DE102021211917A1 - electrical machine - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Temperiervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zur Temperierung wenigstens eines Abschnitts der elektrischen Maschine (1) ein Temperiermittel durch einen Temperierkanal (6) zu fördern, welche elektrische Maschine (1) zwei den Temperierkanal (6) in Axialrichtung begrenzende Ringleitelemente (4, 5) aufweist, wobei ein erstes Ringleitelement (4, 5) dazu ausgebildet ist, das Temperiermittel in einen in wenigstens einer Statornut (9) des Stators (2) der elektrischen Maschine (1) ausgebildeten ersten Temperierkanalabschnitt (7, 8) zu leiten, wobei ein zweites Ringleitelement (4, 5) dazu ausgebildet ist, das Temperiermittel in wenigstens einen in einem Statorjoch des Stators (2) der elektrischen Maschine (1) ausgebildeten zweiten Temperierkanalabschnitt (7, 8) zu leiten.Electrical machine (1), in particular for a motor vehicle, comprising a temperature control device which is designed to convey a temperature control medium through a temperature control channel (6) to control the temperature of at least one section of the electrical machine (1), which electrical machine (1) has two den Temperature control channel (6) has ring guide elements (4, 5) delimiting it in the axial direction, with a first ring guide element (4, 5) being designed to feed the temperature control medium into at least one stator slot (9) of the stator (2) of the electrical machine (1) formed first temperature control channel section (7, 8), wherein a second annular guide element (4, 5) is formed to convey the temperature control medium into at least one second temperature control channel section (7, 8th ) to direct.
Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Temperiervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zur Temperierung wenigstens eines Abschnitts der elektrischen Maschine ein Temperiermittel durch einen Temperierkanal zu fördern.The invention relates to an electrical machine, in particular for a motor vehicle, comprising a temperature control device which is designed to convey a temperature control medium through a temperature control channel to control the temperature of at least one section of the electrical machine.
Elektrische Maschinen für Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise sind aus
Bei der Kühlung der elektrischen Maschine werden üblicherweise Kühleinrichtungen verwendet, die einen Mantel um den Stator aufweisen, sodass Kühlmittel zwischen dem Mantel und einem Statorgrundkörper gefördert werden kann, um Wärme von dem Statorgrundkörper der elektrischen Maschine abzuführen. Hierbei werden für die Pfade auf denen Wärme abgeführt wird, lange Wege erforderlich, da letztlich eine Kühlung „von außen“ durchgeführt wird. Daneben ist es bekannt, die elektrische Maschine vollständig nass zu betreiben, das bedeutet, dass sowohl der Rotorraum als auch der Statorraum mit Kühlmittel bzw. Öl gefüllt werden kann. Hierin besteht der Nachteil, dass der sich drehende Rotor das Kühlmittel beschleunigt und somit Verluste bei der Bewegung des Rotors in dem Kühlmittel auftreten.When cooling the electrical machine, cooling devices are usually used which have a jacket around the stator, so that coolant can be conveyed between the jacket and a stator base body in order to dissipate heat from the stator base body of the electrical machine. In this case, long distances are required for the paths along which heat is dissipated, since cooling is ultimately carried out "from the outside". In addition, it is known to operate the electrical machine completely wet, which means that both the rotor space and the stator space can be filled with coolant or oil. Herein lies the disadvantage that the rotating rotor accelerates the coolant and thus losses occur in the movement of the rotor in the coolant.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine demgegenüber verbesserte elektrische Maschine anzugeben, bei der insbesondere ein Temperieren der elektrischen Maschine verbessert möglich ist.The invention is based on the object of specifying an electrical machine that is improved in comparison thereto, in which, in particular, temperature control of the electrical machine is possible in an improved manner.
Die Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved by an electrical machine having the features of
Wie beschrieben, betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine kann insbesondere als Traktionsantrieb für das Kraftfahrzeug ausgebildet sein, d.h., dass die elektrische Maschine Drehmoment erzeugen kann, das für den Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Die Temperiervorrichtung der elektrischen Maschine weist, wie zuvor beschrieben, einen Temperierkanal auf, durch den Temperiermittel gefördert werden kann. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die elektrische Maschine zwei den Temperierkanal in Axialrichtung begrenzende Ringleitelemente aufweist, wobei ein erstes Ringleitelement dazu ausgebildet ist, das Temperiermittel in einen in wenigstens einer Statornut des Stators der elektrischen Maschine ausgebildeten ersten Temperierkanalabschnitt zu leiten, wobei ein zweites Ringleitelement dazu ausgebildet ist, das Temperiermittel in wenigstens einen in einem Statorjoch des Stators der elektrischen Maschine ausgebildeten zweiten Temperierkanalabschnitt zu leiten.As described, the invention relates to an electrical machine, in particular an electrical machine for a motor vehicle. The electric machine can be designed in particular as a traction drive for the motor vehicle, i.e. the electric machine can generate torque that is used to drive the motor vehicle. As described above, the temperature control device of the electrical machine has a temperature control channel through which the temperature control medium can be conveyed. The invention is based on the finding that the electrical machine has two ring guide elements that delimit the temperature control channel in the axial direction, with a first ring guide element being designed to conduct the temperature control medium into a first temperature control channel section formed in at least one stator slot of the stator of the electric machine, with a second Ring conducting element is designed to conduct the temperature control medium in at least one second temperature control channel section formed in a stator yoke of the stator of the electrical machine.
