DE102022124841A1 - Component for an electric machine - Google Patents

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DE102022124841A1 DE102022124841.0A DE102022124841A DE102022124841A1 DE 102022124841 A1 DE102022124841 A1 DE 102022124841A1 DE 102022124841 A DE102022124841 A DE 102022124841A DE 102022124841 A1 DE102022124841 A1 DE 102022124841A1
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Lars Wetterau
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Elektromaschine, das einen metallischen Tragekörper (4) mit mehreren Nuten (6) aufweist, wobei in jeder Nut (6) ein Aufnahmekörper (8a) mit mindestens einem Hauptkanal (10a) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Hauptkanal (10a) einen Leiterkanal (14) und mindestens einen Kühlkanal (16a) aufweist, wobei der Leiterkanal (14) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (12) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Kühlkanal (16a) zum Transport eines Kühlmediums ausgebildet ist.The invention relates to a component for an electric machine, which has a metal support body (4) with a plurality of grooves (6), a receiving body (8a) with at least one main channel (10a) being arranged in each groove (6), the at least one The main channel (10a) has a conductor channel (14) and at least one cooling channel (16a), the conductor channel (14) being designed to accommodate an electrical conductor (12), the at least one cooling channel (16a) being designed to transport a cooling medium.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil für eine Elektromaschine und eine Elektromaschine.The invention relates to a component for an electric machine and an electric machine.

Eine Elektromaschine weist üblicherweise ein Bauteil mit Nuten auf, durch die elektrische Leiter geführt sind.An electric machine usually has a component with grooves through which electrical conductors are guided.

Die Druckschrift DE 10 2019 008 668 A1 beschreibt eine Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine mit einer separaten Kühleinrichtung.The publication DE 10 2019 008 668 A1 describes a stator device for an electrical machine with a separate cooling device.

Eine Komponente einer elektrischen Maschine ist aus der Druckschrift DE 10 2019 217 464 A1 bekannt.A component of an electrical machine is from the publication DE 10 2019 217 464 A1 known.

Die Druckschrift DE 25 03 428 A1 beschreibt eine supraleitende Erregerwicklung für den Läufer eines Turbogenerators.The publication DE 25 03 428 A1 describes a superconducting field winding for the rotor of a turbo generator.

Vor diesem Hintergrund war es eine Aufgabe, eine Elektromaschine geeignet mit elektrischen Leitern auszustatten.Against this background, it was a task to equip an electric machine with electrical conductors.

Diese Aufgabe wird durch ein Bauteil und eine Elektromaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen des Bauteils und der Elektromaschine gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.This task is solved by a component and an electric machine with the features of the independent patent claims. Embodiments of the component and the electric machine emerge from the dependent claims and the description.

Das erfindungsgemäße Bauteil ist für eine Elektromaschine ausgebildet bzw. vorgesehen. Das Bauteil weist einen metallischen Tragekörper mit mehreren Nuten auf. Dabei ist in jeder Nut ein Aufnahmekörper bzw. ein Isolationsmaterial bzw. ein mit elektrisch isolierendem Material gebildeter Tragekörper mit mindestens einem Hauptkanal, in der Regel mit mehreren Hauptkanälen bzw. Hauptkammern, anzuordnen, anordenbar und/oder angeordnet, wobei der mindestens eine bzw. jeder Hauptkanal einen einzigen Leiterkanal bzw. eine einzige Leiterkammer und mindestens einen Kühlkanal bzw. mindestens eine Kühlkammer aufweist bzw. umfasst. Der Hauptkanal und somit der Leiterkanal und der mindestens eine Kühlkanal sind von einer Wand, üblicherweise einer Innenwand, des Aufnahmekörpers umschlossen bzw. umhüllt, wobei der Leiterkanal und der mindestens eine Kühlkanal innerhalb des Hauptkanals bzw. der Wand unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist der lediglich eine Leiterkanal des mindestens einen bzw. jeweiligen Hauptkanals zur Aufnahme eines einzigen bzw. lediglich eines elektrischen Leiters, üblicherweise eines metallischen Drahts, ausgebildet, wobei der mindestens eine Kühlkanal zum Transport eines Kühlmediums ausgebildet ist.The component according to the invention is designed or intended for an electric machine. The component has a metallic support body with several grooves. In each groove, a receiving body or an insulating material or a support body formed with electrically insulating material with at least one main channel, usually with several main channels or main chambers, is to be arranged, can be arranged and / or arranged, the at least one or each Main channel has or comprises a single conductor channel or a single conductor chamber and at least one cooling channel or at least one cooling chamber. The main channel and thus the conductor channel and the at least one cooling channel are enclosed or encased by a wall, usually an inner wall, of the receiving body, with the conductor channel and the at least one cooling channel being arranged directly next to one another within the main channel or the wall. The only one conductor channel of the at least one or respective main channel is designed to accommodate a single or only one electrical conductor, usually a metallic wire, with the at least one cooling channel being designed to transport a cooling medium.

