DE102021113225A1

DE102021113225A1 - Stator device for an electrical machine

Info

Publication number: DE102021113225A1
Application number: DE102021113225.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hubert; Michael Reinlein
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2021-05-21
Filing date: 2021-05-21
Publication date: 2022-11-24

Abstract

Statoreinrichtung (1) für eine elektrische Maschine (10) mit einem Stator (11) mit einem Blechpaket (2) mit einer Mehrzahl von axial aufgereihten Blechen (12) und einer Mehrzahl von Aufnahmenuten (3) zur Aufnahme jeweils wenigstens eines Leiterelements (4) einer Statorwicklung (21). Den Aufnahmenuten (3) ist jeweils ein in Längsrichtung der Aufnahmenut (3) verlaufender Nutzschlitz (13) zugeordnet. Die Aufnahmenuten (3) sind zur Kühlung der Leiterelemente (4) von einem Kühlmittel durchströmbar ausgebildet. Dabei sind die Aufnahmenuten (3) jeweils durch zwei unterschiedliche Dichtabschnitte (5, 6) in radialer Umfangsrichtung abgedichtet. Ein erster Dichtabschnitt (5) wird durch ein gegenseitiges kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche (12) bereitgestellt. Ein zweiter Dichtabschnitt (6) umfasst ein Nuteinlegeelement (7), welches den wenigstens einen Nutschlitz (13) der jeweiligen Aufnahmenut (3) abdichtend überdeckt und an zwei gegenüberliegende, radial verlaufende Seitenwände (23) der Aufnahmenut (3) abdichtend angefügt ist.Stator device (1) for an electrical machine (10) with a stator (11) with a laminated core (2) with a plurality of axially lined-up laminations (12) and a plurality of receiving slots (3) for receiving at least one conductor element (4) a stator winding (21). A useful slot (13) running in the longitudinal direction of the receiving groove (3) is assigned to the receiving grooves (3). The receiving grooves (3) are designed so that a coolant can flow through them in order to cool the conductor elements (4). The receiving grooves (3) are each sealed in the radial circumferential direction by two different sealing sections (5, 6). A first sealing section (5) is provided by bonding the metal sheets (12) to one another in a coolant-tight manner. A second sealing section (6) comprises a groove insert element (7), which covers the at least one groove slot (13) of the respective receiving groove (3) and is sealingly attached to two opposite, radially running side walls (23) of the receiving groove (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Statoreinrichtung für eine elektrische Maschine und umfasst einen Stator mit wenigstens einem Blechpaket mit einer Mehrzahl von axial aufgereihten Blechen und eine Mehrzahl von Aufnahmenuten zur Aufnahme jeweils wenigstens eines Leiterelements einer Statorwicklung. Den Aufnahmenuten ist jeweils wenigstens ein in Längsrichtung der Aufnahmenut verlaufender Nutschlitz zugeordnet. Die Aufnahmenuten sind zur Kühlung der Leiterelemente von einem Kühlmittel durchströmbar ausgebildet.The present invention relates to a stator device for an electrical machine and includes a stator with at least one laminated core with a plurality of axially lined-up laminations and a plurality of receiving slots for receiving at least one conductor element of a stator winding. At least one groove slot running in the longitudinal direction of the receiving groove is assigned to the receiving grooves. The receiving grooves are designed so that a coolant can flow through them in order to cool the conductor elements.

Bei solchen Statoreinrichtungen werden zur Abdichtung der Aufnahmenuten gegenüber einem Statorraum oft Spaltrohre eingesetzt. Allerdings vergrößert das Spaltrohr den Abstand zwischen Rotor und Stator. Durch diesen Abstand und auch durch das Spaltrohr selbst kann der elektromagnetische Austausch zwischen Rotor und Stator jedoch unerwünscht beeinflusst werden.In such stator devices, cans are often used to seal the receiving grooves from a stator space. However, the can increases the distance between rotor and stator. However, this distance and also the can itself can undesirably influence the electromagnetic exchange between rotor and stator.

Um das Auswandern der Leiterelemente aus der Aufnahmenut im Betrieb zu verhindern, sind Nuteinlegeelemente, häufig auch als Nutkeile bezeichnet, bekannt geworden. Beispielsweise beschreibt die DE 25 52 896 A1 einen Nutkeilverschluss für dynamoelektrische Maschinen.In order to prevent the conductor elements from migrating out of the receiving groove during operation, slot insert elements, frequently also referred to as slot wedges, have become known. For example, describes the DE 25 52 896 A1 a slot wedge lock for dynamo-electric machines.

Die DE 10 2018 210 551 A1 beschreibt einen Stator mit Zähnen, an denen die Wicklung angeordnet ist und zwischen denen sich Zwischenräume mit Zugang zum Rotorraum erstrecken. Es wird eine Verschlusseinrichtung vorgeschlagen, welche sich von einem zum anderen Zahn erstreckt, sodass aus den Zwischenräumen kein Kühlmittel in den Rotorraum entweichen kann.the DE 10 2018 210 551 A1 describes a stator with teeth on which the winding is arranged and between which gaps with access to the rotor space extend. A closure device is proposed, which extends from one tooth to the other, so that no coolant can escape from the gaps into the rotor space.

