DE102022107407B4

DE102022107407B4 - stator

Info

Publication number: DE102022107407B4
Application number: DE102022107407.2
Authority: DE
Inventors: Florian Nachtmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Filing date: 2022-03-29
Publication date: 2024-07-04
Anticipated expiration: 2042-03-30

Abstract

Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), umfassend einen Statorkörper (3) mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne (4) und zwischen den Statorzähnen (4) gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper (3) erstreckender Statornuten (5), wobei in den Statornuten (5) Statorwicklungen (6) angeordnet sind, wobei der Statorkörper (3) eine äußere Mantelfläche (7) aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche (7) von einer ein Kühlfluid (8) führenden Beregnungseinrichtung (9) überdeckt ist, wobei die Beregnungseinrichtung (9) ein erstes an der äußeren Mantelfläche (7) spielbehaftet anliegendes zylinderringsegmentförmiges Schalenelement (10) mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen (11) für das Kühlfluid (8) aufweist, so dass Kühlfluid (8) in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen (11) auf die äußere Mantelfläche (7) des Statorkörpers (3) applizierbar ist, und die Beregnungseinrichtung (9) ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements (10) und mit dem ersten Schalenelement (10) verbundenes zweites Schalenelement (12) aufweist, so dass zwischen dem ersten Schalenelement (10) und dem zweiten Schalenelement (12) ein die Auslassöffnungen (11) überdeckender Kühlfluid (8) führender Raum (13) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schalenelement (12) an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt (18) wenigstens eine Auslassöffnung (19) aufweist, mittels derer mit dem Wickelkopf (17) verbundene Stromschienen (20) mit Kühlfluid (8) beaufschlagbar sind. Stator (1) for an electrical machine (2), comprising a stator body (3) with a plurality of stator teeth (4) arranged in a circumferentially distributed manner and stator slots (5) formed between the stator teeth (4) and extending in the axial direction through the stator body (3), wherein stator windings (6) are arranged in the stator slots (5), wherein the stator body (3) has an outer surface (7) which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer surface (7) by a sprinkling device (9) guiding a cooling fluid (8), wherein the sprinkling device (9) has a first cylindrical ring segment-shaped shell element (10) which rests against the outer surface (7) with play and has a plurality of outlet openings (11) for the cooling fluid (8), so that cooling fluid (8) flows in the direction of gravity from the outlet openings (11) onto the outer surface (7) of the Stator body (3) can be applied, and the sprinkling device (9) further comprises a second shell element (12) which is above the first shell element (10) in the direction of gravity and is connected to the first shell element (10), so that a space (13) which carries cooling fluid (8) and covers the outlet openings (11) is defined between the first shell element (10) and the second shell element (12), characterized in that the second shell element (12) has at least one outlet opening (19) on a section (18) extending in the radial direction, by means of which cooling fluid (8) can be applied to busbars (20) connected to the winding head (17).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten Statorwicklungen angeordnet sind, wobei der Statorkörper eine äußere Mantelfläche aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche von einer ein Kühlfluid führenden Beregnungseinrichtung überdeckt ist.The present invention relates to a stator for an electrical machine, comprising a stator body with a plurality of stator teeth arranged in a circumferentially distributed manner and stator slots formed between the stator teeth and extending in the axial direction through the stator body, wherein stator windings are arranged in the stator slots, wherein the stator body has an outer jacket surface which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer jacket surface by a sprinkling device carrying a cooling fluid.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.Electric motors are increasingly being used to power motor vehicles in order to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels. Considerable efforts have already been made to improve the suitability of electric drives for everyday use and to offer users the same driving comfort they are used to.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.A detailed description of an electric drive can be found in an article in the magazine ATZ 113th year, 05/2011, pages 360-365 by Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski and Jens Liebold with the title: Highly integrated and flexible electric drive unit for electric vehicles. This article describes a drive unit for an axle of a vehicle, which includes an electric motor that is arranged concentrically and coaxially to a bevel gear differential, with a switchable 2-speed planetary gear set arranged in the power train between the electric motor and the bevel gear differential, which is also positioned coaxially to the electric motor or the bevel gear differential or spur gear differential. The drive unit is very compact and, thanks to the switchable 2-speed planetary gear set, allows a good compromise between climbing ability, acceleration and energy consumption. Such drive units are also referred to as e-axles or electrically operated drive trains.

Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebsstränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor, und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.In addition to purely electrically operated drive trains, hybrid drive trains are also known. Such drive trains in a hybrid vehicle usually comprise a combination of an internal combustion engine and an electric motor and enable - for example in urban areas - purely electric operation while at the same time providing sufficient range and availability, especially for cross-country journeys. In addition, in certain operating situations it is possible to drive the vehicle simultaneously using the internal combustion engine and the electric motor.

Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.When developing the electrical machines intended for e-axles or hybrid modules, there is a continuing need to increase their power density, so that the cooling of the electrical machines required for this is becoming increasingly important. Due to the necessary cooling performance, hydraulic fluids such as cooling oils have become the standard in most concepts for removing heat from the thermally stressed areas of an electrical machine.

