DE102022209904A1 - Electric machine with optimized cooling system - Google Patents

Electric machine with optimized cooling system Download PDF

Info

Publication number
DE102022209904A1
DE102022209904A1 DE102022209904.4A DE102022209904A DE102022209904A1 DE 102022209904 A1 DE102022209904 A1 DE 102022209904A1 DE 102022209904 A DE102022209904 A DE 102022209904A DE 102022209904 A1 DE102022209904 A1 DE 102022209904A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oil
stator
electric machine
cooling channel
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022209904.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Michael Dienbauer
Sebastian Schiller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Powertrain GmbH and Co KG
Original Assignee
Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magna Powertrain GmbH and Co KG filed Critical Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority to DE102022209904.4A priority Critical patent/DE102022209904A1/en
Priority to PCT/EP2023/072940 priority patent/WO2024061556A1/en
Publication of DE102022209904A1 publication Critical patent/DE102022209904A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

Elektrische Maschine in einem Systemgehäuse mit einem flüssigkeitsdichten Stator und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine einen auf der Unterseite des Systemgehäuses gelegenen Öleinlass aufweist, wobei über den Öleinlass Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen einbringbar ist, und eine Verbindung über einen Kühlkanal im Stator, der nahe der Wicklungsnuten eingebracht ist, sowie einem Kühlkanal innerhalb der Wicklungsnuten vom Ölverteilungsvolumen in Richtung auf einen ringförmigen Öltank axial erfolgt, und eine Verbindung vom Öltank über einen Kühlkanal, der randständig aber innerhalb des Statorblechs vorliegt, in Richtung auf einen Ölauslass vorhanden istElectric machine in a system housing with a liquid-tight stator and a rotor, the electric machine having an oil inlet located on the underside of the system housing, oil under pressure being able to be introduced into an annular oil distribution volume via the oil inlet, and a connection via a cooling channel in the stator, which is introduced near the winding slots, as well as a cooling channel within the winding slots from the oil distribution volume in the direction of an annular oil tank, and a connection from the oil tank via a cooling channel, which is at the edge but within the stator sheet, is present in the direction of an oil outlet

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine in einem Systemgehäuse mit einem Stator und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine einen auf der Unterseite des Systemgehäuses gelegenen Öleinlass aufweist, wobei über den Öleinlass Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen einbringbar ist, das sich über mindestens drei Ölkanäle im Stator verteilt.The invention relates to an electrical machine in a system housing with a stator and a rotor, the electrical machine having an oil inlet located on the underside of the system housing, wherein oil can be introduced under pressure into an annular oil distribution volume via the oil inlet, which has at least three oil channels distributed in the stator.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Antriebe für Fahrzeuge gewinnen an Bedeutung. Aktuell werden Statoren von elektrischen Maschinen mit Haarnadel-Wicklung vor dem eigentlichen Einbringen der Drähte imprägniert oder mit Kunststoff vergossen. Das heißt, dass der gewickelte Stator zusätzlich zur Fixierung der Wicklung in den Wickelnuten als auch der Wickelköpfe am Stator mit einem Harz oder Ähnlichem behandelt wird. Es ist eine entsprechende Menge an Harz oder Verguss-Material erforderlich, um den gesamten Stator zu benetzen.Electric drives for vehicles are becoming increasingly important. Currently, stators of electrical machines with hairpin windings are impregnated or cast with plastic before the wires are actually inserted. This means that the wound stator is treated with a resin or the like in addition to fixing the winding in the winding slots as well as the winding heads on the stator. An appropriate amount of resin or potting material is required to wet the entire stator.

Der Stator muss auch an bestimmten Bereichen wie beispielsweise dem Stator-Innendurchmesser entsprechend abgedeckt werden, um überschüssig anhaftendes Material z.B. im Luftspalt zum Rotor zu vermeiden. Während des Betriebs der elektrischen Maschine fällt Wärme an, welche vor allem bei elektrischen Maschinen mit hoher Leistungsdichte mittels eines Kühlmittels abgeführt werden muss. Aus diesem Grund weist das Maschinengehäuse den Kühlmitteleinlassanschluss und den Kühlmittelauslassanschluss auf. Durch den Kühlmitteleinlassanschluss kann dem Maschinengehäuse Kühlmittel zugeführt werden. Durch den Kühlmittelauslassanschluss kann hingegen das Kühlmittel aus dem Maschinengehäuse abgeführt werden.The stator must also be covered accordingly in certain areas, such as the stator inner diameter, in order to avoid excess material sticking to the rotor, for example in the air gap. During operation of the electrical machine, heat is generated, which must be dissipated using a coolant, especially in electrical machines with high power density. For this reason, the machine body has the coolant inlet port and the coolant outlet port. Coolant can be supplied to the machine housing through the coolant inlet connection. However, the coolant can be removed from the machine housing through the coolant outlet connection.