Die Erfindung schlägt somit zwei Ringleitelemente vor, die sich in Axialrichtung an einen Statorgrundkörper des Stators anschließen können. Der Statorgrundkörper weist wenigstens eine Statornut, insbesondere eine Vielzahl von Statornuten, auf, also diejenige Nuten, in die die Leiter der elektrischen Maschine eingelegt bzw. eingebracht werden. Der Statorgrundkörper weist insbesondere eine Vielzahl von in Umfangsrichtung an einer Innenseite des Statorgrundkörpers angeordneten Statornuten auf, die sich in Axialrichtung erstrecken. Ferner weist der Statorgrundkörper ein Statorjoch auf. Das Statorjoch ist auf einer gegenüber den Statornuten größeren Radialposition angeordnet. Mit anderen Worten ist das Statorjoch radial weiter außen angeordnet als die Statornuten. Wie beschrieben, ist der erste Temperierkanalabschnitt im Bereich der Statornuten ausgebildet. Insbesondere weist jede Statornut einen ersten Temperierkanalabschnitt auf, der zumindest abschnittsweise innerhalb der Statornuten verläuft. Insbesondere kann jede der Statornuten als erster Temperierkanalabschnitt verwendet werden. In dem Statorjoch des Stators befinden sich die zweiten Temperierkanalabschnitte.The invention thus proposes two ring guide elements that can be connected to a stator base body of the stator in the axial direction. The basic stator body has at least one stator slot, in particular a large number of stator slots, ie those slots into which the conductors of the electrical machine are laid or introduced. The stator base body has, in particular, a multiplicity of stator slots which are arranged in the circumferential direction on an inner side of the stator base body and extend in the axial direction. Furthermore, the stator base body has a stator yoke. The stator yoke is arranged at a greater radial position than the stator slots. In other words, the stator yoke is arranged radially further outward than the stator slots. As described, the first tempering channel section is formed in the area of the stator slots. In particular, each stator slot has a first tempering channel section, which runs at least in sections within the stator slots. In particular, each of the stator slots can be used as the first tempering channel section. The second tempering channel sections are located in the stator yoke of the stator.
Wie beschrieben, kann der Temperierkanal somit eine beliebige Anzahl erster Temperierkanalabschnitte, die insbesondere der Anzahl der Statornuten des Stators entspricht, aufweisen und eine beliebige Anzahl von zweiten Temperierkanalabschnitten aufweisen, die das Temperiermittel durch das Statorjoch führen. Im Speziellen können genau so viele erste Temperierkanalabschnitte vorgesehen sein, wie der Statorgrundkörper Statornuten aufweist. Die Anzahl der zweiten Temperierkanalabschnitte kann auf die Anzahl der ersten Temperierkanalabschnitte abgestimmt sein, sodass jeder erste Temperierkanalabschnitt in einen zweiten Temperierkanalabschnitt mündet bzw. mit einem solchen verbunden ist. Insbesondere kann somit die Zufuhr und die Ableitung des Temperiermittels über die Ringleitelemente erfolgen, wobei die Ringleitelemente letztlich an den axialen Endflächen des Statorgrundkörpers angeordnet sein können und die Temperierkanalabschnitte miteinander verbinden können. Die Temperierkanalabschnitte sind insbesondere in Axialrichtung ausgerichtet, wobei die Ringleitelemente eine Führung des Temperiermittels sowohl in Axialrichtung als auch in Radialrichtung vornehmen können, insbesondere kann das zweite Ringleitelement die ersten Temperierkanalabschnitte mit den zweiten Temperierkanalabschnitten verbinden.As described, the temperature control channel can thus have any number of first temperature control channel sections, which in particular corresponds to the number of stator slots of the stator, and have any number of second temperature control channel sections, which guide the temperature control medium through the stator yoke. In particular, exactly as many first tempering channel sections can be provided as there are stator slots in the stator base body points. The number of second temperature control channel sections can be matched to the number of first temperature control channel sections, so that each first temperature control channel section opens into a second temperature control channel section or is connected to such. In particular, the supply and discharge of the temperature control medium can thus take place via the ring guide elements, in which case the ring guide elements can ultimately be arranged on the axial end surfaces of the stator base body and can connect the temperature control channel sections to one another. The temperature control channel sections are aligned in particular in the axial direction, with the ring guide elements being able to guide the temperature control medium both in the axial direction and in the radial direction. In particular, the second ring guide element can connect the first temperature control channel sections to the second temperature control channel sections.