In Ausgestaltung ist der Leiterkanal komplett mit dem bspw. aus Kupfer gebildeten elektrisch leitenden metallischen Leiter durchsetzt. Außerdem weist der mindestens eine Hauptkanal im Profil einen Hauptquerschnitt mit einer Hauptquerschnittsfläche auf, wobei der Leiterkanal einen Leiterquerschnitt mit einer Leiterquerschnittsfläche und der mindestens eine Kühlkanal einen Kühlquerschnitt mit einer Kühlquerschnittsfläche aufweist. Der Leiterkanal und der einzige darin aufgenommene elektrische Leiter weisen im Profil denselben Leiterquerschnitt mit derselben Leiterquerschnittsfläche auf, wobei die Leiterquerschnitte des Leiterkanals und des Leiters deckungsgleich sind. Der Leiterquerschnitt bzw. die Leiterquerschnittsfläche und der mindestens eine Kühlquerschnitt bzw. die mindestens eine Kühlquerschnittsfläche bilden den zusammenhängenden Hauptquerschnitt bzw. die zusammenhängende Hauptquerschnittsfläche und sind von der Wand umschlossen.In one embodiment, the conductor channel is completely interspersed with the electrically conductive metallic conductor made, for example, from copper. In addition, the at least one main channel has a main cross-section in profile with a main cross-sectional area, the conductor channel having a conductor cross-section with a conductor cross-sectional area and the at least one cooling channel having a cooling cross-section with a cooling cross-sectional area. The conductor channel and the only electrical conductor accommodated therein have the same conductor cross-section in profile with the same conductor cross-sectional area, the conductor cross-sections of the conductor channel and the conductor being congruent. The conductor cross-section or the conductor cross-sectional area and the at least one cooling cross-section or the at least one cooling cross-sectional area form the coherent main cross-section or the coherent main cross-sectional area and are enclosed by the wall.

Der Leiterquerschnitt des jeweiligen Hauptkanals und der Leiterquerschnitt des Leiters weisen jeweils ein deckungsgleiches Profil auf, wobei ein umlaufender Rand des Profils des Leiterkanals bzw. des Leiters mindestens eine Ecke aufweist, wobei eine Form des Rands einer Form der Wand des Aufnahmekörpers entspricht, die den Hauptkanal umschließt bzw. umhüllt. Dabei ist es möglich, dass die mindestens eine Ecke des jeweiligen Leiterquerschnitts aus zwei unter einem Winkel aufeinander zulaufenden geraden Seiten bzw. Außenseiten gebildet ist, wobei die mindestens eine Ecke eine scharfe und/oder spitze Kontur aufweist oder abgerundet bzw. gebogen ist. Außerdem ist es möglich, dass der Rand des Profils des Leiterquerschnitts des Leiterkanals und des Leiters mehrere, bspw. drei, vier oder n, Ecken aufweist, wobei ein bspw. viereckiger Leiterkanal bzw. Leiter rechteckig, etwa quadratisch, ausgebildet sein kann.The conductor cross section of the respective main channel and the conductor cross section of the conductor each have a congruent profile, with a circumferential edge of the profile of the conductor channel or of the conductor having at least one corner, a shape of the edge corresponding to a shape of the wall of the receiving body which forms the main channel encloses or envelops. It is possible for the at least one corner of the respective conductor cross section to be formed from two straight sides or outer sides that converge at an angle, with the at least one corner having a sharp and/or pointed contour or being rounded or curved. In addition, it is possible for the edge of the profile of the conductor cross section of the conductor channel and the conductor to have several, for example three, four or n, corners, whereby an, for example, square conductor channel or conductor can be rectangular, for example square.

Der mindestens eine Kühlkanal weist einen Kühlquerschnitt mit einer Kühlquerschnittsfläche auf, wobei der mindestens eine Kühlkanal an dem Rand des Leiterkanals direkt neben dem einen Leiterkanal angeordnet ist, wobei ein Rand eines Profils des mindestens einen Kühlkanals zumindest abschnittsweise bzw. teilweise gebogen bzw. abgerundet und/oder gerade ist und ggf. mindestens eine Ecke aufweist, die eine scharfe und/oder spitze Kontur aufweist oder abgerundet bzw. gebogen ist.The at least one cooling channel has a cooling cross-section with a cooling cross-sectional area, the at least one cooling channel being arranged on the edge of the conductor channel directly next to the one conductor channel, an edge of a profile of the at least one cooling channel being at least partially or partially curved or rounded and/or or is straight and possibly has at least one corner that has a sharp and/or pointed contour or is rounded or curved.