Ein Stator gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 ist in der CN 1 08 336 865 A offenbart. Weiterer Stand der Technik findet sich bspw. in der KR 10 2020 0 102 253 A.A stator according to the preamble of claim 1 is in the CN 1 08 336 865 A Further prior art can be found, for example, in the KR 10 2020 0 102 253 A.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine bereitzustellen, der eine verbesserte kühlfluidbasierte Kühlung aufweist.It is the object of the present invention to provide a stator for an electrical machine which has an improved cooling fluid-based cooling.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Stator für eine elektrische Maschine, umfassend einen Statorkörper mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne und zwischen den Statorzähnen gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper erstreckender Statornuten, wobei in den Statornuten Statorwicklungen angeordnet sind, wobei der Statorkörper eine äußere Mantelfläche aufweist, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche von einer ein Kühlfluid führenden Beregnungseinrichtung überdeckt ist, wobei die Beregnungseinrichtung ein erstes an der äußeren Mantelfläche spielbehaftet anliegendes zylinderringsegmentförmiges Schalenelement mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen für das Kühlfluid aufweist, so dass Kühlfluid in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen auf die äußere Mantelfläche des Statorkörpers applizierbar ist, und die Beregnungseinrichtung ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements und mit dem ersten Schalenelement verbundenes zweites Schalenelement aufweist, so dass zwischen dem ersten Schalenelement und dem zweiten Schalenelement ein die Auslassöffnungen überdeckender Kühlfluid führender Raum definiert ist, wobei das zweite Schalenelement an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt wenigstens eine Auslassöffnung aufweist, mittels derer mit dem Wickelkopf verbundene Stromschienen mit Kühlfluid beaufschlagbar sind, wodurch sich ebenfalls die Kühlung der elektrischen Maschine weiter optimieren lässt.This object is achieved by a stator for an electrical machine, comprising a stator body with a plurality of stator teeth arranged in a circumferentially distributed manner and stator slots formed between the stator teeth and extending in the axial direction through the stator body, wherein stator windings are arranged in the stator slots, wherein the stator body has an outer surface which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer surface by a sprinkling device carrying a cooling fluid, wherein the sprinkling device has a first cylindrical ring-segment-shaped shell element which rests against the outer surface with play and has a plurality of outlet openings for the cooling fluid, so that cooling fluid can be applied in the direction of gravity from the outlet openings to the outer surface of the stator body, and the sprinkling device further has a second shell element which is arranged in the direction of gravity above the first shell element and connected to the first shell element, so that a Outlet openings covering the cooling fluid-conducting space is defined, wherein the second shell element has at least one outlet opening on a section extending in the radial direction, by means of which cooling fluid can be applied to busbars connected to the winding head, whereby the cooling of the electrical machine can also be further optimized.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine flächige Kühlung der Mantelfläche des Statorkörpers ermöglicht wird, was insbesondre bei Statoren mit einer vergleichsweisen großen axialen Erstreckung vorteilhaft ist. Dabei kann eine derartige flächige Kühlung der Mantelfläche des Statorkörpers beispielsweise durch den Spalt zwischen dem ersten Schalenelement und der Mantelfläche des Statorkörpers eingestellt werden.This has the advantage that a surface cooling of the outer surface of the stator body is possible, which is particularly advantageous for stators with a comparatively large axial extension. Such a surface cooling can Cooling of the outer surface of the stator body can be adjusted, for example, through the gap between the first shell element and the outer surface of the stator body.

Ferner kann durch die Zweiteiligkeit der Beregnungseinrichtung diese besonders einfach gefertigt und montiert werden. So erlaubt die Beregnungseinrichtung beispielsweise auch eine Dichtheitsprüfung der Beregnungseinrichtung vor Verbau mit dem Statorkörper, so dass mögliche Undichtigkeiten bei einer Serienproduktion einfach entdeckt werden können.Furthermore, the two-part design of the irrigation system makes it particularly easy to manufacture and assemble. For example, the irrigation system also allows a leak test of the irrigation system before it is installed with the stator body, so that possible leaks can be easily discovered during series production.

Die Montage der zweiteiligen Beregnungseinrichtung kann auf besonders einfache Weise erfolgen, beispielsweise indem die bereits vormontierte Beregnungseinrichtung von oben auf den Statorkörper geschoben wird und die Beregnungseinrichtung anschließend mit der Statorbaugruppe im Motorgehäuse verbaut wird.The two-part irrigation system can be assembled in a particularly simple manner, for example by pushing the pre-assembled irrigation system onto the stator body from above and then installing the irrigation system with the stator assembly in the motor housing.

Die Erfindung kann somit dazu beitragen, die Kosten, beispielsweise auch durch den Entfall einer Verschraubung der beiden Schalenelemente und eine daraus resultierende Optimierung des Montageprozesses, zu senken, sowie die Effizienz der elektrischen Maschine durch eine effektive Statorrückenkühlung zu verbessern. Darüber hinaus kann das Risiko von Leckagen durch eine Ausgestaltung mit vergleichsweise wenigen Trennfugen zwischen den Schalenelementen und einer Dichtigkeitsprüfung vor Verbau der Beregnungseinrichtung vermieden werden.The invention can therefore help to reduce costs, for example by eliminating the need to screw the two shell elements together and thereby optimizing the assembly process, as well as improving the efficiency of the electrical machine through effective stator back cooling. In addition, the risk of leaks can be avoided by designing with relatively few joints between the shell elements and carrying out a leak test before installing the irrigation system.

Der erfindungsgemäße Stator ist bevorzugt zur Verwendung in einer Radialflussmaschine ausgebildet. Ein Stator für eine Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech im Wesentlichen parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen.The stator according to the invention is preferably designed for use in a radial flux machine. A stator for a radial flux machine is usually cylindrical and generally consists of electrical sheets that are electrically insulated from one another and are layered and packaged to form sheet stacks. Distributed over the circumference, grooves are let into the electrical sheet that run essentially parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding.

In die Statornuten des erfindungsgemäßen Stators sind Statorwicklungen eingelassen. Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes imprägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lackschicht ohne ein Glimmerpapier zu verwenden, um eine Statorwicklung zu isolieren.Stator windings are embedded in the stator slots of the stator according to the invention. A stator winding is an electrically conductive conductor whose length is significantly greater than its diameter. The stator winding can basically have any cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, as these allow high packing and therefore power densities to be achieved. A stator winding is particularly preferably made of copper. A stator winding preferably has insulation. To insulate the stator winding, for example, mica paper, which can be reinforced by a glass fabric carrier for mechanical reasons, can be wound in strip form around one or more stator windings, which are impregnated with a hardening resin. In principle, it is also possible to use a hardening lacquer layer without mica paper to insulate a stator winding.

Der erfindungsgemäße Stator besitzt ferner einen Statorkörper. Der Statorkörper kann einteilig oder mehrteilig, insbesondere segmentiert ausgebildet sein. Ein einteiliger Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass der gesamte Statorkörper umfänglich gesehen einteilig ausgebildet ist. Der Statorkörper ist dabei in der Regel aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet, wobei jedes der Elektrobleche zu einem Kreisring geschlossen ausgebildet ist. Ein segmentiert aufgebauter Statorkörper zeichnet sich dadurch aus, dass er aus einzelnen Statorsegmentteilen aufgebaut ist. Der Statorkörper kann dabei aus einzelnen Statorzähnen oder Statorzahngruppen aufgebaut sein, wobei jeder einzelne Statorzahn oder jede einzelne Statorzahngruppe aus einer Vielzahl von gestapelten laminierten Elektroblechen gebildet sein kann, wobei jedes der Elektrobleche als Statorsegmentblechteil ausgebildet ist.The stator according to the invention also has a stator body. The stator body can be made in one piece or in multiple pieces, in particular segmented. A one-piece stator body is characterized in that the entire stator body is made in one piece over its circumference. The stator body is generally formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being closed to form a circular ring. A segmented stator body is characterized in that it is made up of individual stator segment parts. The stator body can be made up of individual stator teeth or stator tooth groups, each individual stator tooth or each individual stator tooth group being formed from a large number of stacked laminated electrical sheets, each of the electrical sheets being designed as a stator segment sheet part.