Nach einer Weiterbildung der elektrischen Maschine kann vorgesehen sein, dass das erste Ringleitelement ein erstes Trennelement in einem ersten Ringraum des ersten Ringleitelements aufweist und/oder das zweite Ringleitelement ein zweites Trennelement in einem zweiten Ringraum des zweiten Ringleitelements aufweist, wobei das erste Trennelement den ersten Ringraum in einen ersten äußeren und einen ersten inneren Ringraum trennt und das zweite Trennelement den zweiten Ringraum in einen zweiten äußeren und einen zweiten inneren Ringraum trennt, wobei der wenigstens eine erste Temperierkanalabschnitt den ersten inneren Ringraum mit dem zweiten inneren Ringraum und der zweite Temperierkanalabschnitt den ersten äußeren Ringraum mit dem zweiten äußeren Ringraum verbindet. Innerhalb der Ringleitelemente sind somit Trennelemente vorgesehen, die den jeweiligen Ringraum aufteilen bzw. auftrennen. Die Trennelemente bewirken hierbei eine geometrische bzw. räumliche Aufteilung des Ringraums in jeweils einen inneren Ringraum und ein äußeren Ringraum. Mit anderen Worten bewirken die Trennelement eine radiale Aufteilung des jeweiligen Ringraums. Die Aufteilung der Ringräume in innere Ringräume und äußere Ringräume ermöglicht eine definierte Führung des Temperiermittels durch die elektrische Maschine, insbesondere durch die Ringleitelemente und den Statorgrundkörper.According to a development of the electrical machine, it can be provided that the first annular duct element has a first separating element in a first annular space of the first annular duct element and/or the second annular duct element has a second separating element in a second annular space of the second annular duct element, with the first separating element having the first annular space into a first outer and a first inner annular space and the second separating element separates the second annular space into a second outer and a second inner annular space, wherein the at least one first temperature control channel section divides the first inner annular space with the second inner annular space and the second temperature control channel section separates the first outer Annulus connects to the second outer annulus. Separating elements are thus provided within the ring guide elements, which divide or separate the respective annular space. The separating elements bring about a geometric or spatial division of the annular space into an inner annular space and an outer annular space. In other words, the separating elements bring about a radial division of the respective annular space. The division of the annular spaces into inner annular spaces and outer annular spaces enables the temperature control medium to be guided in a defined manner through the electrical machine, in particular through the annular conducting elements and the stator base body.
Hierbei kann die Temperiervorrichtung insbesondere dazu ausgebildet sein, Temperiermittel von dem ersten inneren Ringraum durch den wenigstens einen ersten Temperierkanalabschnitt in den zweiten inneren Ringraum und von dem zweiten inneren Ringraum in den zweiten äußeren Ringraum und von dem zweiten äußeren Ringraum durch den wenigstens einen zweiten Temperierkanalabschnitt in den ersten äu-ßeren Ringraum zu fördern oder umgekehrt. Die Strömungsrichtung ist hierbei von der Anordnung des Zulauf und des Ablaufs abhängig. Die Anordnung des Zulaufs und des Ablaufs können grundsätzlich beliebig gewählt werden. Beispielsweise kann dem ersten inneren Ringraum der Zulauf zugeordnet werden und dem zweiten äußeren Ringraum kann der Ablauf zugeordnet werden.In this case, the temperature control device can be designed in particular to transfer temperature control medium from the first inner annular space through the at least one first temperature control channel section into the second inner annular space and from the second inner annular space into the second outer annular space and from the second outer annular space through the at least one second temperature control channel section into to promote the first outer annulus or vice versa. The direction of flow depends on the arrangement of the inlet and outlet. In principle, the arrangement of the inlet and outlet can be chosen arbitrarily. For example, the inlet can be assigned to the first inner annular space and the outlet can be assigned to the second outer annular space.
Somit ist es möglich, dass der erste innere Ringraum, also der radial innenliegende Bereich des ersten Ringleitelements, der radial innerhalb des ersten Trennelements liegt, für den Zulauf des Temperiermittels verwendet wird. Ausgehend von dem ersten inneren Ringraum kann das Temperiermittel den ersten Temperierkanalabschnitten bzw. dem wenigstens einen ersten Temperierkanalabschnitt zugeführt werden. Somit kann das Temperiermittel den Statorgrundkörper durch die ersten Temperierkanalabschnitte in Axialrichtung durchströmen und aus den ersten Temperierkanalabschnitten in den zweiten inneren Ringraum einströmen.It is thus possible for the first inner annular space, that is to say the radially inner area of the first annular guide element, which is located radially inside the first separating element, to be used for the inflow of the temperature control medium. Starting from the first inner annular space, the temperature control medium can be supplied to the first temperature control channel sections or to the at least one first temperature control channel section. The temperature control medium can thus flow through the stator base body through the first temperature control channel sections in the axial direction and flow out of the first temperature control channel sections into the second inner annular space.