In Ausgestaltung ist der metallische Tragekörper als Blechpaket mit mehreren Nuten ausgebildet, die ihn durchqueren. Weiterhin ist der Aufnahmekörper aus extrudiertem Kunststoff gebildet. In weiterer Ausgestaltung ist das Bauteil für eine fremderregte Elektromaschine ausgebildet. Ferner ist das Bauteil rotationssymmetrisch ausgebildet und/oder umschließt eine üblicherweise zentrale Achse, wobei das Bauteil als Rotor oder Stator der Elektromaschine ausgebildet ist. Jeder Hauptkanal, jeder Leiterkanal und jeder Kühlkanal ist zu der Achse üblicherweise parallel angeordnet bzw. orientiert.In one embodiment, the metallic support body is designed as a laminated core with several grooves that run through it. Furthermore, the receiving body is made of extruded plastic. In a further embodiment, the component is designed for an externally excited electric machine. Furthermore, the component is designed to be rotationally symmetrical and/or encloses a usually central axis, wherein the component is designed as a rotor or stator of the electric machine. Each main channel, each conductor channel and each cooling channel is usually arranged or oriented parallel to the axis.

Der Aufnahmekörper aus Kunststoff kann als Kunststoffteil bezeichnet werden, wobei der Aufnahmekörper als extrudiertes und/oder gefügtes Kunststoffteil gefertigt und/oder hergestellt werden kann. Der Aufnahmekörper kann ebenso auch als Spritzgussteil ausgebildet sein, wobei zum Herstellen desselben Form- bzw. Auszugsschrägen verwendet werden, mit denen der Aufnahmekörper bzw. das Spritzgussteil unter einem Winkel, der von einem rechten Winkel abweicht, entsprechend geformt werden kann. Dabei ist möglich, dass für den Aufnahmekörper bzw. das Spritzgussteil Außenseiten bereitgestellt werden, die zueinander unter einem Winkel größer oder kleiner 90° orientiert sind, wobei er bzw. es an eine Form einer Nut, in der er bzw. es anzuordnen ist, angepasst wird. In ein extrudiertes Kunststoffteil als Aufnahmekörper werden in der Regel geradlinige Hauptkanäle eingefügt, die parallel zur Achse verlaufen. In ein Spritzgussteil als Aufnahmekörper können auch schiefe und/oder verwobene Hauptkanäle eingefügt werden, die unter einem spitzen Winkel schräg bzw. schief zu der Achse orientiert sein können.The receiving body made of plastic can be referred to as a plastic part, wherein the receiving body can be manufactured and/or manufactured as an extruded and/or joined plastic part. The receiving body can also be designed as an injection-molded part, with molding or extension bevels being used to produce the same, with which the receiving body or the injection-molded part can be shaped accordingly at an angle that deviates from a right angle. It is possible for the receiving body or the injection molded part to be provided with outer sides that are oriented to one another at an angle greater than or less than 90°, whereby it is adapted to a shape of a groove in which it is to be arranged becomes. Straight main channels that run parallel to the axis are usually inserted into an extruded plastic part as a receiving body. Oblique and/or interwoven main channels can also be inserted into an injection molded part as a receiving body, which can be oriented obliquely or obliquely to the axis at an acute angle.

Die erfindungsgemäße Elektromaschine weist mindestens ein voranstehend beschriebenes Bauteil auf. Dieses mindestens eine Bauteil ist als Rotor und/oder als Stator ausgebildet bzw. zu bezeichnen.The electric machine according to the invention has at least one component as described above. This at least one component is designed or referred to as a rotor and/or a stator.

Weiterhin ist die Elektromaschine für ein Fahrzeug, bspw. für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen und in dieses installierbar, wobei sie weiterhin zum Antreiben und/oder Fortbewegen dieses Fahrzeugs ausgebildet ist.Furthermore, the electric machine is intended for a vehicle, for example a motor vehicle, and can be installed in this, and is further designed to drive and/or move this vehicle.

In Ausgestaltung ist der Aufnahmekörper als extrudierte Nutgrundisolation zur Fixierung und direkten Kühlung der Leiter in der fremderregten Synchronmaschine ausgebildet bzw. zu bezeichnen. Jeder direkt zu kühlende Leiter ist üblicherweise als Profilleiter mit der mindestens einen Ecke an seinem Rand ausgebildet und unterscheidet sich somit von einem Runddraht. Dieser als eckiger Profilleiter ausgebildete Leiter kann wegen der mindestens einen Ecke in dem hierfür vorgesehenen Leiterkanal innerhalb des Hauptkanals eindeutig platziert werden, wobei sich mehr Gestaltungsmöglichkeiten ergeben. Der eckige Leiter bzw. ein entsprechender eckiger Draht ist und/oder wird zum bzw. beim Herstellen des Bauteils in den und/oder durch den hierfür vorgesehenen Leiterkanal und somit in und/oder durch den Hauptkanal gesteckt, weil er im Gegensatz zu einem runden Leiter großserientechnisch nicht gewickelt werden kann.In one embodiment, the receiving body is designed or can be referred to as extruded groove base insulation for fixing and directly cooling the conductors in the externally excited synchronous machine. Each conductor to be cooled directly is usually designed as a profile conductor with at least one corner on its edge and therefore differs from a round wire. This conductor, which is designed as a square profile conductor, can be clearly placed within the main channel because of the at least one corner in the conductor channel provided for this purpose, which results in more design options. The square conductor or a corresponding square wire is and/or is inserted into and/or through the conductor channel provided for this purpose and thus into and/or through the main channel when producing the component, because in contrast to a round conductor cannot be wound in large-scale production.