Aus der DE 10 2017 218 828 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Kühlmitteleinlassanschluss in einen Verteilerringraum einmündet und von dem Verteilerringraum mehrere Gehäusekühlkanäle ausgehen, die sich in axialer Richtung gesehen über den Stator hinaus erstrecken und auf ihrer dem Verteilerringraum abgewandten Seite strömungstechnisch an Statorkühlkanaleinlässe von in dem Stator ausgebildeten Statorkühlkanälen angeschlossen sind, die den Stator in axialer Richtung vollständig durchgreifen und auf ihrer den Statorkühlkanaleinlässen abgewandten Seite über Statorkühlkanalauslässe an den Kühlmittelauslassanschluss angeschlossen sind. Das Design sieht vor, dass die Statorkühlkanäle zwischen benachbarten Statorwicklungen des Stators vorliegen oder in den Statorwicklungen ausgebildet sind. Die Statorwicklungen umgreifen die Statorzähne des Stators beziehungsweise liegen zumindest in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Statorzähnen vor. Die Statorkühlkanäle werden bereichsweise von den Statorwicklungen begrenzt. Hierzu liegen sie zwischen benachbarten Statorwicklungen vor oder sind in den Statorwicklungen ausgebildet. Zudem sind Gehäusekühlkanäle als randoffene Vertiefung oder geschlossenen Kanäle in dem Stator ausgebildet.From the DE 10 2017 218 828 A1 an electrical machine with a housing is known. It is provided that a coolant inlet connection opens into a distributor annular space and a plurality of housing cooling channels extend from the distributor annular space, which, viewed in the axial direction, extend beyond the stator and are fluidly connected on their side facing away from the distributor annular space to stator cooling channel inlets of stator cooling channels formed in the stator completely pass through the stator in the axial direction and are connected to the coolant outlet connection via stator cooling channel outlets on the side facing away from the stator cooling channel inlets. The design provides that the stator cooling channels are present between adjacent stator windings of the stator or are formed in the stator windings. The stator windings encompass the stator teeth of the stator or are present between the stator teeth, at least when viewed in the circumferential direction. The stator cooling channels are limited in some areas by the stator windings. For this purpose they are present between adjacent stator windings or are formed in the stator windings. In addition, housing cooling channels are designed as open-edge recesses or closed channels in the stator.

DE 10 2017 210 785 A1 zeigt im Statorkörper ausgebildete Kühlkanäle als auch in den Wickelnuten ausgebildete Durchbrüche zur Kühlung. DE 10 2017 210 785 A1 shows cooling channels formed in the stator body as well as openings for cooling formed in the winding grooves.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine mit einem Kühlsystem zu entwickeln, wobei das Kühlsystem den Stator optimal entwärmt.It is the object of the invention to develop an electrical machine with a cooling system, the cooling system optimally cooling the stator.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Aufgabe wird gelöst mit einer elektrische Maschine in einem Systemgehäuse mit einem flüssigkeitsdichten Stator und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine einen auf der Unterseite des Systemgehäuses gelegenen Öleinlass aufweist, wobei über den Öleinlass Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen einbringbar ist, und eine Verbindung über mindestens einen Kühlkanal im Stator, der nahe der Wicklungsnuten eingebracht ist, sowie mindestens einem Kühlkanal innerhalb der Wicklungsnuten vom Ölverteilungsvolumen in Richtung auf ein ringförmiges Ölsammelvolumen axial erfolgt, und eine Verbindung vom ringförmigen Ölsammelvolumen über mindestens einen Kühlkanal, der randständig aber innerhalb des Statorblechs vorliegt, in Richtung auf einen Ölauslass vorhanden ist.The object is achieved with an electrical machine in a system housing with a liquid-tight stator and a rotor, the electrical machine having an oil inlet located on the underside of the system housing, oil under pressure being able to be introduced into an annular oil distribution volume via the oil inlet, and a connection via at least one cooling channel in the stator, which is introduced near the winding slots, and at least one cooling channel within the winding slots from the oil distribution volume in the direction of an annular oil collection volume axially, and a connection from the annular oil collection volume via at least one cooling channel, which is at the edge but within the stator sheet , in the direction of an oil outlet.