Der zweite innere Ringraum ist, wie zuvor beschrieben, der radial innenliegende Bereich Radial innerhalb des zweiten Trennelements in dem zweiten Ringraum. Von dem zweiten Ringraum kann das Temperiermittel, insbesondere durch Öffnungen in dem zweiten Trennelement, in den zweiten äußeren Ringraum strömen. Hierbei erfolgt ersichtlich eine Umlenkung des Temperiermittels in Radialrichtung in den zweiten äußeren Ringraum. Von dem zweiten äußeren Ringraum kann das Temperiermittel durch die zweiten Temperierkanalabschnitte zu dem ersten äußeren Ringraum strömen. Die Strömungsrichtung des Temperiermittels in dem ersten Temperierkanalabschnitt und dem zweiten Temperierkanalabschnitt ist somit gegenläufig. Aus dem zweiten äußeren Ringraum kann das Temperiermittel durch den Ablauf abfließen.As previously described, the second inner annulus is the radially inner region radially inward of the second separator in the second annulus. The temperature control medium can flow from the second annular space, in particular through openings in the second separating element, into the second outer annular space. Here, as can be seen, the temperature control medium is deflected in the radial direction into the second outer annular space. The temperature control medium can flow from the second outer annular space through the second temperature control channel sections to the first outer annular space. The direction of flow of the temperature control medium in the first temperature control channel section and the second temperature control channel section is therefore opposite. The temperature control medium can flow out through the outlet from the second outer annular space.
Die elektrische Maschine kann ferner dahingehend weitergebildet werden, dass in dem ersten und/oder zweiten Trennelement wenigstens ein Drosselelement ausgebildet ist, das den Strömungsquerschnitt durch das erste oder zweite Trennelement begrenzt. Wie beschrieben, sind die Trennelemente in den Ringräumen der Ringleitelemente angeordnet, die sich axial an den Statorgrundkörper anschließen. Somit bilden die Ringräume eine Sammelstelle für das Temperiermittel, das aus den Temperierkanalabschnitten ausströmt bzw. bevor das Temperiermittel in die Temperierkanalabschnitte einströmt.The electrical machine can also be further developed such that at least one throttle element is formed in the first and/or second separating element, which restricts the flow cross section through the first or second separating element. As described, the separating elements are arranged in the annular spaces of the ring guide elements, which adjoin the stator base body in the axial direction. The annular spaces thus form a collection point for the temperature control medium which flows out of the temperature control channel sections or before the temperature control medium flows into the temperature control channel sections.
Das wenigstens eine Drosselelement bildet eine Möglichkeit, die Druckverteilung innerhalb des Temperierkanals zu beeinflussen bzw. gezielt einzustellen. Insbesondere können damit die Temperierkanalabschnitte auf der Zulaufseite sicher befüllt werden bzw. befüllt bleiben. Ferner kann ein Druckausgleich und eine Homogenisierung der Verteilung des Drucks und des Temperiermittels erreicht werden. Strömt das Temperiermittel beispielsweise zuerst durch die ersten Temperierkanalabschnitte, die in den Statornuten ausgebildet sind, und anschließend durch die Drosselelemente in dem zweiten Trennelement, bevor das Temperiermittel in die zweiten Temperierkanalabschnitte einströmt, können Unregelmäßigkeiten in den ersten Temperierkanalabschnitten durch das wenigstens eine Drosselelement ausgeglichen werden.The at least one throttle element forms a way of influencing or specifically setting the pressure distribution within the temperature control channel. In particular, the tempering channel sections on the inlet side can thus be reliably filled or remain filled. Furthermore, a pressure equalization and a homogenization of the distribution of the pressure and the temperature control medium can be achieved. If the temperature control medium flows, for example, first through the first temperature control channel sections, which are formed in the stator slots, and then through the throttle elements in the second separating element, before the temperature control medium flows into the second temperature control channel sections, irregularities in the first temperature control channel sections can be compensated for by the at least one throttle element.
Sind beispielsweise Leiter in den ersten Temperierkanalabschnitten aufgenommen, d.h. in den Statornuten aufgenommen, wird durch die Geometrie bzw. die individuelle Verschaltung der einzelnen Leiter eine unterschiedliche Strömung durch die einzelnen Statornuten auftreten. Da das wenigstens eine Drosselelement ein Aufstauen des Temperiermittels in dem zweiten inneren Ringraum verursacht, werden die unterschiedlichen einzelnen Strömungsquerschnitte durch die Statornuten ausgeglichen und somit sowohl die Strömung durch die einzelnen Statornuten als auch die Wärmeleitung bzw. Wärmeabfuhr homogenisiert.If, for example, conductors are accommodated in the first tempering channel sections, i.e. accommodated in the stator slots, a different flow through the individual stator slots will occur due to the geometry or the individual interconnection of the individual conductors. Since the at least one throttle element causes the temperature control medium to build up in the second inner annular space, the different individual flow cross sections are compensated for by the stator slots and thus both the flow through the individual stator slots and the heat conduction or heat dissipation are homogenized.