Der bspw. als extrudiertes Kunststoffteil ausgebildete Aufnahmekörper ist dazu ausgebildet, die Leiter bzw. Drähte mechanisch an Ort und Stelle, also in der Nut, mechanisch zu halten und/oder zu fixieren. Dies ist bereits bei der Herstellung bzw. einer Montage des Bauteils und auch während eines Betriebs der Elektromaschine möglich, wenn das Bauteil bei hohen Drehzahlen rotiert, wobei auf das Bauteil und die Leiter hohe Zentripetalkräfte wirken. Der aus Kunststoff gebildete Aufnahmekörper ist dazu ausgebildet, die darin angeordneten Leiter gegen das Blechpaket elektrisch zu isolieren.The receiving body, which is designed, for example, as an extruded plastic part, is designed to mechanically hold and/or fix the conductors or wires in place, i.e. in the groove. This is possible during production or assembly of the component and also during operation of the electric machine when the component rotates at high speeds, with high centripetal forces acting on the component and the conductors. The receiving body made of plastic is designed to electrically insulate the conductors arranged therein from the laminated core.

Beim Betrieb der bspw. fremderregten Synchronmaschine wird bzw. ist durch die Kühlkanäle das Kühlmedium, bspw. eine Kühlflüssigkeit, geleitet bzw. zu leiten, wobei mit ihm ein jeweiliger Leiter thermisch direkt gekühlt wird bzw. zu kühlen ist, da sich das Kühlmedium, das durch den mindestens einen Kühlkanal strömt, in direktem Kontakt mit dem unmittelbar benachbarten Leiter befindet. Somit ist die Elektromaschine in der Lage, eine deutlich erhöhte Dauerleistung umzusetzen.When operating the, for example, externally excited synchronous machine, the cooling medium, for example a cooling liquid, is or is to be conducted through the cooling channels, with a respective conductor being or is to be cooled thermally directly, since the cooling medium flows through the at least one cooling channel, is in direct contact with the immediately adjacent conductor. This means that the electric machine is able to implement a significantly increased continuous output.

Bei der bspw. als fremderregte Synchronmaschine (FSM) ausgebildeten Elektromaschine kann auf Permanentmagneten mit seltenen Erden verzichtet werden. Aufgrund der direkten Kühlung kann sie auch bei einer gleichbleibend andauernden Belastung betrieben werden, wobei mit ihr, auch im Vergleich zu einer permanenterregten Synchronmaschine (PSM), eine hohe Dauerleistung erreicht werden kann. Eine Wärme der Elektromaschine entsteht beim Betrieb in deren Wicklungen und somit in den Leitern, die von dem Kühlmedium nun direkt abgeführt werden kann.In the case of the electric machine designed, for example, as a separately excited synchronous machine (FSM), permanent magnets with rare earths can be dispensed with. Due to the direct cooling, it can also be operated under a constant load, whereby a high continuous output can be achieved, even in comparison to a permanent magnet synchronous machine (PSM). During operation, heat from the electric machine is generated in its windings and thus in the conductors, which can now be dissipated directly by the cooling medium.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben.

  • 1a, 1b, 1c, 1d, 1e zeigen in schematischer Darstellung eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils und Details dieses Bauteils für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromaschine.
  • 2a, 2b, 2c zeigen in schematischer Darstellung Details von weiteren Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bauteils.
The invention is shown schematically using embodiments in the drawing and is described schematically and in detail with reference to the drawing.
  • 1a , 1b , 1c , 1d , 1e show a schematic representation of an embodiment of the component according to the invention and details of this component for an embodiment of the electric machine according to the invention.
  • 2a , 2 B , 2c show a schematic representation of details of further embodiments of the component according to the invention.

Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben. Gleichen Bezugszeichen sind dieselben Komponenten zugeordnet.The characters are described coherently and comprehensively. The same components are assigned to the same reference numbers.

