieses Hohlraums (252) zu ermöglichen.Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) on the side assigned to the winding arrangement (26) have a smaller radial extent (R1) in a middle circumferential angular range (phi1) than in an outer circumferential angular range (phi2, phi3 ) in order to form a cavity (252) between the barrier element (29) and the associated winding arrangement (26), which cavity is designed to allow coolant flow in the region of this cavity (252). Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) mit den Statorzähnen (24) durch mindestens eine Verbindung verbunden sind aus der Verbindungsgruppe bestehend aus: - Klebeverbindung, - Pressverbindung, und - formschlüssige Verbindung.Stator assembly (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) are connected to the stator teeth (24) by at least one connection from the connection group consisting of: - adhesive connection, - Press connection, and - positive-locking connection. Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) mindestens einen Werkstoff aufweisen aus der Werkstoffgruppe bestehend aus: - Kunststoff, - Keramik.Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) have at least one material from the group of materials consisting of: - Plastic, - ceramics. Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Barriereelemente (29) einen Werkstoff aufweisen, welcher mindestens eine Werkstoffeigenschaft aufweist aus der Werkstoffeigenschaftengruppe: - magnetisch nichtleitend, - elektrisch nichtleitend, und - Wärmeleitfähigkeit λ größer als 1,0 W / (m . K).Stator arrangement (20) according to one of the preceding claims, in which the barrier elements (29) have a material which has at least one material property from the material property group: - magnetically non-conductive, - electrically non-conductive, and - Thermal conductivity λ greater than 1.0 W / (m . K). Elektromaschine (10), welche eine Statoranordnung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Rotoranordnung (50) aufweist.Electric machine (10), which has a stator arrangement (20) according to one of the preceding claims and a rotor arrangement (50). Elektromaschine (10) nach Anspruch 13, welche eine Kühlmittelpumpe (152) und eine Kühlmittelkühlanordnung (150) aufweist.Electric machine (10) after Claim 13 Having a coolant pump (152) and a coolant cooling arrangement (150). Kraftfahrzeug, welches eine Kühlmittelanordnung (150) mit einer Elektromaschine (10) nach einem der Ansprüche 13 oder 14 aufweist.Motor vehicle having a coolant arrangement (150) with an electric machine (10) according to one of Claims 13 or 14 having. Verfahren zur Herstellung einer Statoranordnung (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem die Barriereelemente (29) als Formteile in die Nutöffnungen (251) eingesetzt werden und danach das Spaltrohr (28) unter Verwendung eines Harzes gebildet wird.Method for producing a stator arrangement (20) according to one of Claims 1 until 12 , in which the barrier elements (29) are inserted as moldings into the groove openings (251) and thereafter the can (28) is formed using a resin.
DE102020117267.2A 2020-07-01 2020-07-01 Stator arrangement with cooling Active DE102020117267B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020117267.2A DE102020117267B4 (en) 2020-07-01 2020-07-01 Stator arrangement with cooling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020117267.2A DE102020117267B4 (en) 2020-07-01 2020-07-01 Stator arrangement with cooling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102020117267A1 DE102020117267A1 (en) 2022-01-05
DE102020117267B4 true DE102020117267B4 (en) 2022-01-20

Family

ID=79019704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020117267.2A Active DE102020117267B4 (en) 2020-07-01 2020-07-01 Stator arrangement with cooling

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020117267B4 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4270742A1 (en) * 2022-04-26 2023-11-01 Siemens Aktiengesellschaft Electric motor
EP4300777A1 (en) * 2022-06-27 2024-01-03 Lotus Tech Innovation Centre GmbH Stator device with slot cooling

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5395207A (en) 1977-02-01 1978-08-21 Toshiba Corp Electric rotary machine
JPS6216041A (en) 1985-07-12 1987-01-24 Fuji Electric Co Ltd Core wedge for direct liquid cooling type rotary electric machine
JPH04364343A (en) 1991-06-10 1992-12-16 Fanuc Ltd Cooling structure for stator winding of motor and fabrication thereof
DE4138268A1 (en) 1991-11-21 1993-05-27 Klein Schanzlin & Becker Ag ELECTRIC MOTOR
EP1168571A2 (en) 2000-05-30 2002-01-02 BAE SYSTEMS Controls, Inc. Rotating machine having hollow stator field windings for coolant flow therein
US20020074889A1 (en) 2000-12-14 2002-06-20 Toshio Kikuchi Rotating electric machine and method of manufacture therefor
JP2003040848A (en) 2001-07-30 2003-02-13 Ajinomoto Co Inc Method for glutamic acid purification by transition and recrystallization
US20030057797A1 (en) 2001-09-26 2003-03-27 Nissan Motor Co., Ltd. Stator structure for rotary electric machine
US6713927B2 (en) 2000-12-14 2004-03-30 Nissan Motor Co., Ltd. Rotating electric machine
DE102006029803A1 (en) 2006-06-27 2008-01-03 Salwit Agrarenergie Gmbh Electrical machine e.g. synchronous motor, part e.g. stator, manufacturing method, involves producing channel section and metal frame by filling material that is stirred up for holding channel section and frame in free manner
US20130272904A1 (en) 2012-03-29 2013-10-17 Ebara Corporation Canned motor and vacuum pump
US20140167555A1 (en) 2009-04-20 2014-06-19 Eric Mims Carbon fiber stator and rotor for an electric motor
DE102017101094A1 (en) 2017-01-20 2018-07-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Device for sealing a plurality of grooves of a stator of an electric drive machine
DE102017221803A1 (en) 2017-12-04 2019-06-06 Mahle International Gmbh Electric machine, in particular for a vehicle
WO2019183657A1 (en) 2018-03-27 2019-10-03 Miba Aktiengesellschaft Stator