In dem ersten oder dem zweiten Trennelement können mehrere Drosselelemente, insbesondere gleichmäßig, in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, dass die einzelnen Temperierkanalabschnitte gleichmäßig befüllt und von dem Temperiermittel durchströmt werden und die Durchströmung der einzelnen Temperierkanalabschnitte nicht von der Anordnung der Leiter und dergleichen in den Statornuten abhängig ist bzw. beeinflusst wird. Die Anzahl der Drosselelemente kann dabei insbesondere der Anzahl der Temperierkanalabschnitte entsprechen, sodass jeder erste Temperierkanalabschnitt Temperiermittel ausgibt, das durch ein Drosselelement in den zugehörigen zweiten Temperierkanalabschnitt weiterfließen kann.In the first or the second separating element, a plurality of throttle elements can be distributed, in particular uniformly, in the circumferential direction. This ensures that the individual temperature control channel sections are filled evenly and the temperature control medium flows through them and the flow through the individual temperature control channel sections is not dependent on or influenced by the arrangement of the conductors and the like in the stator slots. The number of throttle elements can in particular correspond to the number of temperature control channel sections, so that each first temperature control channel section outputs temperature control medium, which can flow through a throttle element into the associated second temperature control channel section.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der elektrischen Maschine kann wenigstens ein in der wenigstens einen Statornut angeordnetes, insbesondere in Umfangsrichtung geschlossenes, Leitelement, das das erste Ringleitelement mit dem zweiten Ringleitelement verbindet, vorgesehen sein. Das Leitelement kann auch als Verbindungselement bzw. Schlauchelement bezeichnet werden. Das Leitelement ist zum Beispiel rohrförmig bzw. leitungsförmig und kann in die wenigstens eine Statornut eingebracht werden.According to a further configuration of the electrical machine, at least one conducting element which is arranged in the at least one stator slot and is closed in particular in the circumferential direction and which connects the first ring conducting element to the second ring conducting element can be provided. The guide element can also be referred to as a connecting element or hose element. The guide element is, for example, tubular or line-shaped and can be introduced into the at least one stator slot.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jede Statornut ein solches Leitelement aufweist, das die entsprechenden Abschnitte des ersten Ringleitelements mit dem zweiten Ringleitelement verbindet. Insbesondere kann somit eine Vielzahl an Leitelementen vorgesehen sein, wobei in jeder Statornut ein Leitelement vorgesehen ist. Jedes Leitelement bildet bzw. begrenzt sonach einen der ersten Temperierkanalabschnitte und verbindet das erste Ringleitelement mit dem zweiten Ringleitelement. Da die Leitelemente insbesondere in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet sind, bewirken die Leitelemente gleichzeitig eine Isolierung bzw. Abdichtung der Temperierkanalabschnitte gegenüber der Statornut.In particular, it can be provided that each stator slot has such a guide element that connects the corresponding sections of the first ring guide element to the second ring guide element. In particular, a large number of guide elements can thus be provided, with one guide element being provided in each stator slot. Each guide element thus forms or delimits one of the first tempering channel sections and connects the first annular guide element to the second annular guide element. Since the guide elements are designed to be closed, in particular in the circumferential direction, the guide elements simultaneously insulate or seal the tempering channel sections from the stator slot.
Das erste und zweite Ringleitelement können, insbesondere durch Wandsegmente, in in Umfangsrichtung gegeneinander abgegrenzte Ringsegmente segmentiert sein. Die einzelnen Ringsegmente bilden somit Bestandteile der Ringleitelemente, die in Form von Kammern bzw. Taschen in Umfangsrichtung aneinander angeordnet sind und so die Ringleitelemente ausbilden. Mit anderen Worten kann jedes Ringleitelement mehrere in Umfangsrichtung aneinander angeordnete Ringsegmente aufweisen, welche Ringsegmente voneinander abgegrenzt sind, insbesondere durch Wandsegmente. Dies ermöglicht insbesondere, dass von dem Zulauf aus eine Verteilung des Temperiermittels auf die einzelnen Ringsegmente vorgenommen wird.The first and second ring guide element can be segmented, in particular by wall segments, into ring segments that are delimited from one another in the circumferential direction. The individual ring segments thus form components of the ring guide elements, which are arranged in the circumferential direction in the form of chambers or pockets and thus form the ring guide elements. In other words, each ring guide element can have a plurality of ring segments arranged next to one another in the circumferential direction, which ring segments are delimited from one another, in particular by wall segments. In particular, this allows the temperature control medium to be distributed from the inlet to the individual ring segments.
