DE102021210278A1 - Method for liquid sealing a stator slot of a stator of an electric machine and electric machine - Google Patents
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Abstract
Um eine Flüssigkeitsabdichtung einer Statornut eines Stators einer elektrischen Maschine bereitzustellen, sodass eine Direktkühlung von in der Statornut angeordneten elektrischen Leiter erfolgen kann, wird ein Verfahren zur Flüssigkeitsabdichtung einer Statornut (10) eines Stators einer elektrischen Maschine (100) vorgeschlagen, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Stators mit mindestens einer Statornut (10),
- Einbringen einer Schicht (13) eines Dichtungsmaterials in die Statornut (10),
- Befestigen der Schicht (13) des Dichtungsmaterials an einer Nutaußenwand (17) der Statornut (10),
- Einbringen elektrischer Leiter (21) in die Statornut (10),
- Abdichten einer Statornutöffnung (12) mittels der Schicht (13) des Dichtungsmaterials.
In order to provide liquid sealing of a stator slot of a stator of an electrical machine, so that electrical conductors arranged in the stator slot can be cooled directly, a method for liquid sealing of a stator slot (10) of a stator of an electrical machine (100) is proposed, comprising the steps:
- Providing a stator with at least one stator slot (10),
- introducing a layer (13) of a sealing material into the stator slot (10),
- attaching the layer (13) of sealing material to a slot outer wall (17) of the stator slot (10),
- introducing electrical conductors (21) into the stator slot (10),
- sealing a stator slot opening (12) by means of the layer (13) of sealing material.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsabdichtung einer Statornut eines Stators einer elektrischen Maschine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine.The present invention relates to a method for liquid sealing a stator slot of a stator of an electrical machine. Furthermore, the present invention relates to an electrical machine.
Zur Kühlung der elektrischen Leiter einer elektrischen Maschine ist es im Stand der Technik bekannt, die Wickelköpfe dear elektrischen Maschine mittels Tauch- oder Träufelimprägnierverfahren zu kühlen. Ein anderes bekanntes Verfahren ist das Anspritzen der Wickelköpfe mit einem Kühlmedium. Die bekannten Kühlverfahren sind jedoch insbesondere für die an moderne elektrische Maschinen, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, gestellten Anforderungen nicht ausreichend. Insbesondere fehlt es im Stand der Technik an effizienten Verfahren zur Direktkühlung der elektrischen Leiter des Stators einer elektrischen Maschine.In order to cool the electrical conductors of an electrical machine, it is known in the prior art to cool the end windings of the electrical machine by means of immersion or trickling impregnation processes. Another known method is spraying the end windings with a cooling medium. However, the known cooling methods are not sufficient, particularly for the requirements placed on modern electrical machines, particularly in the motor vehicle sector. In particular, the prior art lacks efficient methods for directly cooling the electrical conductors of the stator of an electrical machine.
Aus der
Die
Aus der
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Flüssigkeitsabdichtung einer Statornut eines Stators einer elektrischen Maschine bereitzustellen, sodass eine Direktkühlung von in der Statornut angeordneten elektrischen Leitern erfolgen kann.The object of the present invention is to provide a method for liquid sealing of a stator slot of a stator of an electrical machine, so that direct cooling of electrical conductors arranged in the stator slot can take place.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Flüssigkeitsabdichtung einer Statornut eines Stators einer elektrischen Maschine umfasst die Schritte:
- - Bereitstellen eines Stators mit mindestens einer Statornut,
- - Einbringen einer Schicht eines Dichtungsmaterials in die Statornut,
- - Befestigen der Schicht des Dichtungsmaterials an einer Nutaußenwand der Statornut,
- - Einbringen elektrischer Leiter in die Statornut,
- - Abdichten einer Statornutöffnung mittels der Schicht des Dichtungsmaterials.
- - Providing a stator with at least one stator slot,
- - introducing a layer of sealing material into the stator slot,
- - attaching the layer of sealing material to a slot outer wall of the stator slot,
- - inserting electrical conductors into the stator slot,
- - sealing a stator slot opening by means of the layer of sealing material.