Der Statorkörper ist bevorzugt aus einem oder mehreren Statorblechpaketen gebildet. Als Statorblechpaket werden eine Mehrzahl von in der Regel aus Elektroblech hergestellten laminierten Einzelblechen bzw. Statorblechen verstanden, die übereinander zu einem Stapel, dem sog. Statorblechpaket geschichtet und paketiert sind. Die Einzelbleche können dann in dem Blechpaket durch Verklebung, Verschweißung oder Verschraubung zusammengehalten bleiben.The stator body is preferably formed from one or more stator lamination packages. A stator lamination package is understood to be a plurality of laminated individual sheets or stator laminations, usually made from electrical steel, which are layered and packaged on top of one another to form a stack, the so-called stator lamination package. The individual sheets can then remain held together in the lamination package by gluing, welding or screwing.

In dem Statorkörper sind bevorzugt die Statorzähne des Stators ausgebildet. Als Statorzähne werden Bestanteile des Statorkörpers bezeichnet, die als umfänglich beabstandete, zahnartig radial nach innen (Innenläufer) gerichtete Teile des Statorkörpers ausgebildet sind und zwischen deren freien Enden und einem Rotorkörper ein Luftspalt für das Magnetfeld gebildet ist. Als Luftspalt wird der zwischen dem Rotor und dem Stator existierende Spalt bezeichnet. Bei einer Radialflussmaschine ist das ein im Wesentlichen kreisringförmiger Spalt mit einer radialen Breite, die dem Abstand zwischen Rotorkörper und Statorkörper entspricht.The stator teeth of the stator are preferably formed in the stator body. Stator teeth are components of the stator body that are designed as circumferentially spaced, tooth-like parts of the stator body that are directed radially inwards (inner rotor), and between their free ends and a rotor body an air gap for the magnetic field is formed. The air gap is the gap that exists between the rotor and the stator. In a radial flow machine, this is an essentially circular gap with a radial width that corresponds to the distance between the rotor body and the stator body.

Der Stator ist insbesondere für die Verwendung in einer elektrischen Maschine innerhalb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrang eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.The stator is particularly intended for use in an electric machine within a drive train of a motor vehicle. The electric machine is particularly intended for use within a drive train of a hybrid or fully electric motor vehicle. In particular, the electric Machine is dimensioned such that vehicle speeds of more than 50 km/h, preferably more than 80 km/h and in particular more than 100 km/h can be achieved. The electric machine particularly preferably has an output of more than 30 kW, preferably more than 50 kW and in particular more than 70 kW. It is further preferred that the electric machine provides speeds of more than 5,000 rpm, particularly preferably more than 10,000 rpm, very particularly preferably more than 12,500 rpm.

Der Stator kann in einem Motorgehäuse der elektrischen Maschine aufgenommen sein. Ein Motorgehäuse kann insbesondere aus einem metallischen Material gebildet sein. Vorteilhafter Weise kann das Motorgehäuse aus einem metallischen Gussmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumguss, Aluminiumdruckguss, Grauguss oder Stahlguss geformt sein. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Motorgehäuse ganz oder teilweise aus einem Kunststoff auszubilden.The stator can be accommodated in a motor housing of the electrical machine. A motor housing can in particular be made of a metallic material. The motor housing can advantageously be formed from a metallic cast material, such as cast aluminum, die-cast aluminum, gray cast iron or cast steel. In principle, it is also conceivable to form the motor housing entirely or partially from a plastic.