Die in 1c schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils 2 weist einen rotationssymmetrischen Tragekörper 4 auf, der hier als Blechpaket ausgebildet ist. Dabei sind in dem Tragekörper 4 hier um eine zentrale Achse des Tragekörpers 4 herum mehrere, hier sechs, Nuten 6 regelmäßig verteilt angeordnet. Dabei ist hier in jeder Nut 6 eine erste Variante eines Aufnahmekörpers 8a angeordnet, wobei jeder Aufnahmekörper 8a als gefügtes, hier bspw. extrudiertes, Kunststoffteil ausgebildet ist.In the 1c Schematically illustrated embodiment of the component 2 according to the invention has a rotationally symmetrical support body 4, which is designed here as a laminated core. In this case, several, here six, grooves 6 are arranged in a regularly distributed manner in the support body 4 around a central axis of the support body 4. A first variant of a receiving body 8a is arranged here in each groove 6, each receiving body 8a being designed as a joined, here for example extruded, plastic part.

Details zu diesem Aufnahmekörper 8a sind aus den 1d und 1e schematisch dargestellt. Jeder Aufnahmekörper 8a weist eine Vielzahl an darin integrierten Hauptkanälen 10a auf, die parallel zur zentralen Achse des Tragekörpers 4 orientiert sind. Dabei weist jeder Hauptkanal 10a einen Leiterkanal 14 und einen Kühlkanal 16a auf, wobei der Hauptkanal 10a in den Leiterkanal 14 und den Kühlkanal 16a aufgeteilt und/oder unterteilt ist. Dabei weist der Leiterkanal 14 hier ein rechteckiges Profil und/oder einen rechteckigen Rand mit abgerundeten Ecken auf, wobei an jeder Ecke zwei zueinander rechtwinklig orientierte Seiten des Rands aufeinander stoßen. An bzw. entlang einer einzigen Seite des Rands des Leiterkanals 14 ist der hier einzige Kühlkanal 16a angeordnet, wobei der Leiter- und Kühlkanal 14, 16a unmittelbar aneinander grenzen und/oder miteinander verbunden sind. Der Kühlkanal 16a weist einen gebogenen, hier halbellipsenförmigen, Rand auf, der unmittelbar an zwei Abschnitte der Seite des Rands des Leiterkanals 14 anschließt und/oder in diese übergeht.Details about this receiving body 8a are from the 1d and 1e shown schematically. Each receiving body 8a has a plurality of main channels 10a integrated therein, which are oriented parallel to the central axis of the supporting body 4. Each main channel 10a has a conductor channel 14 and a cooling channel 16a, with the main channel 10a being divided and/or subdivided into the conductor channel 14 and the cooling channel 16a. The conductor channel 14 here has a rectangular profile and/or a rectangular edge with rounded corners, with two sides of the edge that are oriented at right angles to one another at each corner abutting one another. The only cooling channel 16a here is arranged on or along a single side of the edge of the conductor channel 14, with the conductor and cooling channels 14, 16a directly adjoining one another and/or being connected to one another. The cooling channel 16a has a curved, here semi-elliptical, edge which directly adjoins and/or merges into two sections of the side of the edge of the conductor channel 14.

Weiterhin ist hier nur innerhalb des Leiterkanals 14 bzw. in dem Leiterkanal 14 eines jeweiligen Hauptkanals 10a ein einziger Leiter 12 angeordnet, der dasselbe Profil mit demselben Rand wie der Leiterkanal 14 aufweist, in welchem er sich befindet und den er komplett ausfüllt, wobei der hier profilierte Leiter 12 den Hauptkanal 10a lediglich bis auf den Kühlkanal 16a ausfüllt, wobei der Kühlkanal 16a in dem Hauptkanal 10a entsprechend frei und für ein üblicherweise flüssiges Kühlmedium durchlässig bleibt bzw. ist.Furthermore, only within the conductor channel 14 or in the conductor channel 14 of a respective main channel 10a is a single conductor 12 arranged, which has the same profile with the same edge as the conductor channel 14 in which it is located and which it completely fills, wherein the conductor 12 profiled here only fills the main channel 10a up to the cooling channel 16a, wherein the cooling channel 16a in the main channel 10a remains correspondingly free and permeable to a usually liquid cooling medium.

Die erste Variante des Aufnahmekörpers 8a ist in 1a allein schematisch dargestellt. In 1b ist der Aufnahmekörper 8a mit einem Teil einer Wicklung 9 aus Leitern 12 schematisch dargestellt, die durch Hauptkanäle 10a des Aufnahmekörpers 8a geführt sind.The first variant of the receiving body 8a is in 1a only shown schematically. In 1b the receiving body 8a is schematically shown with a part of a winding 9 made of conductors 12, which are guided through main channels 10a of the receiving body 8a.