Allerdings sind solche Verschlusseinrichtungen in Kombination mit Blechpaketen, welche durch aufgereihte Bleche gebildet werden, mitunter problematisch. Bei solchen Statoren kann es im Bereich der Verschlusseinrichtungen zu einem Kühlmittelaustritt kommen.However, such closure devices in combination with laminated cores, which are formed by lined-up metal sheets, are sometimes problematic. With such stators, coolant can escape in the area of the closure devices.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige und konstruktiv unaufwendig umsetzbare Möglichkeit zur kühlmitteldichten Abdichtung der Aufnahmenuten bereitzustellen. Vorzugsweise soll die Abdichtung dem Betrieb zum Beispiel einer elektrischen Antriebsmaschine eines Elektrofahrzeugs über deren Lebensdauer standhalten können.It is therefore the object of the present invention to provide a reliable and structurally uncomplicated possibility for sealing the receiving grooves in a coolant-tight manner. The seal should preferably be able to withstand the operation of, for example, an electric drive machine of an electric vehicle over its service life.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Statoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung und der Beschreibung des Ausführungsbeispiels.This object is achieved by a stator device having the features of claim 1. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims. Further advantages of the present invention result from the general description and the description of the exemplary embodiment.

Die erfindungsgemäße Statoreinrichtung ist für eine elektrische Maschine und vorzugsweise für eine elektrische Antriebsmaschine eines wenigstens teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs und beispielsweise eines Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs vorgesehen. Die Statoreinrichtung umfasst einen Stator mit wenigstens einem Blechpaket mit einer Mehrzahl von axial aufgereihten Blechen. Die Statoreinrichtung umfasst eine Mehrzahl von Aufnahmenuten zur Aufnahme jeweils wenigstens eines Leiterelements einer Statorwicklung. Den Aufnahmenuten ist jeweils wenigstens ein in Längsrichtung der Aufnahmenut (axial) verlaufender Nutschlitz zugeordnet. Die Aufnahmenuten sind zur Kühlung der Leiterelemente von einem Kühlmittel durchströmbar ausgebildet. Insbesondere sind die Aufnahmenuten strömungstechnisch an ein Kühlsystem koppelbar. Dabei sind die Aufnahmenuten jeweils durch wenigstens zwei unterschiedliche Dichtabschnitte (umfassend wenigstens einen ersten Dichtabschnitt und wenigstens einen zweiten Dichtabschnitt) in radialer Umfangsrichtung abgedichtet. Dabei wird ein erster Dichtabschnitt durch ein gegenseitiges kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche (insbesondere an ihren axialen Seiten) bereitgestellt. Dabei umfasst ein zweiter Dichtabschnitt wenigstens ein Nuteinlegeelement, welches wenigstens einen Nutschlitz der jeweiligen Aufnahmenut abdichtend überdeckt. Das Nuteinlegeelement ist an zwei gegenüberliegende und radial (im Stator) verlaufende Seitenwände der Aufnahmenut abdichtend angefügt.The stator device according to the invention is provided for an electric machine and preferably for an electric drive machine of an at least partially electrically driven motor vehicle and, for example, an electric vehicle or hybrid vehicle. The stator device includes a stator with at least one laminated core with a plurality of axially lined-up laminations. The stator device comprises a plurality of receiving slots for receiving at least one conductor element of a stator winding. At least one groove slot running (axially) in the longitudinal direction of the receiving groove is assigned to the receiving grooves. The receiving grooves are designed so that a coolant can flow through them in order to cool the conductor elements. In particular, the receiving grooves can be fluidically coupled to a cooling system. The receiving grooves are each sealed in the radial circumferential direction by at least two different sealing sections (comprising at least one first sealing section and at least one second sealing section). In this case, a first sealing section is provided by mutual coolant-tight bonding of the metal sheets (in particular on their axial sides). In this case, a second sealing section comprises at least one groove insert element, which covers at least one groove slot of the respective receiving groove in a sealing manner. The slot insert element is sealingly attached to two opposite side walls of the receiving slot that run radially (in the stator).

Die erfindungsgemäße Statoreinrichtung bietet viele Vorteile. Einen erheblichen Vorteil bietet die Abdichtung der Aufnahmenuten durch die Kombination aus zwei unterschiedlichen Dichtabschnitten. Besonders vorteilhaft ist auch, dass die erste Dichtabschnitt durch ein kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche bereitgestellt wird. The stator device according to the invention offers many advantages. The sealing of the receiving grooves through the combination of two different sealing sections offers a considerable advantage. It is also particularly advantageous that the first sealing section is provided by bonding the metal sheets in a coolant-tight manner.

Das ermöglicht eine konstruktiv unaufwendige und zugleich zuverlässige Abdichtung. Vorteilhaft ist auch der zweite Dichtabschnitt mit dem abdichtend an den Seitenwänden anliegenden Nuteinlegeelement. Dadurch werden nicht nur der Nutschlitz, sondern auch benachbarte Bereiche und Teile der Seitenwände verschlossen. In diesen Bereichen ist ein kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche in oft nur mit einem erheblichen Fertigungsaufwand möglich.This enables a structurally uncomplicated and at the same time reliable seal. The second sealing section with the groove insert element sealingly resting against the side walls is also advantageous. As a result, not only the groove slot, but also adjacent areas and parts of the side walls are closed. In these areas, coolant-tight bonding of the metal sheets is often only possible with considerable manufacturing effort.