Die Beregnungseinrichtung des erfindungsgemäßen Stators wird im Betrieb der elektrischen Maschine von einem Kühlfluid durchströmt. Das Kühlfluid hat in der elektrischen Maschine die Funktion, Wärme möglichst effizient aus sich erwärmenden Bereichen der elektrischen Maschine abzuführen und ein unerwünschtes Überhitzen dieser Bereiche zu vermeiden. Neben dieser Hauptaufgabe kann das Kühlfluid insbesondere auch die Schmierung und den Korrosionsschutz für die beweglichen Teile und die Metalloberflächen des Kühlsystems der elektrischen Maschine bereitstellen. Außerdem kann es insbesondere auch Verunreinigungen (beispielsweise durch Abrieb), Wasser und Luft abführen. Das Hydraulikfluid ist bevorzugt eine Flüssigkeit. Das Kühlfluid kann insbesondere ein Öl sein. Grundsätzlich ist es allerdings auch denkbar, wässrige Hydraulikfluide, beispielsweise auch Emulsionen, zu verwenden.When the electrical machine is in operation, a cooling fluid flows through the irrigation device of the stator according to the invention. The cooling fluid in the electrical machine has the function of dissipating heat as efficiently as possible from areas of the electrical machine that are heating up and of preventing undesirable overheating of these areas. In addition to this main task, the cooling fluid can also provide lubrication and corrosion protection for the moving parts and the metal surfaces of the cooling system of the electrical machine. In addition, it can also dissipate impurities (for example due to abrasion), water and air. The hydraulic fluid is preferably a liquid. The cooling fluid can in particular be an oil. In principle, however, it is also conceivable to use aqueous hydraulic fluids, for example emulsions.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Schalenelement einen Anschluss für eine Hydraulikleitung zur Zufuhr von Kühlfluid aufweist, so dass die Beregnungseinrichtung an einen hydraulischen Kreislauf der elektrischen Maschine angeschlossen werden kann, wobei bevorzugt ferner eine Blende in und/oder an dem Anschluss zur Reduktion des Strömungsquerschnitts ausgebildet ist. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass die Anbindung der Beregnungseinrichtug an den Kühlfluidkreislauf in einem der Schalenelemente realisiert werden kann, womit beispielsweise in Kombination mit einem Dichtring ein flüssigkeitsdichter Hauptölkreislauf bis zur Blende unter allen Toleranzen gewährleistet werden kann. Die Anbindung ist damit auch für eine Blindmontage geeignet.According to an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the second shell element has a connection for a hydraulic line for supplying cooling fluid, so that the irrigation device can be connected to a hydraulic circuit of the electrical machine, wherein preferably a baffle is also formed in and/or on the connection to reduce the flow cross-section. A further advantage of this embodiment is that the connection of the irrigation device to the cooling fluid circuit can be realized in one of the shell elements, whereby, for example in combination with a sealing ring, a liquid-tight main oil circuit up to the baffle can be guaranteed under all tolerances. The connection is therefore also suitable for blind assembly.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das erste Schalenelement in axialer Richtung zumindest einseitig über den Statorkörper hinausragt und in dem in axialer Richtung über den Statorkörper hinausragenden Abschnitt Auslassöffnungen aufweist, mittels derer ein in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen befindlicher Wickelkopf der Statorwicklungen mit Kühlfluid beaufschlagbar ist. Es kann hierdurch insbesondere neben der Kühlung der Mantelfläche des Statorkörpers, auch eine effektive Kühlung des thermisch stark beanspruchten Wickelkopfes bereitgestellt werden, was die Kühleffizienz für den gesamten Stator deutlich verbessert. In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, dass beide Wickelköpfe des Stators durch jeweils einen in axialer Richtung über den Statorkörper hinausragenden Abschnitt mit einem Kühlfluid beaufschlagbar sind.According to a further preferred development of the invention, it can also be provided that the first shell element protrudes beyond the stator body at least on one side in the axial direction and has outlet openings in the section protruding beyond the stator body in the axial direction, by means of which a winding head of the stator windings located below the outlet openings in the direction of gravity can be supplied with cooling fluid. In this way, in particular, in addition to cooling the outer surface of the stator body, effective cooling of the winding head, which is subject to high thermal stress, can also be provided, which significantly improves the cooling efficiency for the entire stator. In this context, it is particularly preferred that both winding heads of the stator can be supplied with a cooling fluid through a section protruding beyond the stator body in the axial direction.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass das erste Schalenelement und das zweite Schalenelement mittels einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schnappverbindung, miteinander verbunden sind, was sich als besonders montagefreundlich und montagesicher erwiesen hat.Furthermore, according to a likewise advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the first shell element and the second shell element are connected to one another by means of a positive connection, in particular a snap connection, which has proven to be particularly easy to install and reliable to install.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das erste Schalenelement und/oder das zweite Schalenelement mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt sind/ist, was aus fertigungstechnischer Sicht besonders günstig ist, um auch vergleichsweise komplexe konstruktive Ausgestaltungen der Beregnungseinrichtung noch kostengünstig fertigen zu können. Darüber hinaus kann eine aus Kunststoff gefertigte Beregnungseinrichtung zum Leichtbau des Stators beitragen. Selbstverständlich wäre es auch möglich, ein Schalenelement mittels eines additiven Fertigungsverfahrens, wie etwa einem 3D-Druck, herzustellen.According to another particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided that the first shell element and/or the second shell element are/is manufactured using a plastic injection molding process, which is particularly favorable from a manufacturing point of view in order to be able to manufacture even comparatively complex structural designs of the irrigation device cost-effectively. In addition, an irrigation device made of plastic can contribute to the lightweight construction of the stator. Of course, it would also be possible to manufacture a shell element using an additive manufacturing process, such as 3D printing.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Statorkörper wenigstens zwei axial durch den Statorkörper verlaufende Befestigungsöffnungen aufweist und das erste Schalenelement an seinen in Umfangsrichtung distalen Enden jeweils eine mit einer Befestigungsöffnung fluchtende Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen und die Durchgangsöffnungen von jeweils einem stiftartigen Befestigungsmittel durchgriffen sind und mittels dessen das erste Schalenelement an dem Statorkörper und der Statorkörper in einem Motorgehäuse fixierbar sind. Hierdurch kann erreicht werden, dass die Beregnungseinrichtung gegenüber dem Statorkörper fixiert werden kann, ohne hierfür weitere konstruktive Maßnahmen am Statorkörper ausbilden zu müssen, indem die üblicherweise bereits vorhandenen Befestigungsöffnungen im Statorkörper hierfür genutzt werden.In a likewise preferred embodiment of the invention, it can also be provided that the stator body has at least two fastening openings running axially through the stator body and that the first shell element has a through-opening aligned with a fastening opening at its distal ends in the circumferential direction, wherein the fastening openings and the through-openings are each penetrated by a pin-like fastening means and by means of which the first shell element can be fixed to the stator body and the stator body can be fixed in a motor housing. This makes it possible to fix the irrigation device relative to the stator body without requiring any further structural measures on the Stator body by using the mounting holes that are usually already present in the stator body.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Auslassöffnungen entlang einer axial verlaufenden Gerade angeordnet sind, was eine möglichst gleichmäßige Kühlung über die axiale Erstreckung des Statorkörpers begünstigt. Es ist in diesem Zusammenhang ferner bevorzugt, dass die Auslassöffnungen an dem in Schwerkraftrichtung betrachtet höchsten Abschnitt des Schalenelements befinden.It may also be advantageous to further develop the invention in such a way that the outlet openings are arranged along an axially extending straight line, which promotes cooling that is as uniform as possible over the axial extent of the stator body. In this context, it is also preferred that the outlet openings are located at the highest section of the shell element, viewed in the direction of gravity.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass in dem in axialer Richtung über den Statorkörper hinausragenden Abschnitt des ersten Schalenelements eine Auslassöffnung an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt angeordnet ist, mittels derer die mit dem Wickelkopf verbundenen Stromschienen mit Kühlfluid beaufschlagbar sind, was ebenfalls zu einer verbesserten Kühlung der elektrischen Maschine beiträgt.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it can be provided that in the section of the first shell element projecting beyond the stator body in the axial direction, an outlet opening is arranged on a section extending in the radial direction, by means of which the busbars connected to the winding head can be supplied with cooling fluid, which also contributes to improved cooling of the electrical machine.

Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das zweite Schalenelement zwei parallel verlaufende, bogenabschnittsförmige Kanalabschnitte aufweist, welche hydraulisch durch wenigstens einen axial verlaufenden Kanalabschnitt miteinander verbunden sind. Der Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist insbesondere, dass über die parallel verlaufenden bogenabschnittsförmigen Kanalabschnitte die beiden Wickelköpfe des Stators mit Kühlfluid beaufschlagbar sind, während der axial verlaufende Kanalabschnitt für die Kühlung der äußeren Mantelfläche des Statorkörpers sorgt, indem die Mantelfläche mit Kühlfluid beaufschlagt wird.Finally, the invention can also be advantageously designed such that the second shell element has two parallel, arc-shaped channel sections which are hydraulically connected to one another by at least one axially running channel section. The advantage that this results in is in particular that the two winding heads of the stator can be supplied with cooling fluid via the parallel, arc-shaped channel sections, while the axially running channel section ensures the cooling of the outer surface of the stator body by supplying the surface with cooling fluid.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to figures without limiting the general inventive concept.

Es zeigt:

1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Querschnittsansicht,
2 einen Stator mit einer Beregnungseinrichtung im unmontierten Zustand in einer stirnseitigen Aufsicht,
3 einen Stator mit einer Beregnungseinrichtung im montierten Zustand in einer perspektivischen Darstellung,
4 eine elektrische Maschine in einem in einem Motorgehäuse verbauten Zustand in einer stirnseitigen Aufsicht,
5 einen Stator mit einer Beregnungseinrichtung in einer schematischen Axialschnittansicht,
6 eine zweiteilige Beregnungseinrichtung in einem unmontierten und einem montierten Zustand in jeweils einer perspektivischen Darstellung,
7 ein ersten Schalenelement der Beregnungseinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
8 ein zweites Schalenelement der Beregnungseinrichtung in zwei perspektivischen Ansichten,
9 eine Beregnungseinrichtung in einer Axialschnittansicht,
10 eine Detaildarstellung der Beregnungseinrichtung in einer perspektivischen Ansicht.

It shows:

1 an electrical machine in a schematic cross-sectional view,
2 a stator with a sprinkler system in an unassembled state in a front view,
3 a stator with a sprinkling device in the assembled state in a perspective view,
4 an electrical machine in a state installed in a motor housing in a front view,
5 a stator with a sprinkling device in a schematic axial sectional view,
6 a two-part irrigation system in an unassembled and an assembled state, each in a perspective view,
7 a first shell element of the irrigation device in a perspective view,
8th a second shell element of the irrigation system in two perspective views,
9 an irrigation system in an axial section view,
10 a detailed view of the irrigation system in a perspective view.

Die 1 zeigt einen Stator 1 für eine elektrische Maschine 2, umfassend einen Statorkörper 3 mit einer Vielzahl umfänglich verteilt angeordneter Statorzähne 4 und zwischen den Statorzähnen 4 gebildeten, sich in axialer Richtung durch den Statorkörper 3 erstreckender Statornuten 5, wobei in den Statornuten 5 Statorwicklungen 6 angeordnet sind. Ein derartiger Stator 1 ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik vorbekannt.The 1 shows a stator 1 for an electrical machine 2, comprising a stator body 3 with a plurality of stator teeth 4 distributed around the circumference and stator slots 5 formed between the stator teeth 4 and extending in the axial direction through the stator body 3, wherein stator windings 6 are arranged in the stator slots 5. Such a stator 1 is already known in principle from the prior art.

2 zeigt nun einen Stator 1 mit einer äußeren Mantelfläche 7, welche zumindest abschnittsweise in Schwerkraftrichtung oberhalb der äußeren Mantelfläche 7 von einer ein Kühlfluid 8 führenden Beregnungseinrichtung 9 überdeckt ist. Eine derartige Beregnungseinrichtung 9 wird gelegentlich auch als Statordusche bezeichnet. 2 now shows a stator 1 with an outer surface 7, which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer surface 7 by a sprinkling device 9 carrying a cooling fluid 8. Such a sprinkling device 9 is occasionally also referred to as a stator shower.

Wie sich beispielsweise anhand der 5 nachvollziehen lässt, weist die Beregnungseinrichtung 9 ein erstes an der äußeren Mantelfläche 7 spielbehaftet anliegendes zylinderringsegmentförmiges Schalenelement 10 mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen 11 für das Kühlfluid 8 auf, so dass Kühlfluid 8 in Schwerkraftrichtung aus den Auslassöffnungen 11 auf die äußere Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 applizierbar ist, was in der 5 durch die entsprechenden gestrichelten Pfeile angedeutet ist. Die Beregnungseinrichtung 9 besitzt ferner ein in Schwerkraftrichtung oberhalb des ersten Schalenelements 10 und mit dem ersten Schalenelement 10 verbundenes zweites Schalenelement 12, so dass zwischen dem ersten Schalenelement 10 und dem zweiten Schalenelement 12 ein die Auslassöffnungen 11 überdeckender Kühlfluid 8 führender Raum 13 definiert ist. Das zweite Schalenelement 12 weist ferner einen Anschluss 14 für eine Hydraulikleitung zur Zufuhr von Kühlfluid 8 auf. Da in radialer Richtung zwischen dem ersten Schalenelement 10 und der Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 ein Spalt 30 ausgebildet ist, kann sich das Kühlfluid 8 so über der Mantelfläche 7 in axialer wie in umfänglicher Richtung über den Statorkörper 3 verteilen.For example, the 5 can be understood, the irrigation device 9 has a first cylindrical ring segment-shaped shell element 10, which rests with play on the outer surface 7 and has a plurality of outlet openings 11 for the cooling fluid 8, so that cooling fluid 8 can be applied in the direction of gravity from the outlet openings 11 to the outer surface 7 of the stator body 3, which in the 5 is indicated by the corresponding dashed arrows. The irrigation device 9 also has a second shell element 12 which is located above the first shell element 10 in the direction of gravity and is connected to the first shell element 10, so that a space 13 is defined between the first shell element 10 and the second shell element 12, which covers the outlet openings 11 and carries the cooling fluid 8. The second shell element 12 also has a connection 14 for a hydraulic line for supplying cooling fluid 8. Since a gap 30 is formed in the radial direction between the first shell element 10 and the outer surface 7 of the stator body 3, the cooling fluid 8 can so distributed over the outer surface 7 in the axial and circumferential direction over the stator body 3.