Die in die Statornut eingebrachte Schicht des Dichtungsmaterials umschließt somit in Umfangsrichtung die in der Statornut angeordneten elektrischen Leiter. Dabei ist auch die Statornutöffnung mittels der Schicht des Dichtungsmaterials abgedichtet. Durch die Schicht des Dichtungsmaterials wird in der Statornut ein flüssigkeitsdichtes Volumen geschaffen, durch welches in einer Axialrichtung des Stators und/oder der elektrischen Leiter und/oder der Statornut ein Kühlfluid, beispielsweise Wasser, Öl oder Luft, geleitet werden kann.The layer of sealing material introduced into the stator slot thus encloses the electrical conductors arranged in the stator slot in the circumferential direction. In this case, the stator slot opening is also sealed by means of the layer of sealing material. The layer of sealing material creates a liquid-tight volume in the stator slot through which a cooling fluid, for example water, oil or air, can be conducted in an axial direction of the stator and/or the electrical conductors and/or the stator slot.
Aufgrund der Abdichtung der Statornutöffnung mittels der Schicht des Dichtungsmaterials wird verhindert, dass das Kühlfluid aus der Statornut in den Luftspalt und/oder zwischen die Elektrobleche des Stators und/oder des Rotors eindringt und verlorengeht.Due to the sealing of the stator slot opening by means of the layer of sealing material, the cooling fluid from the stator slot is prevented from penetrating into the air gap and/or between the electrical laminations of the stator and/or the rotor and being lost.
Das flüssigkeitsdichte Volumen kann dabei endseitig, insbesondere an den Stirnflächen des Stators, offen sein. Das flüssigkeitsdichte Volumen kann daher als flüssigkeitsdichter Kanal ausgebildet sein.The liquid-tight volume can be open at the ends, in particular at the end faces of the stator. The liquid-tight volume can therefore be designed as a liquid-tight channel.
Durch die verfahrensgemäß angeordnete Schicht des Dichtungsmaterials kann somit eine direkte Kühlung der elektrischen Leiter bereitgestellt werden, indem ein Kühlfluid von einer Stirnseite des Stators in das von der Schicht des Dichtungsmaterials geschaffene flüssigkeitsdichte Volumen eingeführt wird. Das Kühlfluid durchströmt das flüssigkeitsdichte Volumen und benetzt dabei die darin angeordneten elektrischen Leiter. Es findet somit eine direkte Kühlung der elektrischen Leiter in der Statornut statt. Auf der anderen Stirnseite des Stators tritt das Kühlfluid aus dem flüssigkeitsdichten Volumen wieder aus.The layer of sealing material arranged according to the method can thus provide direct cooling of the electrical conductors by introducing a cooling fluid from an end face of the stator into the liquid-tight volume created by the layer of sealing material. The cooling fluid flows through the liquid-tight volume and thereby wets the electrical conductors arranged therein. There is thus direct cooling of the electrical conductors in the stator slot. The cooling fluid emerges again from the liquid-tight volume on the other end face of the stator.
Durch diese Direktkühlung der elektrischen Leiter sind hohe Stromdichten erreichbar, was zu einer guten Ausnutzung und Dauerleistungsfähigkeit der elektrischen Maschine führt.This direct cooling of the electrical conductors makes it possible to achieve high current densities, which leads to good utilization and continuous performance of the electrical machine.
Die Schicht des Dichtungsmaterials kann beispielsweise mittels eines Moldingverfahrens in der Statornut bereitgestellt werden.The layer of sealing material can be provided in the stator slot, for example by means of a molding process.
Bevorzugt ist jedoch vorgesehen, dass die Schicht des Dichtungsmaterials eine Papierschicht, insbesondere eine Isolationspapierschicht, ist.However, it is preferably provided that the layer of the sealing material is a paper layer, in particular an insulating paper layer.
Mit anderen Worten kann die Schicht des Dichtungsmaterials in Form eines Bogens eines Papiers, insbesondere eines Isolationspapiers, ausgebildet sein.In other words, the layer of sealing material can be in the form of a sheet of paper, in particular insulating paper.
Ferner bevorzugt ist vorgesehen, dass die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, auf einer Außenseite eine Klebstoffschicht aufweist, wobei die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, mit der Klebstoffschicht an der Nutaußenwand der Statornut befestigt wird.Provision is also preferably made for the layer of sealing material, in particular the paper layer, to have an adhesive layer on an outside, the layer of sealing material, in particular the paper layer, being attached to the outer wall of the stator slot with the adhesive layer.