Es ist vorteilhaft und bevorzugt, dass sich der erste Dichtabschnitt weiter nach radial außen im Stator erstreckt als der zweite Dichtabschnitt. Insbesondere ist der erste Dichtabschnitt weiter radial außen angeordnet als der zweite Dichtabschnitt. Bevorzugt ist auch, dass sich der zweite Dichtabschnitt weiter nach radial innen erstreckt als der erste Dichtabschnitt. Insbesondere ist der zweite Dichtabschnitt weiter radial innen im Stator angeordnet als der erste Dichtabschnitt.It is advantageous and preferred that the first sealing section extends further radially outwards in the stator than the second sealing section. In particular, the first sealing section is arranged further radially outward than the second sealing section. Preferred is also that the second sealing portion extends further radially inward than the first sealing portion. In particular, the second sealing section is arranged further radially inside the stator than the first sealing section.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind der erste Dichtabschnitt und der zweite Dichtabschnitt im Bereich der Seitenwände der Aufnahmenut teilweise überlappend angeordnet. Insbesondere ist unterhalb des Nuteinlegeelements abschnittsweise eine kühlmitteldichte Verklebung der Bleche gewährleistet. Durch eine solche Überlappung können sich die beiden unterschiedlichen Dichtabschnitte besonders gut ergänzen, sodass insgesamt eine zuverlässige Abdichtung bereitgestellt wird. Insbesondere überlappt ein radial außen liegender Abschnitt des Nuteinlegeelements mit einem radial weiter innen im Stator liegenden Abschnitt des Blechpakets, wobei dieser Abschnitt des Blechpakets eine kühlmitteldichte Verklebung aufweist. Insbesondere verläuft das Nuteinlegeelement im Bereich der Seitenwände der Aufnahmenut auch teilweise dort, wo die Bleche (gezielt) kühlmitteldicht verklebt sind.In a particularly advantageous embodiment, the first sealing section and the second sealing section are arranged partially overlapping in the area of the side walls of the receiving groove. In particular, coolant-tight bonding of the metal sheets is ensured in sections below the slot insert element. Such an overlap allows the two different sealing sections to complement one another particularly well, so that a reliable seal is provided overall. In particular, a radially outer section of the slot insert element overlaps with a section of the laminated core lying radially further inward in the stator, with this section of the laminated core having a coolant-tight bond. In particular, the groove insert element also runs in the area of the side walls of the receiving groove partially where the metal sheets are (specifically) bonded in a coolant-tight manner.

Der erste Dichtabschnitt ist insbesondere beabstandet zum Nutschlitz angeordnet. Insbesondere wird der Nutschlitz nur durch das Nuteinlegeelement abgedichtet. Insbesondere sind die Bleche im Bereich des Nutschlitzes nicht oder zumindest nicht ausreichend abdichtend verklebt. So kann auf eine sonst sehr aufwändige abdichtende Verklebung im Bereich des Nutschlitzes verzichtet werden.The first sealing section is in particular arranged at a distance from the groove slot. In particular, the groove slot is only sealed by the groove insert element. In particular, the metal sheets in the area of the groove slot are not bonded, or at least not sufficiently sealed. This means that there is no need for an otherwise very complex sealing adhesive bond in the area of the groove slot.

Die Aufnahmenuten weisen vorzugsweise jeweils wenigstens zwei Nutstege auf. Insbesondere erstrecken sich die Nutstege jeweils von einer Seitenwand in Richtung des Nutschlitzes. Insbesondere verläuft der erste Dichtabschnitt nicht oder zumindest nicht ausreichend abdichtend entlang der Nutstege. Insbesondere ist das Blechpaket im Bereich der Nutstege nur durch das Nuteinlegeelement abgedichtet. Insbesondere ist das Nuteinlegeelement dazu geeignet und ausgebildet, den ersten Dichtabschnitt entlang der Nutstege zu ersetzen.The receiving grooves preferably each have at least two groove webs. In particular, the groove webs each extend from a side wall in the direction of the groove slot. In particular, the first sealing section does not run along the groove webs, or at least not in a sufficiently sealing manner. In particular, the laminated core is sealed in the area of the slot webs only by the slot insert element. In particular, the groove insert element is suitable and designed to replace the first sealing section along the groove webs.

Vorzugsweise sind die Aufnahmenuten jeweils in den Übergangsbereichen von den Seitenwänden zu den Nutstegen wenigstens (insbesondere nur) durch das Nuteinlegeelement abgedichtet. Solche Übergangsbereiche stellen besonders kritische Bereiche für das Verkleben der Bleche dar, sodass der zweite Dichtabschnitt bzw. das Nuteinlegeelement eine besonders entscheidende Funktion bei der Abdichtung übernehmen kann.The receiving grooves are preferably sealed at least (in particular only) by the groove insert element in the transition areas from the side walls to the groove webs. Such transition areas represent particularly critical areas for the bonding of the metal sheets, so that the second sealing section or the groove insert element can take on a particularly decisive function in the sealing.