In diesen Spalt 30 wird am in Schwerkraftrichtung höchsten Punkt des Statorkörpers 3 Kühlfluid 8 durch die Auslassöffnungen 11 eingeleitet. Durch den vergleichsweise engen Spalt 30 wird eine optimale Benetzung der äußeren Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 mit Kühlfluid 8 über die gesamte axiale Erstreckung des Statorkörpers 3 erzielbar. Das Kühlfluid 8 kann insbesondere auch nicht - oder zumindest nur schwer - in axialer Richtung aus dem Spalt 30 abfließen, da das erste Schalenelement 10 mit seinen Wandabschnitten 32 stirnseitig an dem Statorkörper 3 anliegt und diesen so abdichtet. Daher ergibt sich eine axiale Verteilung an Kühlfluid 8 innerhalb des Spalts 30, wobei die Hauptflussrichtung des Kühlfluids 8 in Schwerkraftrichtung umfänglich über die Mantelfläche 7 des Statorkörpers 3 erfolgt.Cooling fluid 8 is introduced into this gap 30 through the outlet openings 11 at the highest point of the stator body 3 in the direction of gravity. The comparatively narrow gap 30 makes it possible to achieve optimal wetting of the outer casing surface 7 of the stator body 3 with cooling fluid 8 over the entire axial extent of the stator body 3. In particular, the cooling fluid 8 cannot - or at least can only flow out of the gap 30 in the axial direction with difficulty, since the first shell element 10 with its wall sections 32 rests against the front of the stator body 3 and thus seals it. This results in an axial distribution of cooling fluid 8 within the gap 30, with the main flow direction of the cooling fluid 8 being circumferentially over the casing surface 7 of the stator body 3 in the direction of gravity.

Der 5 ist auch gut entnehmbar, dass das erste Schalenelement 10 in beiden axialen Richtungen über den Statorkörper 3 hinausragt und in den in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitten 15 Auslassöffnungen 16 ausgebildet sind, mittels derer die in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen 16 befindlichen Wickelköpfe 17 der Statorwicklungen 6 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind.The 5 It can also be clearly seen that the first shell element 10 projects beyond the stator body 3 in both axial directions and that outlet openings 16 are formed in the sections 15 projecting beyond the stator body 3 in the axial direction, by means of which the winding heads 17 of the stator windings 6 located below the outlet openings 16 in the direction of gravity can be supplied with cooling fluid 8.

In dem hydraulischen Anschluss 14 des zweiten Schalenelements 12 ist eine Blende 36 im Hydraulikfluss eingelassen. Hierdurch kann eine weitere Erhöhung der Robustheit des Systems erreicht werden, indem ein potenzieller Ausfall des Formschlusses der zwei Schalenelemente 10,12 nach der Ölvolumendrosselung durch die im Anschluss 14 vorgesehene Blende 36 erfolgt. Eine derartige hydraulische Undichtigkeit würde sich somit nur die Beregnungseinrichtung 9 selbst und nicht auf den kompletten Kühlölkreislauf auswirken.In the hydraulic connection 14 of the second shell element 12, an orifice 36 is embedded in the hydraulic flow. This can further increase the robustness of the system by preventing a potential failure of the positive connection of the two shell elements 10, 12 after the oil volume throttling by the orifice 36 provided in the connection 14. Such a hydraulic leak would therefore only affect the irrigation device 9 itself and not the entire cooling oil circuit.

Die 8 zeigt das zweite Schalenelement 12, bei dem zwei parallel verlaufende und axial beabstandete, in radialer Richtung erstreckende Wandabschnitte 34 ausgeformt sind. Im zusammengebauten Zustand der Beregnungseinrichtung 9 liegen die Wandabschnitte 34 des zweiten Schalenelements 12 an den korrespondierenden Wandabschnitten 31 des ersten Schalenelements 10 an und dichten hierdurch die Beregnungseinrichtung 9 gegenüber dem Kühlfluid 8 ab. Dies lässt sich ach gut aus der entsprechenden Zusammenschau von 5-9 erkennen.The 8th shows the second shell element 12, in which two parallel and axially spaced wall sections 34 extending in the radial direction are formed. In the assembled state of the irrigation device 9, the wall sections 34 of the second shell element 12 rest against the corresponding wall sections 31 of the first shell element 10 and thereby seal the irrigation device 9 against the cooling fluid 8. This can also be clearly seen from the corresponding overview of 5-9 recognize.

Die Montage der Schalenelemente 10,12 zu einer Beregnungseinrichtung 9 kann durch seitliches Aufschieben der Schalenelemente 10,12 erfolgen. Die beiden Schalenelemente 10,12 werden durch Verclipsen, welches beispielsweise durch Haken und korrespondierende Öffnungen in den Wandabschnitten 31,34 bewirkt sein kann. Dies ist jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Nach der Montage der Schalenelemente 10,12 ergeben sich dann innerhalb der Beregnungseinrichtung 9 Kanäle für das Kühlfluid 8, welche sich in Umfangsrichtung entlang der Wickelköpfe 17 sowie in axialer Richtung in über den Statorkörper 3 erstrecken. Wie sich aus der Zusammenschau der 5-9 weiter erkennen lässt, wird durch die Negativ-Positiv-Form der beiden Schalenelemente 10,12 mit einer großen Überlappung der radialen Wandabschnitte 31,34 eine hohe Dichtheit bei guter Montierbarkeit erzielt.The assembly of the shell elements 10,12 to form a watering device 9 can be carried out by sliding the shell elements 10,12 on from the side. The two shell elements 10,12 are clipped together, which can be achieved, for example, by hooks and corresponding openings in the wall sections 31,34. However, this is not shown in the figures. After the assembly of the shell elements 10,12, channels for the cooling fluid 8 are then created within the watering device 9, which extend in the circumferential direction along the winding heads 17 and in the axial direction over the stator body 3. As can be seen from the overview of the 5-9 As can be further seen, the negative-positive shape of the two shell elements 10,12 with a large overlap of the radial wall sections 31,34 achieves a high level of tightness with good assembly.