Nach Einbringen der Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere der Papierschicht, in die Statornut wird diese mittels der Klebstoffschicht an der Nutaußenwand befestigt, sodass eine mechanische Stabilisierung der Schicht des Dichtungsmaterials in der Statornut stattfindet. After the layer of sealing material, in particular the paper layer, has been introduced into the stator slot, it is attached to the outer wall of the slot by means of the adhesive layer, so that the layer of sealing material is mechanically stabilized in the stator slot.
Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Klebstoffschicht durch Einbringen von Wärme aktiviert wird.It can preferably be provided that the adhesive layer is activated by the introduction of heat.
Nach Einbringen der Schicht des Beschichtungsmaterials wird das Dichtungsmaterial erwärmt, sodass die auf der Außenseite der Schicht des Dichtungsmaterials aufgebrachte Klebstoffschicht aktiviert wird und mit der Nutaußenwand verklebt werden kann.After the layer of coating material has been introduced, the sealing material is heated, so that the adhesive layer applied to the outside of the layer of sealing material is activated and can be bonded to the outer wall of the groove.
Die Klebstoffschicht kann beispielsweise ein Backlack sein.The adhesive layer can be a baked lacquer, for example.
Weiter bevorzugt ist vorgesehen, dass ein expandierbarer Schlauch, insbesondere ein Silikonschlauch, in die Statornut eingeführt wird, und dass der expandierbare Schlauch expandiert wird, sodass die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, an die Nutaußenwand gedrückt wird.Provision is also preferably made for an expandable tube, in particular a silicone tube, to be inserted into the stator slot and for the expandable tube to be expanded so that the layer of sealing material, in particular the paper layer, is pressed against the outer wall of the slot.
Darüber hinaus kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, auf einer Außenseite des expandierbaren Schlauchs angeordnet und zusammen mit dem expandierbaren Schlauch in die Statornut eingeführt wird.In addition, it can preferably be provided that the layer of the sealing material, in particular the paper layer, is arranged on an outside of the expandable hose and is introduced into the stator slot together with the expandable hose.
Es ist jedoch auch möglich, zunächst die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, in einem ersten Schritt in die Statornut einzuführen und erst in einem anschließenden zweiten Schritt den expandierbaren Schlauch in der Statornut anzuordnen. Durch Expandieren des Schlauchs wird die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, an die Nutaußenwand angepresst. Bevorzugt kann dann vorgesehen sein, dass der expandierbare Schlauch mit einem erwärmten Fluid gefüllt und/oder durchströmt wird. Somit bewirkt der expandierende Schlauch nicht nur, dass die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, an die Nutaußenwand angepresst wird, sondern durch die Verwendung eines erwärmten Fluids kann gleichzeitig eine auf der Außenseite der Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere der Papierschicht, angeordnete Klebstoffschicht aktiviert werden, sodass die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, an die Nutaußenwand angeklebt wird.However, it is also possible to first introduce the layer of sealing material, in particular the paper layer, into the stator slot in a first step and only to arrange the expandable hose in the stator slot in a subsequent second step. By expanding the tube, the layer of sealing material, in particular the paper layer, is pressed against the outer wall of the groove. Provision can then preferably be made for the expandable tube to be filled and/or flowed through with a heated fluid. Thus, the expanding tube not only causes the layer of sealing material, in particular the paper layer, to be pressed against the outer wall of the groove, but by using a heated fluid, an adhesive layer arranged on the outside of the layer of sealing material, in particular the paper layer, can be activated at the same time , so that the layer of sealing material, especially the paper layer, is stuck to the outer wall of the groove.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass anschließend der expandierbare oder expandierte Schlauch wieder aus der Statornut entfernt wird.It can preferably be provided that the expandable or expanded tube is then removed from the stator slot again.
Weiter bevorzugt wird vorgeschlagen, dass die Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere die Papierschicht, im Bereich der Statornutöffnung übereinandergeschlagen wird, wobei bevorzugt übereinandergeschlagene Bereiche der Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere der Papierschicht, miteinander verklebt werden.It is further preferably proposed that the layer of sealing material, in particular the paper layer, is folded over one another in the area of the stator slot opening, preferably overlapping areas of the layer of sealing material, in particular the paper layer, being glued to one another.