Insbesondere weisen die Aufnahmenuten jeweils einen die Aufnahmenut statorseitig abschließenden Nutboden auf. Insbesondere schließt der Nutboden die Aufnahmenut nach radial außen ab. Insbesondere liegt der Nutboden dem Nutschlitz gegenüber. Insbesondere erstreckt sich der Nutboden zwischen den Seitenwänden. Insbesondere ist der zweite Dichtabschnitt beabstandet zum Nutboden angeordnet, sodass der Nutboden nur durch den ersten Dichtabschnitt (insbesondere nur durch das Verkleben der Bleche) abgedichtet ist. Insbesondere werden der Nutboden und die Seitenwände und die Nutstege durch den Stator und bevorzugt durch das Blechpaket bereitgestellt.In particular, the receiving grooves each have a groove base that closes off the receiving groove on the stator side. In particular, the groove base closes off the receiving groove radially outwards. In particular, the groove bottom is opposite the groove slot. In particular, the bottom of the groove extends between the side walls. In particular, the second sealing section is arranged at a distance from the bottom of the groove, so that the bottom of the groove is sealed only by the first sealing section (in particular only by the gluing of the metal sheets). In particular, the slot base and the side walls and the slot webs are provided by the stator and preferably by the laminated core.

Es ist bevorzugt und vorteilhaft, dass das Nuteinlegeelement u-förmig ausgebildet ist. Insbesondere verläuft das Nuteinlegeelement mit jeweils einem Schenkel entlang der Seitenwände der Aufnahmenut. Ein solches Nuteinlegeelement ermöglicht eine besonders verlässliche Abdichtung auch außerhalb des Nutschlitzes. Insbesondere sind die Schenkel teilweise überlappend zum ersten Dichtabschnitt angeordnet. Insbesondere sind die Schenkel wenigstens teilweise auch dort an das Blechpaket angefügt, wo die Bleche kühlmitteldicht verklebt sind. Insbesondere sind die Schenkel mit einem radial außen liegenden Abschnitt dort an das Blechpaket angefügt, wo die Bleche kühlmitteldicht verklebt sind.It is preferred and advantageous that the groove insert element is U-shaped. In particular, the groove insert element runs with one leg along the side walls of the receiving groove. Such a groove insert element also enables a particularly reliable seal outside of the groove slot. In particular, the legs are arranged partially overlapping the first sealing section. In particular, the legs are at least partially attached to the laminated core where the laminates are bonded coolant-tight. In particular, the legs are attached to the laminated core with a section lying radially on the outside where the laminates are bonded in a coolant-tight manner.

Es ist besonders bevorzugt und vorteilhaft, dass die Schenkel so weit nach radial außen ausgeführt sind, dass die nicht vom zweiten Dichtabschnitt betroffenen Bereiche der Aufnahmenut eine Klebebreite für die verklebten Bleche bzw. für den ersten Dichtabschnitt aufweisen, welche oberhalb eines Schwellenwertes liegt. Insbesondere gewährleistet eine Klebebreite oberhalb des Schwellenwertes die Kühlmitteldichtigkeit der Verklebung. Insbesondere werden die Schenkel radial so weit ausgeführt, dass eine Abdichtung der nicht vom Nuteinlegeelement betroffenen Bereiche in der Aufnahmenut durch das Verkleben der Bleche mit ausreichender Klebebreite sichergestellt wird.It is particularly preferred and advantageous that the limbs extend so far radially outwards that the areas of the receiving groove not affected by the second sealing section have a bonding width for the bonded metal sheets or for the first sealing section that is above a threshold value. In particular, a bond width above the threshold value ensures that the bond is coolant-tight. In particular, the limbs are designed so far radially that sealing of the areas in the receiving groove that are not affected by the groove insert element is ensured by gluing the metal sheets with a sufficient gluing width.

Das Nuteinlegeelement weist vorzugsweise wenigstens eine Nase auf, welche sich in den Nutschlitz erstreckt. Insbesondere weist die Nase eine mit dem Nutschlitz korrespondierende Querschnittskontur auf. Insbesondere umfasst das Nuteinlegeelement einen zwischen den Schenkeln verlaufenden Verschlussabschnitt. Der Verschlussabschnitt überdeckt insbesondere den Nutschlitz. Insbesondere ist die Nase an dem Verschlussabschnitt angeordnet. Insbesondere erstreckt sich die Nase entlang eines erheblichen Teils der axialen Länge oder der gesamten axialen Länge des Nuteinlegeelements.The groove insert element preferably has at least one lug which extends into the groove slot. In particular, the nose has a cross-sectional contour that corresponds to the groove slot. In particular, the groove insert element comprises a closure section running between the legs. In particular, the closure section covers the groove slot. In particular, the nose is arranged on the closure section. In particular, the lug extends along a significant part of the axial length or the entire axial length of the groove insert element.