Die Bezeichnung Kühlkanal umfasst auch eine Gruppe von einzelnen Durchführungen und Öffnungen mit derselben Funktion. So sind die Kühlkanäle immer um die Achse der elektrischen Maschine verteilt.The term cooling channel also includes a group of individual passages and openings with the same function. The cooling channels are always distributed around the axis of the electrical machine.

Dabei ist die Strömungsrichtung in zwei der Kühlkanälen gegenläufig zu einem weiteren Kühlkanal.The flow direction in two of the cooling channels is opposite to another cooling channel.

Ein Kühlkanal verläuft innerhalb der Wickelnuten benachbart zu einer Separationshülse, wobei die Separationshülse den Stator gegen den Rotorraum der elektrischen Maschine vollständig oder nur in den Statornutöffnungen dichtet.A cooling channel runs within the winding grooves adjacent to a separation sleeve, the separation sleeve sealing the stator against the rotor space of the electrical machine completely or only in the stator groove openings.

Ein Kühlkanal ist im Statorblech zwischen den radial verlaufenden Wicklungsnuten angeordnet, wobei ein teilweiser radialer Überlapp zwischen Kühlkanal und Wicklungsnuten vorliegt.A cooling channel is arranged in the stator plate between the radially extending winding slots, with a partial radial overlap between the cooling channel and winding slots.

Ein Kühlkanal verläuft randständig an den Statorblechen.A cooling channel runs along the edges of the stator sheets.

Auf beiden Seiten der Wickelköpfe des Stators sind Ölabweiser angebracht, die in ihre Form den Wickelköpfen folgen.Oil deflectors are attached to both sides of the winding heads of the stator, the shape of which follows the winding heads.

Beschreibung der FigurenDescription of the characters

  • 1 zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Maschine, 1 shows a section through an electrical machine,
  • 2 zeigt einen Schnitt durch einen Stator, 2 shows a section through a stator,
  • 3 ist eine Vergrößerung des Ausschnitts A, 3 is an enlargement of section A,
  • 4 zeigt ein Detail der Wickelnut aus 3, 4 shows a detail of the winding groove 3 ,
  • 5 zeigt eine Darstellung des Stators mit Blick auf den Ölabweiser 7b, 5 shows a representation of the stator with a view of the oil deflector 7b,
  • 6 zeigt den Stator mit Blick auf einen geteiltem Ölabweiser, 6 shows the stator with a view of a split oil deflector,
  • 7 und 8 zeigen den Ölabweiser 7b, 7 and 8th show the oil deflector 7b,
  • 9 und 10 zeigen den geteilten Ölabweiser. 9 and 10 show the split oil deflector.

1 zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Maschine 1, wobei der Rotor der elektrischen Maschine nicht dargestellt ist. Der Rotor befindet sich im Rotorraum 4. Ein Stator 3 ist in einem Systemgehäuse 2 angeordnet, das von einem Gehäusedeckel 10 verschlossen ist. Der Stator 3 weist Wickelköpfe 6 auf, die sich beidseitig axial benachbart zu längserstreckenden Wickelnuten 11 erstrecken. Der Stator 3 wird von einer Separationshülse 5 vom Rotorraum 4 getrennt. Im und an dem Stator 3 sind drei axiale Kühlkanäle zu erkennen. Der Kanal Ca verläuft mäanderförmig oder gerade im Blechpaket 3a des Stators 3, der Kühlkanal Cb verläuft nahe an den Wicklungsnuten 11, und der Kanal Cc verläuft in direkten Kontakt mit der Separationshülse 5 und den Wicklungsnuten 11. In der 1 ist ein Öleinlass 13 vorhanden, der in einen Ringraum mündet, der ein Ölverteilungsvolumen 14 umfasst. Des Weiteren ist ein Ölsumpf 12 am tiefsten Bereich des Systemgehäuses 2 vorhanden. Ein Ölauslass 8 ist benachbart zu einem Ölabweiser 7a an der Oberseite des Systemgehäuses 2 angebracht. Auf der vom Ölauslass 8 axial abgewandten Seite des Stators 3 ist ein weiteres ringförmiges Ölsammelvolumen 9 vorgesehen, der mit dem Gehäusedeckel 10 verschlossen ist. Im Gehäusedeckel 10 kann dabei auch ein Leckagekanal eingebaut sein, um Lager und Verzahnungen zu schmieren. 1 shows a section through an electrical machine 1, the rotor of the electrical machine not being shown. The rotor is located in the rotor chamber 4. A stator 3 is arranged in a system housing 2, which is closed by a housing cover 10. The stator 3 has winding heads 6 which extend on both sides axially adjacent to longitudinal winding grooves 11. The stator 3 is separated from the rotor space 4 by a separation sleeve 5. Three axial cooling channels can be seen in and on the stator 3. The channel Ca runs in a meandering or straight manner in the laminated core 3a of the stator 3, the cooling channel Cb runs close to the winding slots 11, and the channel Cc runs in direct contact with the separation sleeve 5 and the winding slots 11. In the 1 there is an oil inlet 13 which opens into an annular space which includes an oil distribution volume 14. Furthermore, an oil sump 12 is present in the deepest area of the system housing 2. An oil outlet 8 is attached to the top of the system housing 2 adjacent to an oil deflector 7a. On the side of the stator 3 that is axially remote from the oil outlet 8, a further annular oil collecting volume 9 is provided, which is closed with the housing cover 10. A leakage channel can also be installed in the housing cover 10 in order to lubricate bearings and gears.