Mit anderen Worten verbleiben nach dem Einführen der Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere der Papierschicht, in die Statornut Bereiche der Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere der Papierschicht, welche nicht mit der Nutaußenwand verklebt sind. Diese Bereiche sind bevorzugt im Bereich der Statornutöffnung angeordnet und im Wesentlichen freistehend. Die freistehenden Bereiche der Schicht des Dichtungsmaterials können dann übereinandergeschlagen und miteinander verklebt werden. Das Verkleben der übereinandergeschlagenen Bereiche erfolgt vor oder nach dem Einführen der elektrischen Leiter in die Statornut.In other words, after the introduction of the layer of sealing material, in particular the paper layer, into the stator slot, regions of the layer of sealing material, in particular the paper layer, remain which are not glued to the outer wall of the slot. These areas are preferably arranged in the area of the stator slot opening and are essentially free-standing. The exposed areas of the layer of sealing material can then be folded over and glued together. The overlapping areas are glued before or after the electrical conductors are inserted into the stator slot.
Durch das Übereinanderschlagen und Verkleben der freistehenden Bereiche der Schicht des Dichtungsmaterials, insbesondere der Papierschicht, wird ein von der Schicht des Dichtungsmaterials umschlossenes flüssigkeitsdichtes Volumen in der Statornut bereitgestellt, wobei in dem flüssigkeitsdichten Volumen die elektrischen Leiter angeordnet sind. Durch das flüssigkeitsdichte Volumen kann ein Kühlfluid geleitet werden, mit welchem die in der Statornut angeordneten elektrischen Leiter direkt gekühlt werden können.By overlapping and gluing the free-standing areas of the layer of sealing material, in particular the paper layer, a liquid-tight volume enclosed by the layer of sealing material is provided in the stator slot, with the electrical conductors being arranged in the liquid-tight volume. Due to the liquid-tight volume a cooling fluid can be conducted, with which the electrical conductors arranged in the stator slot can be cooled directly.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer elektrischen Maschine umfassend einen Stator mit mindestens einer Statornut, wobei in der Statornut elektrische Leiter angeordnet sind, wobei ferner vorgesehen ist, dass in der Statornut eine Schicht eines Dichtungsmaterials, insbesondere eine Papierschicht, weiter insbesondere eine Isolationspapierschicht, angeordnet ist, wobei die elektrischen Leiter von der Schicht des Dichtungsmaterials umschlossen sind, und dass die Schicht des Dichtungsmaterials ein in einer Axialrichtung des Stators von einem Kühlfluid durchströmbares flüssigkeitsdichtes Volumen ausbildet, wobei die elektrischen Leiter in dem flüssigkeitsdichten Volumen angeordnet sind.A further solution to the object on which the invention is based consists in providing an electrical machine comprising a stator with at least one stator slot, electrical conductors being arranged in the stator slot, it also being provided that a layer of a sealing material, in particular a paper layer, more particularly a layer of insulating paper, is arranged, with the electrical conductors being surrounded by the layer of sealing material, and that the layer of sealing material forms a liquid-tight volume through which a cooling fluid can flow in an axial direction of the stator, with the electrical conductors being arranged in the liquid-tight volume .
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Statornut mit einer Schicht eines Dichtungsmaterials und einem expandierbaren Schlauch, und -
2 eine Statornut mit einer Schicht eines Dichtungsmaterials und elektrischen Leitern.
-
1 a stator slot with a layer of sealing material and an expandable tube, and -
2 a stator slot with a layer of sealing material and electrical conductors.
Nach Entfernen des Silikonschlauchs 16 aus der Statornut 10 und Anordnen von elektrischen Leitern 21 in der Statornut 10 werden die freistehenden Bereiche 20, wie in
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Elektrische Maschineelectrical machine
- 1010
- Statornutstator slot
- 1111
- Axialrichtungaxial direction
- 1212
- Statornutöffnungstator slot opening
- 1313
- Schichtlayer
- 1414
- Isolationspapierschichtinsulation paper layer
- 1515
- Expandierbarer SchlauchExpandable hose
- 1616
- Silikonschlauchsilicone hose
- 1717
- Nutaußenwandgroove outer wall
- 1818
- Außenseiteoutside
- 1919
- Klebeschichtadhesive layer
- 2020
- BereichArea
- 2121
- Elektrischer LeiterElectrical conductor
- 2222
- Flüssigkeitsdichtes Volumenliquid-tight volume
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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