Vorzugsweise wird das Nuteinlegeelement mittels Kleben und/oder Verpressen an das Blechpaket gefügt. Möglich und bevorzugt ist auch, dass das Nuteinlegeelement mittels Haltenasen gefügt wird oder solche aufweist. Insbesondere sind die Haltenasen ergänzend zum Verpressen vorgesehen. Insbesondere sind die Haltenasen an den Schenkeln angeordnet. Insbesondere sind die Haltenasen an der zum Blechpaket gewandten Seite des Nuteinlegeelements angeordnet. Insbesondere wird das Nuteinlegeelement derart gefügt, dass es dem in der Aufnahmenut zu erwartenden Druck standhält.The slot insert element is preferably joined to the laminated core by means of gluing and/or pressing. It is also possible and preferred for the groove insert element to be joined by means of retaining lugs or has such. In particular, the retaining lugs are additionally provided for pressing. In particular, the retaining lugs are arranged on the legs. In particular, the retaining lugs are arranged on the side of the slot insert element that faces the laminated core. In particular, the groove insert element is joined in such a way that it withstands the pressure to be expected in the receiving groove.

Das Nuteinlegeelement ist vorzugsweise aus einem nicht ferromagnetischen und/oder kühlmittelbeständigen und/oder bei den zu erwartenden Betriebstemperaturen temperaturbeständigen Werkstoff gefertigt. Insbesondere ist das Nuteinlegeelement aus einem Thermoplast oder einem anderen geeigneten Kunststoff gefertigt.The slot insert element is preferably made of a non-ferromagnetic material and/or a material which is resistant to coolants and/or is temperature-resistant at the operating temperatures to be expected. In particular, the groove insert element is made of a thermoplastic or another suitable plastic.

Insbesondere ist ein Isoliersystem für die Statorwicklung vorgesehen. Das Isoliersystem umfasst insbesondere wenigstens eine primäre Isolation der Leiter (insbesondere PAI, PEEK) und/oder wenigstens ein Nutpapier (bzw. eine vergleichbare Ummantelung) und/oder eine Nutauskleidung und/oder wenigstens eine Isolierflüssigkeit. Unter einem Nutpapier wird insbesondere eine geeignete papierartige bzw. folienartige Isolierung der Leiterelemente verstanden. Die Isolierflüssigkeit stellt vorzugsweise auch das Kühlmittel bereit. Als Kühlmittel ist insbesondere ein Öl und vorzugsweise ein hoch raffiniertes Mineralöl und/oder ein dünnflüssiges Silikonöl vorgesehen. Möglich sind auch andere fluidische Kühlmittel.In particular, an insulation system for the stator winding is provided. In particular, the insulation system comprises at least one primary insulation of the conductors (in particular PAI, PEEK) and/or at least one grooved paper (or a comparable sheathing) and/or a groove lining and/or at least one insulating liquid. A grooved paper is understood to mean, in particular, a suitable paper-like or foil-like insulation of the conductor elements. The insulating liquid preferably also provides the coolant. In particular, an oil and preferably a highly refined mineral oil and/or a low-viscosity silicone oil is provided as the coolant. Other fluidic coolants are also possible.

Vorzugsweise ist ein Klebstoff des ersten Dichtabschnitts elektrisch isolierend ausgebildet. Insbesondere ist der Klebstoff dazu geeignet und ausgebildet, (unerwünschte) Wirbelstrombahnen im Blechpaket in axialer Richtung zu unterbrechen. Insbesondere ermöglicht der Klebstoff eine besonders dünne bzw. geringe Klebestärke, sodass die elektromagnetischen Eigenschaften des Blechpakets nicht unvorteilhaft beeinflusst werden.An adhesive of the first sealing section is preferably designed to be electrically insulating. In particular, the adhesive is suitable and designed to interrupt (undesirable) eddy current paths in the laminated core in the axial direction. In particular, the adhesive enables a particularly thin or low adhesive strength, so that the electromagnetic properties of the laminated core are not adversely affected.

Insbesondere umfasst die Statorwicklung an den axialen Endbereichen des Stators Wickelköpfe. Insbesondere sind die Bereiche der Wickelköpfe jeweils durch ein kühlmitteldichtes Fügen (insbesondere Verkleben) wenigstens einer Stirnscheibe mit dem Blechpaket gegenüber einem Rotorraum hin abgedichtet.In particular, the stator winding comprises end windings at the axial end regions of the stator. In particular, the areas of the end windings are each sealed off from a rotor chamber by joining (in particular gluing) at least one end disk to the laminated core in a coolant-tight manner.

Insbesondere dichten die Dichtabschnitte die Aufnahmenuten wenigstens zum Rotorraum ab. Insbesondere erfolgt wenigstens durch den ersten Dichtabschnitt eine Abdichtung der Aufnahmenuten zu umgebenden Bereichen des Stators.In particular, the sealing sections seal off the receiving grooves at least from the rotor space. In particular, at least the first sealing section seals off the receiving grooves from the surrounding areas of the stator.

Die Statoreinrichtung kann weitere Komponenten einer elektrischen Maschine umfassen. Erfindungsgemäß kann auch eine elektrische Maschine mit einer Statoreinrichtung vorgesehen sein. Eine solche Maschine kann wenigstens ein Teil der hier beschriebenen Komponenten bzw. Bauteile umfassen.The stator device can include further components of an electrical machine. According to the invention, an electrical machine with a stator device can also be provided. Such a machine may include at least some of the components or parts described herein.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.Further advantages and features of the present invention result from the exemplary embodiments which are explained below with reference to the enclosed figures.