Wie sich aus den 2-3 ergibt, ist die Beregnungseinrichtung 9 so gestaltet, dass sie in Schwerkraftrichtung von oben auf den Rücken des Statorkörpers 3 aufgesetzt werden kann. Es können an der Beregnungseinrichtung 9 auch Formschlussmittel vorhanden sein, mittels derer die Beregnungseinrichtung 9 formschlüssig gegenüber dem Statorkörper 3 festlegbar ist, so dass beispielsweise eine Verliersicherung während der Montage ausgebildet werden kann. Durch die Befestigungsmittel 22, beispielsweise Schrauben, wird die Beregnungseinrichtung 9 dann mit dem Statorkörper 3 verbunden. Die Beregnungseinrichtung 9 wird im Anschluss zusammen mit dem Stator 1 ins Motorgehäuse 24 eingesetzt und dort mit den Befestigungsmitteln 22 fixiert.As can be seen from the 2-3 The irrigation device 9 is designed in such a way that it can be placed on the back of the stator body 3 from above in the direction of gravity. The irrigation device 9 can also have form-fitting means by means of which the irrigation device 9 can be secured in a form-fitting manner relative to the stator body 3, so that, for example, a loss protection can be formed during assembly. The irrigation device 9 is then connected to the stator body 3 by the fastening means 22, for example screws. The irrigation device 9 is then inserted into the motor housing 24 together with the stator 1 and fixed there with the fastening means 22.

Die Zweiteiligkeit der Beregnungseinrichtung lässt sich auch noch einmal gut anhand der 6 erläutern, welches die beiden Schalenelemente 10,12 in einem unmontierten und montierten Zustand zeigt. Das erste Schalenelement 10 und das zweite Schalenelement 12 werden mittels einer formschlüssigen Verbindung, insbesondere einer Schnappverbindung, miteinander verbunden und bilden dann eine flüssigkeitsdichte Beregnungseinrichtung 9 aus, wie sie in dem unteren Bild der 6 gezeigt ist. Das erste Schalenelement 10 und das zweite Schalenelement 12 sind mittels eines Kunststoffspritzgussverfahrens hergestellt.The two-part design of the irrigation system can also be clearly seen from the 6 explain, which shows the two shell elements 10,12 in an unassembled and assembled state. The first shell element 10 and the second shell element 12 are connected to each other by means of a positive connection, in particular a snap connection, and then form a liquid-tight irrigation device 9, as shown in the lower picture of the 6 The first shell element 10 and the second shell element 12 are manufactured by means of a plastic injection molding process.

Aus der 10 lässt sich entnehmen, dass das zweite Schalenelement 12 an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt 18 zwei Auslassöffnungen 19 aufweist, mittels derer mit dem Wickelkopf 17 verbundene Stromschienen 20 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind, was sich auch gut aus einer Zusammenschau der 3 mit der 10 ergibt.From the 10 It can be seen that the second shell element 12 has two outlet openings 19 on a section 18 extending in the radial direction, by means of which busbars 20 connected to the winding head 17 can be supplied with cooling fluid 8, which can also be clearly seen from a summary of the 3 with the 10 results.

Der 3 kann insbesondere entnommen werden, dass der Statorkörper 3 wenigstens zwei axial durch den Statorkörper 3 verlaufende Befestigungsöffnungen 23 aufweist und das erste Schalenelement 10 an seinen in Umfangsrichtung distalen Enden jeweils eine mit einer Befestigungsöffnung 23 fluchtende Durchgangsöffnung 21 aufweist, wobei die Befestigungsöffnungen 23 und die Durchgangsöffnungen 21 von jeweils einem stiftartigen Befestigungsmittel 22 durchgriffen sind und mittels dessen das erste Schalenelement 10 an dem Statorkörper 3 und der Statorkörper 3 in einem Motorgehäuse 24 fixierbar sind. 4 zeigt den Statorkörper 3 in einem entsprechenden Montagezustand.The 3 In particular, it can be seen that the stator body 3 has at least two fastening openings 23 extending axially through the stator body 3 and the first shell element 10 has at its distal ends in the circumferential direction a through-opening 21 aligned with a fastening opening 23, wherein the fastening openings 23 and the through-openings 21 are each penetrated by a pin-like fastening means 22 and by means of which the first shell element 10 can be fixed to the stator body 3 and the stator body 3 can be fixed in a motor housing 24. 4 shows the stator body 3 in a corresponding assembly state.

In der 7 ist gezeigt, dass die Auslassöffnungen 11 des ersten Schalenelements 10 entlang einer axial verlaufenden Gerade angeordnet sind. Ersichtlich ist aus der 7 ferner, dass in dem in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitt 15 des ersten Schalenelements 10 eine Auslassöffnung 25 an einem sich in radialer Richtung erstreckenden Abschnitt 26 angeordnet ist, mittels derer die mit dem Wickelkopf 17 verbundenen Stromschienen 20 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind. Wie aus der Zusammenschau mit 3 oder 4 ersichtlich wird, sind die Stromschienen 20 ferner mit einer Steuereinrichtung 29 zur Bestromung der Statorwicklung verbunden.In the 7 it is shown that the outlet openings 11 of the first shell element 10 are arranged along an axially extending straight line. 7 Furthermore, in the section 15 of the first shell element 10 that projects beyond the stator body 3 in the axial direction, an outlet opening 25 is arranged on a section 26 that extends in the radial direction, by means of which the busbars 20 connected to the winding head 17 can be supplied with cooling fluid 8. As can be seen from the combination with 3 or 4 As can be seen, the busbars 20 are further connected to a control device 29 for supplying current to the stator winding.

Ferner wird anhand der 7 auch nochmal gut ersichtlich, dass in den in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitten 15 eine Mehrzahl an Auslassöffnungen 16 entlang der Umfangsrichtung des ersten Schalenelements 10 ausgebildet sind, mittels derer die in Schwerkraftrichtung unterhalb der Auslassöffnungen 16 befindlichen Wickelköpfe 17 der Statorwicklungen 6 mit Kühlfluid 8 beaufschlagbar sind. Somit kann eine Kühlung des Statorrückens bzw. der Mantelfläche 7 sowie der Wickelköpfe 17 durch die Beregnungseinrichtung 9 bereitgestellt werden.Furthermore, the 7 It is also clearly visible that in the sections 15 projecting in the axial direction beyond the stator body 3, a plurality of outlet openings 16 are formed along the circumferential direction of the first shell element 10, by means of which the winding heads 17 of the stator windings 6 located below the outlet openings 16 in the direction of gravity can be supplied with cooling fluid 8. Cooling of the stator back or the outer surface 7 as well as the winding heads 17 can thus be provided by the irrigation device 9.