Auch ist ein weiterer Ölabweiser 7b vorhanden, der an die Form des Wickelkopfes 7b angepasst ist und zum großen Teil parallel zur Achse A verläuft. In Richtung auf den Gehäusedeckel 10 hin ist der Ölabweiser zur Achse A hin gekrümmt, die Anbindung an den Stator erfolgt über eine gestufte oder gekrümmte Partie. In Richtung auf den Gehäusedeckel 10 bildet der Ölabweiser 7b mindestens eine Öffnung 15 aus, die als gezielt eingesetzte Leckage zur Schmierung weitere Komponenten dient.There is also a further oil deflector 7b, which is adapted to the shape of the winding head 7b and largely runs parallel to the axis A. In the direction of the housing cover 10, the oil deflector is curved towards axis A; the connection to the stator takes place via a stepped or curved section. In the direction of the housing cover 10, the oil deflector 7b forms at least one opening 15, which serves as a targeted leak for lubricating other components.

Die 2 und 3 stellen eine Aufsicht auf einen Schnitt durch das Stator-Blechpaket 3a dar. Zu erkennen ist die Separationshülse 5, die den Stator in Richtung des Rotorraums 4 abgedichtet.The 2 and 3 represent a top view of a section through the stator laminated core 3a. You can see the separation sleeve 5, which seals the stator in the direction of the rotor space 4.

Am äußeren Durchmesser des Stators 3 sind die Öffnungen für den Kühlkanal Ca zu erkennen. Der Kühlkanal Ca umfasst dabei mehrere Öffnungen gleicher oder unterschiedlicher Größe, die aber alle auf einem Umfangskreis nahe des Rands des Blechpaket 3a angeordnet sind. Der Kühlkanal Cb stellt sich in schlitzförmige Öffnungen dar, die sich benachbart, aber nicht im direkten Kontakt, mit den Wickelnuten 11 befinden. Die schlitzförmigen Öffnungen überlappen dabei radial teilweise mit den sich radial erstreckenden Wickelnuten 11.The openings for the cooling channel Ca can be seen on the outer diameter of the stator 3. The cooling channel Ca includes several openings of the same or different sizes, but all of which are arranged on a circumferential circle near the edge of the laminated core 3a. The cooling channel Cb is presented in slot-shaped openings which are adjacent, but not in direct contact, with the winding grooves 11. The slot-shaped openings partially overlap radially with the radially extending winding grooves 11.

In den Wickelnuten 11 werden Haarnadel-Wicklungen installiert. Die Wickelnuten bieten zudem Raum für den dritten Kanal Cc, der direkt an der Separationshülse 5 in den Wickelnuten 11 angebracht ist.Hairpin windings are installed in the winding grooves 11. The winding grooves also offer space for the third channel Cc, which is attached directly to the separation sleeve 5 in the winding grooves 11.

4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Wickelnut 11, in der der Kühlkanal Cc durch eine nasenartige Struktur vom Bauraum für die Haarnadel-Wicklungen getrennt ist. 4 shows a section of a winding groove 11, in which the cooling channel Cc is separated from the installation space for the hairpin windings by a nose-like structure.