In den Figuren zeigen:

1 eine stark schematisierte Darstellung einer elektrischen Maschine mit einer erfindungsgemäßen Statoreinrichtung in einer geschnittenen Seitenansicht;
2 eine Detaildarstellung der Statoreinrichtung der 1 in einer geschnittenen Vorderansicht; und
3 eine Detaildarstellung nach 2 mit einer Weiterbildung der Statoreinrichtung.

In the figures show:

1 a highly schematic representation of an electrical machine with a stator device according to the invention in a sectional side view;
2 a detailed view of the stator device 1 in a sectional front view; and
3 a detailed description 2 with a further development of the stator device.

Die 1 zeigt eine elektrische Maschine 10 mit einer erfindungsgemäßen Statoreinrichtung 1 mit einem Stator 11 mit einem Blechpaket aus einer Vielzahl von hier nicht näher dargestellten Blechen 12. Der Stator 11 umgibt einen Rotorraum 20 mit einem Rotor 30. Der Rotor 30 ist auf einer Welle 60 drehbar gelagert.the 1 shows an electrical machine 10 with a stator device 1 according to the invention with a stator 11 with a laminated core made of a large number of laminations 12 not shown here in detail. The stator 11 surrounds a rotor chamber 20 with a rotor 30. The rotor 30 is rotatably mounted on a shaft 60 .

Im Blechpaket sind Aufnahmenuten 3 zur Aufnahme jeweils einer Mehrzahl von Leiterelementen 4 einer Statorwicklung 21 eingearbeitet. Die Aufnahmenuten 3 weisen axiale Nutschlitze 13 auf, beispielsweise um die Leiterelemente 4 montieren zu können. Zudem umfassen die Aufnahmenuten 3 jeweils zwei radiale Seitenwände 23 und einen die Aufnahmenuten 3 nach radial außen abschließenden Nutboden 43.Receiving grooves 3 for receiving a plurality of conductor elements 4 of a stator winding 21 are incorporated in the laminated core. The receiving grooves 3 have axial groove slots 13, for example in order to be able to mount the conductor elements 4. In addition, the receiving grooves 3 each have two radial side walls 23 and a groove base 43 that closes off the receiving grooves 3 radially on the outside.

Die Aufnahmenuten 3 werden zur Kühlung der Leiterelemente 4 mit einem Kühlmittel/Isolierflüssigkeit durchströmt. Dazu sind die Aufnahmenuten 3 über einen Kühlmitteleinlass 40 und einen Kühlmittelauslass 50 mit Kühlmittel versorgbar.A coolant/insulating liquid flows through the receiving grooves 3 in order to cool the conductor elements 4 . For this purpose, the receiving grooves 3 can be supplied with coolant via a coolant inlet 40 and a coolant outlet 50 .

Zur kühlmitteldichten Abdichtung der Aufnahmenuten 3 weisen diese jeweils zwei hier nicht unterschiedliche Dichtabschnitte 5, 6 auf. Die Dichtabschnitte 5, 6 werden nun mit Bezug zu den Detaildarstellungen der 2 und 3 näher beschrieben.For coolant-tight sealing of the receiving grooves 3, these each have two sealing sections 5, 6, which are not different here. The sealing sections 5, 6 are now with reference to the detailed representations of 2 and 3 described in more detail.

Ein erster Dichtabschnitt 5 wird durch ein gegenseitiges kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche 12 an ihren axialen Seiten bereitgestellt. Ein zweiter Dichtabschnitt 6 wird durch ein Nuteinlegeelement 7 gebildet. Dazu ist das Nuteinlegeelement 7 hier u-förmig ausgeführt und weist zwei Schenkel 17 und einen die Schenkel verbindenden Verschlussabschnitt 37 auf. Der Verschlussabschnitt 37 überdeckt Nutschlitz 13 und erstreckt sich von dort über Nutstege 33 der Aufnahmenut 3. Die Schenkel 17 erstrecken sich entlang der radialen Seitenwände 23 der Aufnahmenut 3. An dem Verschlussabschnitt 37 ist hier eine Nase 27 ausgebildet, welche mit einer korrespondierenden Querschnittskontur in den Nutschlitz 13 hineinragt.A first sealing section 5 is provided by mutual coolant-tight bonding of the metal sheets 12 on their axial sides. A second sealing section 6 is formed by a groove insert element 7 . For this purpose, the groove insert element 7 is designed in a U-shape and has two legs 17 and a ver final section 37 on. The locking section 37 covers the groove slot 13 and extends from there over the groove webs 33 of the receiving groove 3. The legs 17 extend along the radial side walls 23 of the receiving groove 3. A nose 27 is formed here on the locking section 37, which has a corresponding cross-sectional contour in the Slot 13 protrudes.