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003092848A (en) 2001-09-18 2003-03-28 Nissan Motor Co Ltd Cooling structure of dynamoelectric machine

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5395207A (en) 1977-02-01 1978-08-21 Toshiba Corp Electric rotary machine
JPS6216041A (en) 1985-07-12 1987-01-24 Fuji Electric Co Ltd Core wedge for direct liquid cooling type rotary electric machine
JPH04364343A (en) 1991-06-10 1992-12-16 Fanuc Ltd Cooling structure for stator winding of motor and fabrication thereof
DE4138268A1 (en) 1991-11-21 1993-05-27 Klein Schanzlin & Becker Ag ELECTRIC MOTOR
EP1168571A2 (en) 2000-05-30 2002-01-02 BAE SYSTEMS Controls, Inc. Rotating machine having hollow stator field windings for coolant flow therein
US6713927B2 (en) 2000-12-14 2004-03-30 Nissan Motor Co., Ltd. Rotating electric machine
US20020074889A1 (en) 2000-12-14 2002-06-20 Toshio Kikuchi Rotating electric machine and method of manufacture therefor
JP2003040848A (en) 2001-07-30 2003-02-13 Ajinomoto Co Inc Method for glutamic acid purification by transition and recrystallization
US20030057797A1 (en) 2001-09-26 2003-03-27 Nissan Motor Co., Ltd. Stator structure for rotary electric machine
DE102006029803A1 (en) 2006-06-27 2008-01-03 Salwit Agrarenergie Gmbh Electrical machine e.g. synchronous motor, part e.g. stator, manufacturing method, involves producing channel section and metal frame by filling material that is stirred up for holding channel section and frame in free manner
US20140167555A1 (en) 2009-04-20 2014-06-19 Eric Mims Carbon fiber stator and rotor for an electric motor
US20130272904A1 (en) 2012-03-29 2013-10-17 Ebara Corporation Canned motor and vacuum pump
DE102017101094A1 (en) 2017-01-20 2018-07-26 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Device for sealing a plurality of grooves of a stator of an electric drive machine
DE102017221803A1 (en) 2017-12-04 2019-06-06 Mahle International Gmbh Electric machine, in particular for a vehicle
WO2019183657A1 (en) 2018-03-27 2019-10-03 Miba Aktiengesellschaft Stator

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020117267A1 (en) 2022-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014117773A2 (en) Electrical machine having a cooling device, and method for producing said electrical machine
DE102009038691A1 (en) Electric machine
DE102017210785A1 (en) Electric machine, in particular for a vehicle
WO2019110278A1 (en) Electrical machine, in particular for a vehicle
WO2018211089A1 (en) Electrical machine, particularly for a vehicle
DE102020117267B4 (en) Stator arrangement with cooling
DE102006029803A1 (en) Electrical machine e.g. synchronous motor, part e.g. stator, manufacturing method, involves producing channel section and metal frame by filling material that is stirred up for holding channel section and frame in free manner
WO2019110275A1 (en) Electrical machine, in particular for a vehicle
DE102017208546A1 (en) Electric machine, in particular for a vehicle
EP4102684A1 (en) Stator for an electric machine, electric machine and vehicle
WO2019002289A1 (en) Electrical machine, in particular for a vehicle
WO2018211086A1 (en) Electrical machine, particularly for a vehicle
WO2019149651A1 (en) Active part for an electrical machine, in particular of a motor vehicle
WO2020216507A1 (en) Electric machine with torque support in the housing
DE102020117266A1 (en) Stator arrangement for an electric machine
WO2019110271A1 (en) Electric machine, in particular for a vehicle
WO2018211088A1 (en) Electrical machine, particularly for a vehicle
WO2018211087A1 (en) Electrical machine, particularly for a vehicle
DE102009051488A1 (en) Cage rotor for asynchronous machine, has rotor lamination stack comprising electrical sheet, and groove inserts lying at groove edge of grooves and reducing groove cross section surface to another groove cross section surface
DE102017103631A1 (en) Electrical machine of high power density and motor vehicle
WO2019110276A1 (en) Electrical machine, in particular for a vehicle
DE102021002941A1 (en) Pole element for providing an electrical pole of an axial flow machine
DE102021109730A1 (en) Electric automotive traction motor
EP3657635A1 (en) Rotor for an asynchronous machine with loss-optimised rod geometry, asynchronous machine and method
DE102015202004A1 (en) Squirrel-cage rotor with stable short-circuit ring for an electrical asynchronous machine and method of making the same

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final