Kühles Öl wird über einen unten liegenden Öleinlass 13 in den Wickelkopfraum an den Wickelköpfen 6a, nämlich in das Ölverteilungsvolumen 14, mit Druck zugeleitet und zirkular um den gesamten Wickelkopf 6a verteilt. Durch eine an die Form des Wickelkopfs 6a angepassten Ölabweiser 7a fließt das Öl zu den Wicklungsnuten 11 und den Haarnadelwicklungen darin. Das Öl gelangt durch Kanal Cb und Cc durch den Stator 3 zum zweiten Wickelkopf 6b. Das entspricht einem Ölfluss von links nach rechts in der 1. Der zweite Wickelkopf 6b ist ebenfalls mit einem formangepassten Ölabweiser 7b umhüllt, um die Ölströmung in das Statorblechpaket 3a, genauer in den Kanal Ca zu erzwingen.Cool oil is supplied under pressure via an oil inlet 13 at the bottom into the winding head space on the winding heads 6a, namely into the oil distribution volume 14, and distributed circularly around the entire winding head 6a. The oil flows through an oil deflector 7a adapted to the shape of the winding head 6a to the winding grooves 11 and the hairpin windings therein. The oil passes through channels Cb and Cc through the stator 3 to the second winding head 6b. This corresponds to an oil flow from left to right in the 1 . The second winding head 6b is also covered with a shape-adapted oil deflector 7b in order to force the oil flow into the stator laminated core 3a, more precisely into the channel Ca.

Der axiale Querschnitt des Ölverteilervolumens 14 verjüngt sich im Bereich des Wickelkopfes 6a zum Stator hin. Dadurch wird eine turbulente Anströmung der Wickelköpfe erzielt. Das Öl wird dadurch durch die Kühlkanäle der Wickelnuten 11 gepresst, wodurch der Wärmeübergang drastisch steigt. Der große Querschnitt des Ölverteilvolumens ist, dass der Wickelkopf in Umfangsrichtung gleichmäßig gekühlt wird.The axial cross section of the oil distribution volume 14 tapers towards the stator in the area of the winding head 6a. This creates a turbulent flow against the winding heads. The oil is thereby pressed through the cooling channels of the winding grooves 11, which drastically increases the heat transfer. The large cross section of the oil distribution volume ensures that the winding head is cooled evenly in the circumferential direction.

Über Öffnungen 15, wie auch in den 5 und 7 und 8 dargestellt, am Ende des Ölabweisers 7b gelangt das Öl über den Wickelkopfraum, dem Ölsammelvolumen 9, zu den Kanälen Ca, die axial gerade oder mäanderförmig in dem Statorblechpaket 3a verlaufen. Das Öl gelangt so in wiederum zurück zu den Wickelkopfraum des Wickelkopfes 6a, dem Ölverteilungsvolumen 14. Die Richtung des Ölflusses ist dabei in der Figur von rechts nach links und damit dem Fluss des Öls in den Kanälen Ca und Cb gegenläufig.About openings 15, as well as in the 5 and 7 and 8th shown, at the end of the oil deflector 7b the oil reaches the winding head space, the oil collecting volume 9, to the channels Ca, which run axially straight or meandering in the stator laminated core 3a. The oil then returns to the winding head space of the winding head 6a Oil distribution volume 14. The direction of the oil flow is from right to left in the figure and is therefore opposite to the flow of oil in the channels Ca and Cb.

Der Ölauslass 8 ist als Überlauf ausgeformt. Somit wird sichergestellt, dass der komplette Stator 3 im Öl steht. Zudem dient der Wickelkopfraum an den Wickelköpfen 6a und 6b als Ölsammelvolumen 9, beziehungsweise als Ölverteilungsvolumen 14 und bildet einen alleinigen Öltank aus. Das spart den Bauraum für einen separaten Öltank. Da durch den hohen Füllstand des Öls bis an den Auslauf 8 heran, eine Luftblase an der höchsten Position entstehen kann, wird einen Entlüftungsöffnung in den Ölabscheidern 7a, 7b zumindest an einer gravimetrisch hohen Position verwendet.The oil outlet 8 is shaped as an overflow. This ensures that the entire stator 3 is in oil. In addition, the winding head space on the winding heads 6a and 6b serves as an oil collection volume 9 or as an oil distribution volume 14 and forms a sole oil tank. This saves the installation space for a separate oil tank. Since an air bubble can arise at the highest position due to the high level of oil up to the outlet 8, a vent opening in the oil separators 7a, 7b is used at least at a gravimetrically high position.