Die Ausdehnung des ersten Dichtabschnitts 5 in radialer Richtung ist hier durch einen Pfeil skizziert. Dort, wo aufgrund von ausreichender Klebebreite ein sicheres kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche 12 gewährleistet werden kann, ist hier nur der erste Dichtabschnitt 5 vorgesehen. Zudem sind die Bleche 12 hier auch im Bereich des Jochs des Stators 11 kühlmitteldicht verklebt. Der erste Dichtabschnitt 5 erstreckt sich also auch quer zur radialen Richtung bzw. in Umfangsrichtung des Stators 11, sodass die Aufnahmenut 3 auch entlang des Nutbodens 43 zuverlässig abgedichtet wird.The extent of the first sealing section 5 in the radial direction is outlined here by an arrow. Only the first sealing section 5 is provided here where reliable coolant-tight bonding of the metal sheets 12 can be ensured due to sufficient bonding width. In addition, the metal sheets 12 are also glued coolant-tight here in the area of the yoke of the stator 11 . The first sealing section 5 therefore also extends transversely to the radial direction or in the circumferential direction of the stator 11, so that the receiving groove 3 is also reliably sealed along the groove base 43.

An den Bereichen, an denen ein kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche 12 nicht oder nur mit großem Aufwand möglich ist, ist das Nuteinlegeelement 7 des zweiten Dichtabschnitts 6 angeordnet. Dabei überlappen sich die beiden Dichtabschnitte 5, 6 hier teilweise, um auch an Übergängen eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten. In den Bereichen der Nutstege 33 und an den radial inneren Enden der Seitenwände 23 kann die Abdichtung hier allein durch das Nuteinlegeelement 7 gewährleistet werden. Dort ist ein kühlmitteldichtes Verkleben der Bleche 12 nur mit sehr hohem Aufwand möglich.The slot insert element 7 of the second sealing section 6 is arranged in the areas where a coolant-tight bonding of the metal sheets 12 is not possible or only possible with great effort. The two sealing sections 5, 6 partially overlap here in order to ensure adequate sealing even at transitions. In the areas of the groove webs 33 and at the radially inner ends of the side walls 23, the seal can be ensured here solely by the groove insert element 7. There, a coolant-tight bonding of the metal sheets 12 is only possible with a great deal of effort.

Die 3 zeigt die Statoreinrichtung 1 der 2, wobei hier die Schenkel 17 des Nuteinlegeelements 7 mit Haltenasen 47 zur Anbindung an das Blechpaket 2 ausgestattet sind.the 3 shows the stator device 1 of FIG 2 , In this case the legs 17 of the slot insert element 7 are equipped with retaining lugs 47 for connection to the laminated core 2 .

Das Isoliersystem besteht aus hier der Primärisolation der Leiterelemente 4 (z. B. PAI, PEEK), einem Nutpapier 9 und einer Isolierflüssigkeit. Zur besseren Übersichtlichkeit ist die Primärisolation hier nicht eingezeichnet. Die einzelnen Bleche 12 sind z. B. vollflächig und mediendicht miteinander verklebt. Die Klebeschicht ist elektrisch isolierend ausgeführt und unterbricht Wirbelstrombahnen im Blechpaket 2 in axialer Richtung. Die Klebeschicht wird möglichst dünn ausgeführt, der Eisenfüllfaktor im Blechpaket 2 wird somit nur marginal reduziert.The insulation system here consists of the primary insulation of the conductor elements 4 (e.g. PAI, PEEK), a grooved paper 9 and an insulating liquid. For the sake of clarity, the primary insulation is not shown here. The individual sheets 12 are z. B. glued together over the entire surface and media-tight. The adhesive layer is designed to be electrically insulating and interrupts eddy current paths in the laminated core 2 in the axial direction. The adhesive layer is made as thin as possible, so the iron filling factor in the laminated core 2 is only marginally reduced.

Im Bereich des Nutschlitzes 13 oder der dünnen Nutstege 33 (diese wären hier aufgrund ihrer geringen Breite nicht mediendicht verklebbar) wird ein mediendichter Nuteinlegekeil 7 (synonym für Nuteinlegeelement 7) eingelegt, um den Nutbereich zum Rotorraum 20 abzudichten. Die Schenkel 17 werden hier radial so weit ausgeführt, dass eine Abdichtung der nicht vom Keil 7 betroffenen Bereiche in der Aufnahmenut 3 durch das Verkleben der Bleche 12 mit ausreichender Klebebreitesichergestellt wird.A media-tight slot insert wedge 7 (synonymous with slot insert element 7) is inserted in the area of the slot slot 13 or the thin slot webs 33 (these could not be glued media-tight here due to their small width) in order to seal the slot area from the rotor space 20 . Here, the legs 17 are radially wide enough to ensure that the areas in the receiving groove 3 that are not affected by the wedge 7 are sealed by gluing the metal sheets 12 with a sufficient adhesive width.

Der Nuteinlegekeil 7 wird z. B. aus nicht ferromagnetischem, temperatur-und ölbeständigem Materialen (beispielsweise Thermoplast) gefertigt und in der Aufnahmenut 3 mit dem Blechpaket 2 befestigt, sodass er den in der Aufnahmenut 3 herrschenden Druck standhält. Vorzugsweise wird der Nuteinlegekeil 7 hier eingeklebt. Er kann auch verpresst und über Haltenasen 47 mit dem Blechpaket 2 verbunden werden. Der Bereich der Wickelköpfe 31 wird durch das mediendichte Verkleben einer Stirnscheibe 8 (z. B. aus Kunststoff) mit dem Blechpaket 2 in Kombination mit einem radialen Dichtelement 70 hin zum Rotorraum 20 abgedichtet.The slot wedge 7 is z. B. made of non-ferromagnetic, temperature and oil-resistant materials (such as thermoplastic) and fixed in the receiving groove 3 with the laminated core 2, so that it can withstand the pressure prevailing in the receiving groove 3. The slot insert wedge 7 is preferably glued in here. It can also be pressed and connected to the laminated core 2 via retaining lugs 47 . The area of the end windings 31 is sealed towards the rotor space 20 by the medium-tight bonding of an end disk 8 (eg made of plastic) to the laminated core 2 in combination with a radial sealing element 70 .