In 2a ist eine zweite Variante eines Hauptkanals 10b für eine zweite und/oder in einer zweiten Variante eines Aufnahmekörpers 8b für eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils schematisch dargestellt. In 2b ist eine dritte Variante eines Hauptkanals 10c für eine dritte und/oder in einer dritten Variante eines Aufnahmekörpers 8c für eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils schematisch dargestellt. In 2c ist ein vierte Variante eines Hauptkanals 10d für eine vierte und/oder in einer vierten Variante eines Aufnahmekörpers 8d für eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bauteils schematisch dargestellt.In 2a a second variant of a main channel 10b for a second and/or in a second variant of a receiving body 8b for a second embodiment of the component according to the invention is shown schematically. In 2 B a third variant of a main channel 10c for a third and/or in a third variant of a receiving body 8c for a third embodiment of the component according to the invention is shown schematically. In 2c a fourth variant of a main channel 10d for a fourth and/or in a fourth variant of a receiving body 8d for a fourth embodiment of the component according to the invention is shown schematically.

Sämtliche Varianten des Hauptkanals 10b, 10c, 10d umfassen hier jeweils einen im Profil rechteckigen Leiterkanal 14 und vier Kühlkanäle 16b, 16c, 16d, die an einem rechteckigen Rand des jeweiligen Leiterkanals 14 und/oder um dessen Rand herum unterschiedlich verteilt angeordnet sind. Auch hier ist nur innerhalb des Leiterkanals 14 bzw. in dem Leiterkanal 14 eines jeweiligen Hauptkanals 10b, 10c, 10d ein einziger Leiter 12 mit rechteckigem Profil und/oder Rand angeordnet, der dasselbe Profil mit demselben Rand wie der Leiterkanal 14 aufweist, in dem er sich befindet und den er komplett ausfüllt, wobei die jeweils vier Kühlkanäle 16b, 16c, 16d in dem jeweiligen Hauptkanal 10b, 10c, 10d für ein üblicherweise flüssiges Kühlmedium durchlässig bleiben bzw. frei sind.All variants of the main channel 10b, 10c, 10d here each include a conductor channel 14 with a rectangular profile and four cooling channels 16b, 16c, 16d, which are arranged differently distributed on a rectangular edge of the respective conductor channel 14 and/or around its edge. Here too, a single conductor 12 with a rectangular profile and/or edge is arranged only within the conductor channel 14 or in the conductor channel 14 of a respective main channel 10b, 10c, 10d, which has the same profile with the same edge as the conductor channel 14 in which it is located and which it completely fills, with the four cooling channels 16b, 16c, 16d in the respective main channel 10b, 10c, 10d remaining permeable or free for a usually liquid cooling medium.

Bei der zweiten Variante des Hauptkanals 10b in der zweiten Variante des Aufnahmekörpers 8b ist an jeder der vier Ecken des Leiterkanals 14 bzw. seines Rands ein Kühlkanal 16b angeordnet, der hier einen dreiviertelkreisförmigen Rand aufweist, der unmittelbar an zwei Abschnitte von zueinander rechtwinklig angeordneten Seiten des Rands des Leiterkanals 14 anschließt und/oder in diese übergeht.In the second variant of the main channel 10b in the second variant of the receiving body 8b, a cooling channel 16b is arranged at each of the four corners of the conductor channel 14 or its edge, which here has a three-quarter circle-shaped edge which is directly adjacent to two sections of sides of the conductor channel 14 arranged at right angles to one another Edge of the conductor channel 14 connects and / or merges into it.

Bei der dritten Variante des Hauptkanals 10c in der dritten Variante des Aufnahmekörpers 8c ist an jeder der vier Seiten des Leiterkanals 14 bzw. seines Rands ein Kühlkanal 16c angeordnet, der hier einen halbkreisförmigen Rand aufweist, der unmittelbar an zwei Abschnitte einer Seite des Rands des Leiterkanals 14 anschließt und/oder in diese übergeht.In the third variant of the main channel 10c in the third variant of the receiving body 8c, a cooling channel 16c is arranged on each of the four sides of the conductor channel 14 or its edge, which here has a semicircular edge which is directly on two sections of one side of the edge of the conductor channel 14 connects and/or merges into it.

Bei der vierten Variante des Hauptkanals 10d in der vierten Variante des Aufnahmekörpers 8d ist an jeder der vier Ecken des Leiterkanals 14 bzw. seines Rands ein Kühlkanal 16d angeordnet, der unmittelbar an zwei Abschnitte von zueinander rechtwinklig angeordneten Seiten des Rands des Leiterkanals 14 anschließt und/oder in diese übergeht. Dabei umschließt der Kühlkanal 16d einen ersten Abschnitt einer ersten der beiden Seiten, einen zweiten Abschnitt einer zweiten der beiden Seiten und die Ecke zwischen den beiden Seiten, wobei die beiden Abschnitte unterschiedlich lang sind, wobei sich ein längerer der beiden Abschnitte entlang einer längeren der beiden Seiten und ein kürzerer der beiden Abschnitte entlang einer kürzeren der beiden Seiten erstreckt.In the fourth variant of the main channel 10d in the fourth variant of the receiving body 8d, a cooling channel 16d is arranged at each of the four corners of the conductor channel 14 or its edge, which directly adjoins two sections of mutually perpendicular sides of the edge of the conductor channel 14 and / or merges into it. The cooling channel 16d encloses a first section of a first of the two sides, a second section of a second of the two sides and the corner between the two sides, the two sections being of different lengths, with one longer of the two sections extends along a longer of the two sides and a shorter of the two sections extends along a shorter of the two sides.