Der Rotor ist hermetisch vom Stator durch die Separatorhülse 5 abgetrennt, wobei die Separatorhülse 5 mit der Wickelungsnut 11 den Kanal Ca ausbildet. Damit kann der Rotor als Trockenläufer ausgeführt werden, was zu reduzierten Schleppverlusten führt.The rotor is hermetically separated from the stator by the separator sleeve 5, the separator sleeve 5 forming the channel Ca with the winding groove 11. This means that the rotor can be designed as a dry runner, which leads to reduced drag losses.

Der bi-direktionale Ölfluss durch den Stator 3 hat wesentliche Vorteile. Er erlaubt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und verbesserte Wärmeübergänge durch die serielle Anordnung der Kanäle Ca mit Cb sowie Cc. Man erreicht ein einheitlicheres Temperaturniveau der rechten und linken Statorseite.The bi-directional oil flow through the stator 3 has significant advantages. It allows a higher flow velocity and improved heat transfer through the serial arrangement of the channels Ca with Cb and Cc. A more uniform temperature level is achieved on the right and left side of the stator.

Auch ist durch das Strömungsbild vorgegeben, dass der Ein- und der Auslass 13, 8 axial auf derselben Seite der elektrischen Maschine liegen.The flow pattern also dictates that the inlet and outlet 13, 8 lie axially on the same side of the electrical machine.

6 und 9 und 10 zeigen schematisch einen geteilten Ölabweiser 7a, 7a`. Durch die Anpassung des Ölabweisers an die Form des Wickelkopfs 6a treten Hinterschneidungen 7c auf. Dadurch lässt sich ein einteiliger Ölabscheider 7a nicht verbauen. Durch die zweiteilige Lösung ist der Aufbau einfach möglich. Der geteilte Ölabscheider 7a,7a` erlaubt auch die Kühlung der elektrischen Anschlüsse 16 sowie der Stromschienen 17, die als Anschlüsse der elektrischen Maschine und des Stators 3 dienen. 6 and 9 and 10 show schematically a split oil deflector 7a, 7a`. By adapting the oil deflector to the shape of the winding head 6a, undercuts 7c occur. This means that a one-piece oil separator 7a cannot be installed. The two-part solution makes assembly easy. The divided oil separator 7a, 7a` also allows the electrical connections 16 and the busbars 17, which serve as connections for the electrical machine and the stator 3, to be cooled.

BezugszeichenReference symbols

11
elektrische Maschineelectric machine
22
SystemgehäuseSystem housing
33
Statorstator
3a3a
StatorblechpaketStator lamination package
44
RotorraumRotor room
55
SeparationshülseSeparation sleeve
6a, 6b6a, 6b
Wickelkopfwinding head
7a, 7a` 7b7a, 7a` 7b
ÖlabweiserOil deflector
7c7c
HinterschnittUndercut
88th
ÖlauslassOil outlet
99
ÖlsammelvolumenOil collection volume
1010
GehäusedeckelHousing cover
1111
Wicklungsnutwinding groove
1212
ÖlsumpfOil sump
1313
ÖleinlassOil inlet
1414
ÖlverteilungsraumOil distribution room
1515
Öffnungopening
AA
Achseaxis
Ca, Cb, CcCa, Cb, Cc
KühlkanäleCooling channels
1616
PhasenanschlüssePhase connections
1717
Stromschienebusbar

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102017218828 A1 [0004]DE 102017218828 A1 [0004]
  • DE 102017210785 A1 [0005]DE 102017210785 A1 [0005]

Claims (13)