Bezugszeichenlistereference list

11: Statoreinrichtungstator device
22: Blechpaketlaminated core
33: Aufnahmenutreceiving groove
44: Leiterelementladder element
55: Dichtabschnittsealing section
66: Dichtabschnittsealing section
77: Nuteinlegeelementgroove insert element
88th: Stirnscheibefront washer
99: Nutpapiergroove paper
1010: Maschinemachine
1111: Statorstator
1212: Blechsheet
1313: Nutzschlitzutility slot
1717: Schenkelleg
2020: Rotorraumrotor space
2121: Statorwicklungstator winding
2323: SeitenwandSide wall
2727: NaseNose
3030: Rotorrotor
3131: Wickelkopfwinding head
3333: Nutstegslot bar
3737: Verschlussabschnittclosure section
4040: Kühlmitteleinlasscoolant inlet
4343: Nutbodengroove bottom
4747: Haltenaseholding lug
5050: Kühlmittelauslasscoolant outlet
6060: WelleWave
7070: Dichtelementsealing element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 2552896 A1 [0003]
DE 102018210551 A1 [0004]

Claims

Stator device (1) for an electrical machine (10) with a stator (11) with at least one laminated core (2) with a plurality of axially lined-up laminations (12) and a plurality of receiving grooves (3) for receiving at least one conductor element (4 ) a stator winding (21), wherein at least one useful slot (13) running in the longitudinal direction of the receiving groove (3) is assigned to the receiving grooves (3) and wherein the receiving grooves (3) are designed so that a coolant can flow through them to cool the conductor elements (4). , characterized in that the receiving grooves (3) are each sealed by at least two different sealing sections (5, 6) in the radial circumferential direction and that a first sealing section (5) is provided by mutual coolant-tight bonding of the metal sheets (12) and that a second Sealing section (6) comprises at least one groove insert element (7), which has the at least one groove slot (13) of the respective receiving groove (3) is covered in a sealing manner and attached to two opposite, radially extending side walls (23) of the receiving groove (3) in a sealing manner.

Stator device (1) according to the preceding claim, wherein the first sealing section (5) extends further radially outwards in the stator (11) than the second sealing section (3).

Stator device (1) according to one of the preceding claims, wherein the first sealing section (5) and the second sealing section (6) are arranged partially overlapping in the region of the side walls (23) of the receiving groove (3).

Stator device (1) according to one of the preceding claims, wherein the first sealing section (5) is arranged at a distance from the groove slot (13).

Stator device (1) according to one of the preceding claims, in which the receiving grooves (3) each have at least two groove webs (33), which each extend from a side wall (23) in the direction of the groove slot (13), and in which the first sealing section (5) does not run along the groove webs (33) or at least not sufficiently sealingly.

Stator device (1) according to the preceding claim, wherein the receiving grooves (3) are each sealed in the transition areas from the side walls (23) to the groove webs (33) at least by the groove insert element (7).

Stator device (1) according to one of the two preceding claims, wherein the receiving grooves (3) each have a groove base (43) which closes off the receiving groove (3) on the stator side and which extends between the side walls (23) and is spaced apart from the second sealing section (6). is arranged to the groove bottom (43), so that the groove bottom (43) is sealed only by the first sealing section (5).

Stator device (1) according to one of the three preceding claims, wherein the slot insertion element (7) is U-shaped and runs with one leg (17) along the side walls (23) of the receiving slot (3).

Stator device (1) according to the preceding claim, wherein the legs (17) extend radially outwards to such an extent that the areas of the receiving groove (3) not affected by the second sealing section (6) have a bonding width for the bonded sheets (12) which is above a threshold.

Stator device (1) according to one of the preceding claims, in which the slot insert element (7) has at least one nose (27) which extends into the slot (13).

Stator device (1) according to one of the preceding claims, wherein the slot insert element (7) is joined to the laminated core (2) by means of gluing and/or pressing and/or retaining lugs (47), preferably in addition to pressing.

Stator device (1) according to one of the preceding claims, wherein the slot insert element (7) is made of a non-ferromagnetic and coolant-resistant material which is temperature-resistant at the expected operating temperatures, in particular a thermoplastic.

Stator device (1) according to one of the preceding claims, wherein an adhesive of the first sealing section (5) is designed to be electrically insulating, so that eddy current paths in the laminated core (2) are interrupted in the axial direction.

Stator device (1) according to one of the preceding claims, in which the stator winding (21) has end windings (31) on the axial end regions of the stator (11), and in which the regions of the winding overhangs (31) are each formed by joining at least one end disk (8) in a coolant-tight manner are sealed off with the laminated core (2) in relation to a rotor chamber (20).