Es ist vorgesehen, dass jede Ausführungsform des Bauteils 2 mit mehreren jeweiligen Varianten des Aufnahmekörpers 8a, 8b, 8c, 8d, die in Nuten 6 von einem Tragekörper 4 eines jeweiligen Bauteils angeordnet sind, für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektromaschine ausgebildet sind. Dabei ist das Bauteil 2 bspw. als Rotor der Elektromaschine ausgebildet, der sich bei einem Betrieb der Elektromaschine um die beschriebene zentrale Achse des Tragekörpers 4 relativ zu einem Stator als einem weiteren Bauteil der Elektromaschine dreht, wobei ein derartiger Rotor innerhalb einer zylinderförmigen Öffnung eines derartigen Stators angeordnet sein kann.It is envisaged that each embodiment of the component 2 is designed with several respective variants of the receiving body 8a, 8b, 8c, 8d, which are arranged in grooves 6 of a support body 4 of a respective component, for an embodiment of the electric machine according to the invention. The component 2 is designed, for example, as a rotor of the electric machine, which rotates during operation of the electric machine about the described central axis of the support body 4 relative to a stator as a further component of the electric machine, such a rotor within a cylindrical opening of such Stator can be arranged.

Außerdem fließt beim Betrieb der Elektromaschine durch die Leiter 12 elektrischer Strom und/oder wird durch diese geleitet. Dabei ist für den bzw. beim Betrieb der Elektromaschine vorgesehen, dass durch jeweils einen Kühlkanal 16a, 16b, 16c, 16d innerhalb eines jeweiligen Hauptkanals 10a, 10b, 10c, 10d das Kühlmedium strömt und/oder geleitet wird. Da der jeweilige Kühlkanal 16a, 16b, 16c, 16d innerhalb des jeweiligen Hauptkanals 10a, 10b, 10c, 10d unmittelbar an den Leiterkanal 14 des Hauptkanals 10a, 10b, 10c, 10d anschließt und/oder an diesen grenzt, wobei in dem Leiterkanal 14 der Leiter 12 angeordnet ist, wird der Leiter 12 von und/oder mit dem daran vorbeifließenden und/oder -strömenden Kühlmedium direkt bzw. unmittelbar gekühlt. Dabei ist es möglich, dass sich der elektrisch leitfähige metallische Leiter 12, ggf. eine Schutzhülle, die den Leiter 12 umschließt, und das Kühlmedium in direktem Kontakt befinden, wobei es möglich ist, dass diese bspw. aus einem Kunststoff gebildete und/oder bestehende Schutzhülle elektrisch isolierend und/oder gegenüber dem Kühlmedium chemisch resistent ist und somit den von ihr umhüllten Leiter 12 bzw. einen entsprechenden Draht vor Korrosion schützen kann. Hierzu wird auch auf 1d verwiesen, die zeigt, dass einige Kühlkanäle 16a einiger Hauptkanäle 10a bzw. Kühlquerschnitte dieser Kühlkanäle 16a mit dem Kühlmedium gefüllt sind, wobei eine jeweilige Menge an Kühlmedium innerhalb eines jeweiligen Kühlkanals 16a abhängig von einem jeweiligen Betriebszustand, bspw. einer Drehzahl, des rotierenden Bauteils 2 variiert, wobei jeweilige Kühlkanäle 16a, je nach Betriebszustand, gar nicht, teilweise oder vollständig mit dem Kühlmedium gefüllt sein können.In addition, during operation of the electric machine, electrical current flows through the conductors 12 and/or is conducted through them. It is intended for or during operation of the electric machine that the cooling medium flows and/or is guided through a respective cooling channel 16a, 16b, 16c, 16d within a respective main channel 10a, 10b, 10c, 10d. Since the respective cooling channel 16a, 16b, 16c, 16d within the respective main channel 10a, 10b, 10c, 10d directly adjoins and/or borders on the conductor channel 14 of the main channel 10a, 10b, 10c, 10d, in the conductor channel 14 the Conductor 12 is arranged, the conductor 12 is cooled directly or immediately by and/or with the cooling medium flowing past it. It is possible for the electrically conductive metallic conductor 12, possibly a protective cover that encloses the conductor 12, and the cooling medium to be in direct contact, it being possible for these to be formed and/or made of a plastic, for example Protective cover is electrically insulating and / or chemically resistant to the cooling medium and can therefore protect the conductor 12 or a corresponding wire covered by it from corrosion. This is also discussed 1d referenced, which shows that some cooling channels 16a of some main channels 10a or cooling cross sections of these cooling channels 16a are filled with the cooling medium, with a respective amount of cooling medium within a respective cooling channel 16a depending on a respective operating state, for example a speed, of the rotating component 2 varies, with respective cooling channels 16a, depending on the operating state, not being filled at all, partially or completely with the cooling medium.

BEZUGSZEICHEN:REFERENCE SYMBOLS:

22
BauteilComponent
44
Tragekörpercarrying body
66
NutNut
8a, 8b, 8c, 8d8a, 8b, 8c, 8d
Aufnahmekörperreceiving body
99
WicklungWinding
10a, 10b, 10c, 10d10a, 10b, 10c, 10d
HauptkanalMain channel
1212
LeiterDirector
1414
LeiterkanalLadder channel
16a, 16b, 16c, 16d16a, 16b, 16c, 16d
KühlkanalCooling channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102019008668 A1 [0003]DE 102019008668 A1 [0003]
  • DE 102019217464 A1 [0004]DE 102019217464 A1 [0004]
  • DE 2503428 A1 [0005]DE 2503428 A1 [0005]

Claims (9)

Bauteil für eine Elektromaschine, das einen metallischen Tragekörper (4) mit mehreren Nuten (6) aufweist, wobei in jeder Nut (6) ein Aufnahmekörper (8a, 8b, 8c, 8d) mit mindestens einem Hauptkanal (10a, 10b, 10c, 10d) angeordnet ist, wobei der mindestens eine Hauptkanal (10a, 10b, 10c, 10d) einen Leiterkanal (14) und mindestens einen Kühlkanal (16a, 16b, 16c, 16d) aufweist, wobei der Leiterkanal (14) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (12) ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Kühlkanal (16a, 16b, 16c, 16d) zum Transport eines Kühlmediums ausgebildet ist.Component for an electric machine, which has a metallic support body (4) with a plurality of grooves (6), with a receiving body (8a, 8b, 8c, 8d) with at least one main channel (10a, 10b, 10c, 10d) in each groove (6). ) is arranged, wherein the at least one main channel (10a, 10b, 10c, 10d) has a conductor channel (14) and at least one cooling channel (16a, 16b, 16c, 16d), the conductor channel (14) being used to accommodate an electrical conductor ( 12), wherein the at least one cooling channel (16a, 16b, 16c, 16d) is designed to transport a cooling medium. Bauteil nach Anspruch 1, bei dem ein Leiterquerschnitt des Leiterkanals (14) des mindestens einen Hauptkanals (10a, 10b, 10c, 10d) und ein Leiterquerschnitt des Leiters (12) jeweils ein Profil aufweisen, wobei ein Rand des jeweiligen Profils mindestens eine Ecke aufweist.Component according to Claim 1 , in which a conductor cross-section of the conductor channel (14) of the at least one main channel (10a, 10b, 10c, 10d) and a conductor cross-section of the conductor (12) each have a profile, wherein an edge of the respective profile has at least one corner. Bauteil nach Anspruch 2, bei dem die mindestens eine Ecke aus zwei unter einem Winkel aufeinander zulaufenden Geraden gebildet ist, wobei die mindestens eine Ecke eine scharfe Kontur aufweist oder gebogen ist.Component according to Claim 2 , in which the at least one corner is formed from two straight lines converging at an angle, the at least one corner having a sharp contour or being curved. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Rand des Profils des Leiterquerschnitts des Leiterkanals (14) und des Leiters (12) mehrere, bspw. vier, Ecken aufweist.Component according to Claim 2 or 3 , in which the edge of the profile of the conductor cross section of the conductor channel (14) and the conductor (12) has several, for example four, corners. Bauteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem der mindestens eine Kühlkanal (16a, 16b, 16c, 16d) an dem Rand des Leiterkanals (14) angeordnet ist, wobei ein Rand des mindestens einen Kühlkanals (16a, 16b, 16c, 16d) zumindest abschnittsweise gebogen ist.Component according to one of the Claims 2 until 4 , in which the at least one cooling channel (16a, 16b, 16c, 16d) is arranged on the edge of the conductor channel (14), an edge of the at least one cooling channel (16a, 16b, 16c, 16d) being bent at least in sections. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der metallische Tragekörper (4) als Blechpaket mit mehreren Nuten (6) ausgebildet ist.Component according to one of the preceding claims, in which the metallic support body (4) is designed as a laminated core with several grooves (6). Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Aufnahmekörper (8a, 8b, 8c, 8d) aus extrudiertem Kunststoff gebildet ist.Component according to one of the preceding claims, in which the receiving body (8a, 8b, 8c, 8d) is made of extruded plastic. Bauteil nach einem der voranstehenden Ansprüche für eine fremderregte Elektromaschine.Component according to one of the preceding claims for an externally excited electric machine. Elektromaschine, die mindestens ein Bauteil (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufweist.Electric machine which has at least one component (2) according to one of the preceding claims.
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