Elektrische Maschine (1) in einem Systemgehäuse (2) mit einem Stator (3) und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine (1) einen Öleinlass (13) aufweist, wobei über den Öleinlass (13) Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen (14) einbringbar ist, und eine Verbindung über mindestens einen Kühlkanal (Cb) im Stator (3), der nahe der Wicklungsnuten (11) eingebracht ist, sowie mindestens einem Kühlkanal (Cc) innerhalb der Wicklungsnuten (11) vom Ölverteilungsvolumen (14) in Richtung auf einen ringförmigen Ölsammelvolumen (9) axial erfolgt, und eine Verbindung vom Ölsammelvolumen (9) über mindestens einen Kühlkanal (Ca), der randständig aber innerhalb des Statorblechs (3a) vorliegt, in Richtung auf einen Ölauslass (8) vorhanden ist.Electrical machine (1) in a system housing (2) with a stator (3) and a rotor, the electrical machine (1) having an oil inlet (13), oil under pressure being fed into an annular oil distribution volume (13) via the oil inlet (13). 14) can be introduced, and a connection via at least one cooling channel (Cb) in the stator (3), which is introduced near the winding slots (11), and at least one cooling channel (Cc) within the winding slots (11) from the oil distribution volume (14). Direction towards an annular oil collection volume (9) takes place axially, and there is a connection from the oil collection volume (9) via at least one cooling channel (Ca), which is at the edge but within the stator plate (3a), in the direction of an oil outlet (8). Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ölverteilervolumen und Ölsammelvolumen als alleiniger integrierter Öltank dienen.Electric machine (1) after Claim 1 , characterized in that the oil distribution volume and oil collection volume serve as the sole integrated oil tank. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ölniveau des Ölsammelvolumens auf Höhe des Auslasses (8) liegt.Electric machine (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the oil level of the oil collection volume is at the level of the outlet (8). Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ringförmigen Ölsammelvolumens und des Ölverteilervolumens groß im Verhältnis zu den Kühlkanälen im Stator (Cb) und den Kühlkanälen (Cc) innerhalb der Wicklungsnuten (11) und dem Kühlkanal (Ca), der randständig aber innerhalb des Statorblechs (3a) vorliegt, istElectric machine (1). Claim 1 , characterized in that the cross section of the annular oil collecting volume and the oil distribution volume is large in relation to the cooling channels in the stator (Cb) and the cooling channels (Cc) within the winding slots (11) and the cooling channel (Ca), which is at the edge but within the stator sheet ( 3a) is present Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung in den Kühlkanälen (Cb, Cc) gegenläufig zu dem Kühlkanal (Ca) ist.Electric machine (1). Claim 1 , characterized in that the flow direction in the cooling channels (Cb, Cc) is opposite to the cooling channel (Ca). Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- und der Auslass (13, 8) axial auf derselben Seite der elektrischen Maschine liegen.Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the inlet and the outlet (13, 8) lie axially on the same side of the electrical machine. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (Cc) innerhalb der Wicklungsnuten (11) benachbart zu einer Separationshülse (5) verläuft, wobei die Separationshülse (5) den Stator (3) gegen den Rotorraum (4) der elektrischen Maschine (1) zumindest im Bereich der Wickelnuten dichtet.Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling channel (Cc) runs within the winding slots (11) adjacent to a separation sleeve (5), the separation sleeve (5) holding the stator (3) against the rotor space ( 4) the electrical machine (1) seals at least in the area of the winding grooves. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (Cb) im Statorblech (3a) zwischen den radial von der Achse (A) weg verlaufenden Wicklungsnuten (11) angeordnet ist, wobei ein teilweiser radialer Überlapp (U) zwischen Kühlkanal (Cb) und Wicklungsnuten (11) vorliegt.Electric machine (1). Claim 1 , characterized in that the cooling channel (Cb) is arranged in the stator plate (3a) between the winding slots (11) extending radially away from the axis (A), with a partial radial overlap (U) between the cooling channel (Cb) and winding slots (11 ) is available. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (Ca) randständig an den Statorblechen (3) verläuft.Electric machine (1). Claim 1 , characterized in that the cooling channel (Ca) runs along the edge of the stator plates (3). Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Wickelköpfe (6a, 6b) des Stators (3) Ölabweiser (7a, 7b) angebracht sind, die in ihre Form den Wickelköpfen (6a, 6b) folgen.Electric machine (1). Claim 1 , characterized in that oil deflectors (7a, 7b) are attached to both sides of the winding heads (6a, 6b) of the stator (3), the shape of which follows the winding heads (6a, 6b). Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiteiliger Ölabweiser (7a, 7a`) eingesetzt ist, der Wicklungen mit einem Hinterschnitt (7c) bzw. konischer Außenkontur des Wickelkopfs umfasst.Electric machine (1). Claim 1 , characterized in that a two-part oil deflector (7a, 7a`) is used, which includes windings with an undercut (7c) or a conical outer contour of the winding head. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteiliger Ölabweiser (7a, 7a`) Phasenanschlüsse (16) des Wickelkopfs (6a) zur Kühlung umfasst.Electric machine (1). Claim 11 , characterized in that the two-part oil deflector (7a, 7a`) comprises phase connections (16) of the winding head (6a) for cooling. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ölabweiser (7a, 7b) eine Entlüftungsbohrung an der höchsten Stelle aufweist.Electric machine (1). Claim 1 , characterized in that at least one oil deflector (7a, 7b) has a vent hole at the highest point.
DE102022209904.4A 2022-09-20 2022-09-20 Electric machine with optimized cooling system Pending DE102022209904A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022209904.4A DE102022209904A1 (en) 2022-09-20 2022-09-20 Electric machine with optimized cooling system
PCT/EP2023/072940 WO2024061556A1 (en) 2022-09-20 2023-08-21 Electric machine with optimised cooling system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022209904.4A DE102022209904A1 (en) 2022-09-20 2022-09-20 Electric machine with optimized cooling system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022209904A1 true DE102022209904A1 (en) 2024-03-21