Die in axialer Richtung über den Statorkörper 3 hinausragenden Abschnitte 15 besitzen an ihrem jeweils axial äußeren Rand in Umfangsrichtung radial erstreckende Wandabschnitte 31 und parallel hierzu jeweils einen axial beabstandeten Wandabschnitt 32, so dass sich ein wannenartiges Reservoir für das Kühlfluid 8 ausbildet. Das wannenartige Reservoir wird in Umfangsrichtung durch die sich axial, wie radial erstreckenden wandartigen Abschnitte 26,33 begrenzt. Dabei ist das erste Schalenelement 10 so ausgeformt, dass eine Herstellung als Kunststoffspritzgussteil möglich ist.The sections 15 projecting in the axial direction beyond the stator body 3 have wall sections 31 extending radially in the circumferential direction on their respective axially outer edge and an axially spaced wall section 32 parallel thereto, so that a trough-like reservoir for the cooling fluid 8 is formed. The trough-like reservoir is delimited in the circumferential direction by the axially and radially extending wall-like sections 26, 33. The first shell element 10 is shaped in such a way that it can be manufactured as a plastic injection-molded part.

Schließlich zeigt die 8 auch, dass das zweite Schalenelement 12 zwei parallel verlaufende, bogenabschnittsförmige Kanalabschnitte 27 aufweist, welche hydraulisch durch wenigstens einen axial verlaufenden Kanalabschnitt 28 miteinander verbunden sind.Finally, the 8th also that the second shell element 12 has two parallel, arc-shaped channel sections 27, which are hydraulically connected to one another by at least one axially extending channel section 28.

Anhand der 9 ist auch gut erkennbar, dass die potentiellen Leckagestellen 35 an den in Schwerkraftrichtung höchsten Stellen der Kanalabschnitte 27,28 angelegt sind. Die Auslassöffnungen 11,16 sind in Schwerkraftrichtung tiefer positioniert, so dass sie im Falle eines Leckagefalls noch mit Kühlfluid 8 versorgt würden.Based on 9 It is also clearly visible that the potential leakage points 35 are located at the highest points of the channel sections 27, 28 in the direction of gravity. The outlet openings 11, 16 are positioned lower in the direction of gravity so that they would still be supplied with cooling fluid 8 in the event of a leak.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define 'first' and 'second' features, this designation serves to distinguish between two similar features without establishing a ranking.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Statorstator
22: elektrische Maschineelectric machine
33: StatorkörperStator body
44: StatorzähneStator teeth
55: StatornutenStator slots
66: StatorwicklungenStator windings
77: MantelflächeShell surface
88th: KühlfluidCooling fluid
99: BeregnungseinrichtungIrrigation system
1010: SchalenelementShell element
1111: AuslassöffnungenOutlet openings
1212: SchalenelementShell element
1313: RaumSpace
1414: AnschlussConnection
1515: AbschnittSection
1616: AuslassöffnungenOutlet openings
1717: WickelkopfWinding head
1818: AbschnittSection
1919: AuslassöffnungOutlet opening
2020: StromschienenBusbars
2121: DurchgangsöffnungPassage opening
2222: BefestigungsmittelFasteners
2323: BefestigungsöffnungenMounting holes
2424: MotorgehäuseEngine housing
2525: AuslassöffnungOutlet opening
2626: AbschnittSection
2727: KanalabschnitteCanal sections
2828: KanalabschnittCanal section
2929: SteuereinrichtungControl device
3030: Spaltgap
3131: WandabschnittWall section
3232: WandabschnittWall section
3333: AbschnittSection
3434: WandabschnittWall section
3535: LeckagestelleLeakage point
3636: Blendecover

Claims

Stator (1) for an electrical machine (2), comprising a stator body (3) with a plurality of stator teeth (4) arranged in a circumferentially distributed manner and stator slots (5) formed between the stator teeth (4) and extending in the axial direction through the stator body (3), wherein stator windings (6) are arranged in the stator slots (5), wherein the stator body (3) has an outer surface (7) which is covered at least in sections in the direction of gravity above the outer surface (7) by a sprinkling device (9) guiding a cooling fluid (8), wherein the sprinkling device (9) has a first cylindrical ring segment-shaped shell element (10) which rests against the outer surface (7) with play and has a plurality of outlet openings (11) for the cooling fluid (8), so that cooling fluid (8) flows in the direction of gravity from the outlet openings (11) onto the outer surface (7) of the Stator body (3) can be applied, and the sprinkling device (9) further comprises a second shell element (12) which is above the first shell element (10) in the direction of gravity and is connected to the first shell element (10), so that a space (13) which carries cooling fluid (8) and covers the outlet openings (11) is defined between the first shell element (10) and the second shell element (12), characterized in that the second shell element (12) has at least one outlet opening (19) on a section (18) extending in the radial direction, by means of which cooling fluid (8) can be applied to busbars (20) connected to the winding head (17).

Stator (1) after Claim 1 , characterized in that the second shell element (12) has a connection (14) for a hydraulic line for supplying cooling fluid (8), wherein preferably an orifice (36) is further formed in and/or on the connection (14) for reducing the flow cross-section.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first shell element (10) projects beyond the stator body (3) in the axial direction at least on one side and has outlet openings (16) in the section (15) projecting beyond the stator body (3) in the axial direction, by means of which a winding head (17) of the stator windings (6) located below the outlet openings (16) in the direction of gravity can be supplied with cooling fluid (8).

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first shell element (10) and the second shell element (12) are connected to one another by means of a positive connection, in particular a snap connection.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first shell element (10) and/or the second shell element (12) are/is produced by means of a plastic injection molding process.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the stator body (3) has at least two fastening openings (23) running axially through the stator body (3) and the first shell element (10) has at its distal ends in the circumferential direction a through opening (21) aligned with a fastening opening (23), wherein the fastening openings (23) and the through openings (21) are each penetrated by a pin-like fastening means (22) and by means of which the first shell element (10) can be fixed to the stator body (3) and the stator body (3) can be fixed in a motor housing (24).

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the outlet openings (11) are arranged along an axially extending straight line.

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the section (15) of the first shell element (10) projecting in the axial direction beyond the stator body (3), an outlet opening (25) is arranged on a section (26) extending in the radial direction, by means of which the busbars (20) connected to the winding head (17) can be supplied with cooling fluid (8).

Stator (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second shell element (12) has two parallel, arc-shaped channel sections (27) which are hydraulically connected by at least one axially extending channel section (28) are connected to each other.