Jedem Ringsegment des ersten Ringleitelements kann ein erster Temperierkanalabschnitt zugeordnet sein, sodass Temperiermittel, das in ein Ringsegment strömt, anschließend durch den zugeordneten und mit dem Ringsegment verbundenen Temperierkanalabschnitt, insbesondere durch ein Leitelement, strömen kann. Anschließend kann das Temperiermittel aus dem entsprechenden ersten Temperierkanalabschnitt in das zweite Ringleitelement ausströmen, und zwar ebenfalls in ein Ringsegment. Das entsprechende Ringsegment des zweiten Ringleitelements ist wiederum mit einem zweiten Temperierkanalabschnitt verbunden. Folglich kann jedem ersten Temperierkanalabschnitt und jedem zweiten Temperierkanalabschnitt, die insbesondere miteinander verbunden sind, jeweils ein Ringsegment in den Ringleitelementen zugeordnet sein.A first temperature control channel section can be assigned to each ring segment of the first ring guide element, so that temperature control medium that flows into a ring segment can then flow through the associated temperature control channel section connected to the ring segment, in particular through a guide element. The temperature control medium can then flow out of the corresponding first temperature control channel section into the second ring guide element, also into a ring segment. The corresponding ring segment of the second ring guide element is in turn connected to a second temperature control channel section. Consequently, each first temperature control channel section and each second temperature control channel section, which are in particular connected to one another, can be assigned a respective ring segment in the ring guide elements.
In dem beschriebenen Ringleitelementen, d.h., in dem ersten Ringleitelement und/oder in dem zweiten Ringleitelement, insbesondere deren Ringsegmenten, kann wenigstens ein Umlenkabschnitt vorgesehen sein. Alternativ kann das erste Ringleitelement und/oder das zweite Ringleitelement wenigstens einen Umlenkabschnitt aufweisen. Der Umlenkabschnitt ist dazu ausgebildet, durch das Ringleitelement strömendes Temperiermittel umzulenken, insbesondere um 90°. Je nachdem, wie das Temperiermittel in das Ringleitelement einströmt, ist eine Umlenkung des Temperiermittels für die Führung des Temperiermittels in dem Temperierkanal nötig. At least one deflection section can be provided in the ring guide elements described, i.e. in the first ring guide element and/or in the second ring guide element, in particular their ring segments. Alternatively, the first ring guide element and/or the second ring guide element can have at least one deflection section. The deflection section is designed to deflect temperature control medium flowing through the annular guide element, in particular by 90°. Depending on how the temperature control medium flows into the ring guide element, a deflection of the temperature control medium is necessary for guiding the temperature control medium in the temperature control channel.
Beispielsweise kann ein Zulauf in ein Ringleitelement axial erfolgen, wobei der Umlenkabschnitt eine Umlenkung des Temperiermittels in die Ringsegmente oder aus den Ringsegmenten in die Temperierkanalabschnitte vornimmt.For example, an inflow into a ring guide element can take place axially, with the deflection section deflecting the temperature control medium into the ring segments or out of the ring segments into the temperature control channel sections.
Ebenso ist es möglich, zwei Umlenkabschnitt in einem Ringsegmente hintereinander anzuordnen. Beispielsweise kann das zweite Ringleitelement Ringsegmente aufweisen, die zwei hintereinander angeordnete Umlenkabschnitte aufweisen und so aus den ersten Temperierkanalabschnitten ausströmendes Temperiermittel um 180° umlenken, sodass das Temperiermittel nach Verlassen des zweiten Ringleitelements die zweiten Temperierkanalabschnitte in Bezug auf die Strömungsrichtung in den ersten Temperierkanalabschnitten in umgekehrter Richtung durchströmt.It is also possible to arrange two deflection sections one behind the other in a ring segment. For example, the second ring guide element can have ring segments, which have two deflection sections arranged one behind the other and thus deflect temperature control medium flowing out of the first temperature control channel sections by 180°, so that the temperature control medium, after leaving the second ring guide element, has the second temperature control channel sections in the opposite direction with respect to the direction of flow in the first temperature control channel sections flows through.
Daneben betrifft die Erfindung einen Statorgrundkörper für eine elektrische Maschine, insbesondere eine zuvor beschriebene elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Temperierkanal, welcher Statorgrundkörper zwei den Temperierkanal in Axialrichtung begrenzende Ringleitelemente aufweist, wobei ein erstes Ringleitelement dazu ausgebildet ist, das Temperiermittel in einen in wenigstens einer Statornut des Statorgrundkörpers ausgebildeten ersten Temperierkanalabschnitt zu leiten, wobei ein zweites Ringleitelement dazu ausgebildet ist, das Temperiermittel in wenigstens einen in einem Statorjoch des Statorgrundkörpers ausgebildeten zweiten Temperierkanalabschnitt zu leiten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend eine zuvor beschriebene elektrische Maschine.In addition, the invention relates to a stator base body for an electrical machine, in particular an electrical machine described above, in particular for a motor vehicle, comprising a temperature control channel, which stator base body has two ring guide elements that delimit the temperature control channel in the axial direction, with a first ring guide element being designed to direct the temperature control medium into a first temperature control channel section formed in at least one stator groove of the stator base body, with a second annular guide element being formed to conduct the temperature control medium into at least one second temperature control channel section formed in a stator yoke of the stator base body. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle, comprising an electric machine as described above.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Maschine, insbesondere eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Temperiervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, zur Temperierung wenigstens eines Abschnitts der elektrischen Maschine ein Temperiermittel durch einen Temperierkanal zu fördern, umfassend die Schritte:
- - Bereitstellen eines Stators, umfassend Statornuten;
- - Einbringen von Leitelementen in die Statornuten;
- - Einbringen der Leiter in die Leitelemente;
- - Anordnen von Ringleitelementen an den axialen Endflächen des Stators;
- - Einbringen des teilmontierten Stators in ein Gehäuse.
- - providing a stator comprising stator slots;
- - Introducing guide elements into the stator slots;
- - Introducing the conductors into the guiding elements;
- - Arranging ring guide elements on the axial end faces of the stator;
- - Introducing the partially assembled stator into a housing.
Nach dem beschriebenen Verfahren zur Montage wird ein Stator, insbesondere ein Statorgrundkörper, bereitgestellt, der Statornuten aufweist. In die Statornuten können Leitelemente eingebracht werden, beispielsweise schlauchartige bzw. rohrartige Leitelemente, die in Umfangsrichtung geschlossene Profile aufweisen. Die Leitelemente können die Statornuten bzw. das Innere der Statornuten somit gegenüber den Innenflächen der Statornuten abdichten bzw. isolieren. In besagte Leitelemente können Leiter eingebracht werden, d.h. elektrische Leiter, die auch als „Hairpins“ bezeichnet werden können.According to the assembly method described, a stator, in particular a stator base body, is provided which has stator slots. Guide elements can be introduced into the stator slots, for example hose-like or tube-like guide elements which have closed profiles in the circumferential direction. The guide elements can thus seal off or insulate the stator slots or the interior of the stator slots from the inner surfaces of the stator slots. Conductors can be introduced into said conducting elements, i.e. electrical conductors, which can also be referred to as “hairpins”.
An den Statorgrundkörper des beschriebenen Stators können anschließend Ringleitelemente angeordnet werden, insbesondere an die axialen Endflächen des Statorgrundkörpers. Der teilweise montierte Stator kann anschließend in ein Gehäuse einer elektrischen Maschine eingesetzt werden. Anschließend können weitere Komponenten der elektrischen Maschine verbaut werden.Ring guide elements can then be arranged on the stator base body of the described stator, in particular on the axial end faces of the stator base body. The partially assembled stator can then be inserted into a housing of an electrical machine. Further components of the electrical machine can then be installed.
Sämtliche Vorteile, Einzelheiten und Merkmale, die in Bezug die elektrische Maschine beschrieben wurden, sind vollständig auf das Kraftfahrzeug, den Statorgrundkörper und das Verfahren übertragbar.All the advantages, details and features that have been described in relation to the electric machine can be fully transferred to the motor vehicle, the stator base body and the method.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine; -
2 eine Schnittdarstellung der elektrischenMaschine von 1 ; -
3 einen Ausschnitt der Schnittdarstellung der elektrischenMaschine von 1 ,2 ; -
4 einen Ausschnitt einer axialen Ansicht eines ersten Ringleitelements der elektrischen Maschine von1-3 ; -
5 einen Ausschnitt einer axialen Ansicht eines zweiten Ringleitelements der elektrischen Maschine von1-3 ; und -
6 eine schematische Explosionsdarstellung mit Leitelementen der elektrischen Maschinen von1-3 .
-
1 a schematic representation of an electrical machine; -
2 a sectional view of the electrical machine from1 ; -
3 a section of the sectional view of the electrical machine from1 ,2 ; -
4 a detail of an axial view of a first annular guide element of the electrical machine1-3 ; -
5 a detail of an axial view of a second ring guide element of the electrical machine1-3 ; and -
6 a schematic exploded view with guide elements of the electrical machines from1-3 .
Die elektrische Maschine 1 weist in dem Statorgrundkörper 3 einen Temperierkanal 6 auf, der in diesem Ausführungsbeispiel mehrere erste Temperierkanalabschnitte 7 und mehrere zweite Temperierkanalabschnitte 8 aufweist. Die ersten Temperierkanalabschnitte 7 erstrecken sich jeweils durch Statornuten 9 in dem Statorgrundkörper 3. Die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 sind als Kanäle in einem Statorjoch des Statorgrundkörpers 3 ausgebildet. Das Statorjoch bezeichnet hierbei den Bereich des Statorgrundkörpers 2, der radial außen liegt, auf dem insbesondere ein Blechpaket angeordnet ist. Grundsätzlich können die ersten Temperierkanalabschnitte 7 somit in den Statornuten 9 verlaufen, beispielsweise kann Temperiermittel um Leiter, die in den Statornuten 9 angeordnet sind, fließen. Die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 erstrecken sich durch das Statorjoch, wobei die Strömungsrichtung in den ersten Temperierkanalabschnitten 7 und den zweiten Temperierkanalabschnitten 8 insbesondere gegensätzlich gerichtet sein kann.The
Nach einem Ausführungsbeispiel können Leitelemente 10 vorgesehen sein, die das erste Ringleitelement 4 mit dem zweiten Ringleitelement 5 verbinden. Die Leitelemente 10, die beispielsweise in einem Ausschnitt einer Explosionsdarstellung in
Die Ringleitelemente 4, 5 können ferner Trennelemente 11, 12 aufweisen, insbesondere weist das erste Ringleitelement 4 ein erstes Trennelement 11 und das zweite Ringleitelement 5 ein zweites Trennelement 12 auf. Die Trennelemente 11, 12 trennen die Ringräume, also das innere Volumen der Ringleitelemente 4, 5 radial auf. Das Trennelement 11 kann insbesondere den ersten Ringraum des ersten Ringleitelements 4 in einen ersten inneren Ringraum 13 und einen ersten äußeren Ringraum 14 aufteilen. Analog dazu kann das zweite Trennelement 12 den zweiten Ringraum des zweiten Ringleitelements 5 in einen zweiten inneren Ringraum 15 und einen zweiten äußeren Ringraum 16 auftrennen bzw. aufteilen.The
Das erste Trennelement 11 und das zweite Trennelement 12 oder jeweils nur eines der beiden Trennelemente 11, 12, insbesondere das zweite Trennelement 12, kann Drosselelemente 17 aufweisen, insbesondere gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Drosselelemente 17. Die Drosselelemente 17 sind dazu ausgebildet, einen Durchfluss durch das jeweilige Trennelement 11, 12 zu begrenzen. Insbesondere kann somit ein Druckabfall an dem jeweiligen Trennelement 11, 12 eingestellt werden. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, das Temperiermittel an dem Trennelement 11, 12, das die Drosselelemente 17 aufweist, angestaut wird, sodass der vorausliegende Temperierkanalabschnitt 7, 8 sicher befüllt bleibt.The
In
Am gegenüberliegenden Ende des Statorgrundkörpers 2 ist, wie bereits beschrieben, das zweite Ringleitelement 5 angeordnet. Das zweite Ringleitelement 5 weist zwei Umlenkabschnitte 19 auf, die das Temperiermittel insgesamt um 180° umlenken. Dabei strömt das Temperiermittel zunächst durch den zweiten inneren Ringraum 15 durch das zweite Trennelement 12, insbesondere die Drosselelemente 17 in dem zweiten Trennelement 12, in den zweiten äußeren Ringraum 16 und von diesem durch die zweiten Temperierkanalabschnitte 8 in dem Statorjoch des Statorgrundkörpers 2 in einen Ablauf 20.As already described, the second
Aus
Wie bereits zuvor beschrieben, zeigt
Die in den einzelnen Darstellungen gezeigten Vorteile, Einzelheiten und Merkmale sind aufeinander übertragbar, miteinander kombinierbar und untereinander austauschbar.The advantages, details and features shown in the individual representations can be transferred to one another, combined with one another and interchanged with one another.
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- elektrische Maschineelectric machine
- 22
- Statorstator
- 33
- Statorgrundkörperstator body
- 4, 54, 5
- Ringleitelementring guide element
- 66
- Temperierkanaltempering channel
- 7, 87, 8
- Temperierkanalabschnitttempering channel section
- 99
- Statornutstator slot
- 1010
- Leitelementguiding element
- 11, 1211, 12
- Trennelementseparator
- 1313
- erster innerer Ringraumfirst inner annulus
- 1414
- erster äußerer Ringraumfirst outer annulus
- 1515
- zweiter innerer Ringraumsecond inner annulus
- 1616
- zweiter äußerer Ringraumsecond outer annulus
- 1717
- Drosselelementthrottle element
- 1818
- ZulaufIntake
- 1919
- Umlenkabschnittdeflection section
- 2020
- AblaufSequence
- 2121
- Ringsegmentring segment
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102017112365 A1 [0002]DE 102017112365 A1 [0002]
- US 2019229566 A1 [0002]US2019229566A1 [0002]
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-
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