Family

ID=87760369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022209904.4A Pending DE102022209904A1 (en) 2022-09-20 2022-09-20 Electric machine with optimized cooling system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022209904A1 (en)
WO (1) WO2024061556A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011012454A1 (en) 2011-02-25 2012-08-30 Nordex Energy Gmbh Electric machine for use as synchronous generator for wind energy plant, has inner stator connected with carrier, and rotor supported on carrier via double-sided bearing and rotated relative to inner and outer stators
US20170267055A1 (en) 2016-03-17 2017-09-21 Ford Global Technologies, Llc Thermal Management Assembly for an Electrified Vehicle
DE102017210785A1 (en) 2017-06-27 2018-12-27 Mahle International Gmbh Electric machine, in particular for a vehicle
DE102017218828A1 (en) 2017-10-23 2019-04-25 Audi Ag Electric machine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2004019468A1 (en) * 2002-08-21 2005-12-15 トヨタ自動車株式会社 Vehicle motor
DE102016222331A1 (en) * 2016-11-14 2018-05-17 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stator for an electrical machine, in particular a motor vehicle, as well as an electric machine, in particular for a motor vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011012454A1 (en) 2011-02-25 2012-08-30 Nordex Energy Gmbh Electric machine for use as synchronous generator for wind energy plant, has inner stator connected with carrier, and rotor supported on carrier via double-sided bearing and rotated relative to inner and outer stators
US20170267055A1 (en) 2016-03-17 2017-09-21 Ford Global Technologies, Llc Thermal Management Assembly for an Electrified Vehicle
DE102017210785A1 (en) 2017-06-27 2018-12-27 Mahle International Gmbh Electric machine, in particular for a vehicle
DE102017218828A1 (en) 2017-10-23 2019-04-25 Audi Ag Electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024061556A1 (en) 2024-03-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3474418B1 (en) Electric machine
EP2975734B1 (en) Assembly for stator cooling of an electric motor
DE102014219724A1 (en) Electric machine with cooling
DE102012101346A1 (en) cooler
DE112011103032T5 (en) An electric machine comprising a stator with a stator sleeve and method for cooling a stator
DE102014220835A1 (en) Drive device for a motor vehicle drive train
DE102018117463A1 (en) Stator for an electric motor, electric motor with the stator and electric drive with the electric motor
DE102017206283A1 (en) Cell module for a high-voltage energy storage of a motor vehicle
DE102016225342A1 (en) Housing of an electrical machine, stator assembly of an electrical machine and electrical machine
DE112017002373T5 (en) Hybrid rotor module cooling
DE102017103378A1 (en) ELECTRIC ENGINE COOLING
DE102019215402A1 (en) Electric machine with integrated cooling system
DE102012011356A1 (en) Cooling device for cooling an electric machine
DE102021214491A1 (en) Stator for an electric machine and electric machine
DE102022127717A1 (en) COOLING SYSTEM FOR AN ELECTRICAL MACHINE
WO2005013461A1 (en) Electric machine with coolant guiding channel and corresponding cooling method
DE102017011828A1 (en) Method for producing a winding head cooling of a winding head and casting tool for producing a winding head cooling
DE102005044834A1 (en) Electrical machine e.g. DC machine, for use in rail-bound railway traction vehicle, has housing with cooling channels and connections that are connected with each other so that cooling medium flows through cooling channels
DE102022209904A1 (en) Electric machine with optimized cooling system
DE102017127675B4 (en) Hydraulic pressure supply unit
DE102010016930A1 (en) Rotary electric machine for vehicles
DE102021121035A1 (en) Stator cooling jacket with directed coolant flow
DE102015219669A1 (en) Electric machine with a cooling device
DE102021121032A1 (en) Jacket sleeve for a stator cooling jacket
DE102022107665A1 (en) Stator unit, drive unit and drive arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication