DE102023202874A1 - Electrical conductor, use of such an electrical conductor and electrical machine with such an electrical conductor - Google Patents

Electrical conductor, use of such an electrical conductor and electrical machine with such an electrical conductor Download PDF

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DE102023202874A1 DE102023202874.3A DE102023202874A DE102023202874A1 DE 102023202874 A1 DE102023202874 A1 DE 102023202874A1 DE 102023202874 A DE102023202874 A DE 102023202874A DE 102023202874 A1 DE102023202874 A1 DE 102023202874A1
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Abstract

Elektrischer Leiter (1) umfassend einen Körper (3), wobei der Körper (3) einen blumenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der blumenförmige Querschnitt des Körpers (3) durch eine Vielzahl von radial nach außen gebogenen Bereichen (4) gebildet ist, die sich gleichmäßig um den Umfang des Körpers (3) ausbilden, wobei jeweils zwei benachbarte radial nach außen gebogene Bereiche (4) über jeweils einen ersten radial nach innen gebogenen Bereich (5) verbunden sind, so dass die radial nach außen gebogenen Bereiche (4) und die ersten radial nach innen gebogenen Bereiche (5) alternierend den blumenförmigen Querschnitt des Körpers (3) ausbilden, sowie die Verwendung eines solchen elektrischen Leiters (1) und eine elektrische Maschine umfassend einen solchen elektrischen Leiter (1).Electrical conductor (1) comprising a body (3), the body (3) having a flower-shaped cross-section, the flower-shaped cross-section of the body (3) being formed by a plurality of radially outwardly bent regions (4) which are formed uniformly around the circumference of the body (3), two adjacent radially outwardly bent regions (4) being connected via a first radially inwardly bent region (5) so that the radially outwardly bent regions (4) and the first radially inwardly bent regions (5) alternately form the flower-shaped cross-section of the body (3), as well as the use of such an electrical conductor (1) and an electrical machine comprising such an electrical conductor (1).

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter umfassend einen Körper, wobei der Körper einen blumenförmigen Querschnitt aufweist.The present invention relates to an electrical conductor comprising a body, wherein the body has a flower-shaped cross-section.

Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen elektrischen Leiters zur Herstellung einer elektromagnetischen Spule.Furthermore, the present invention relates to the use of an electrical conductor according to the invention for producing an electromagnetic coil.

Abschließend betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Maschine umfassend einen Stator und einen beweglich dazu gelagerten Rotor, wobei der Stator eine Vielzahl von Statornuten zur Aufnahme einer Statorwicklung umfasst, wobei die Statorwicklung aus einem erfindungsgemäßen elektrischen Leiter ausgebildet ist.Finally, the present invention relates to an electrical machine comprising a stator and a rotor movably mounted thereon, wherein the stator comprises a plurality of stator slots for receiving a stator winding, wherein the stator winding is formed from an electrical conductor according to the invention.

Stand der TechnikState of the art

Elektrische Maschinen dienen der Energiewandlung von elektrischer in mechanischer Energie und umgekehrt und werden als Motor und/oder Generator vielfach im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik eingesetzt. Sie umfassen einen feststehenden Stator und einen beweglichen Rotor, wobei der Rotor in der gängigsten Bauform einer elektrischen Maschine drehbar innerhalb eines ringförmig ausgebildeten Stators gelagert ist. Der Stator umfasst dabei meist Statornuten, in die eine Statorwicklung eingebracht ist. Die Statorwicklung besteht aus einem elektrischen Leiter.Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and vice versa and are often used as motors and/or generators in the field of automotive engineering. They comprise a fixed stator and a movable rotor, whereby the rotor in the most common design of an electrical machine is rotatably mounted within a ring-shaped stator. The stator usually comprises stator slots into which a stator winding is inserted. The stator winding consists of an electrical conductor.

Insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik nehmen die Anforderungen an elektrische Maschinen zu und bedingen eine stetige Weiterentwicklung der elektrischen Systeme.Particularly in the field of automotive technology, the demands on electrical machines are increasing and require a constant further development of electrical systems.

Sollen elektrische Maschinen hohe Leistungen, vor allem hohe Dauerleistungen erbringen, muss in der Regel an unterschiedlichen „Rädern“ gedreht werden, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen.If electrical machines are to deliver high performance, especially high continuous performance, different “wheels” usually have to be turned in order to achieve a satisfactory result.

Neben der Optimierung einer Kühlung zur Leistungserhöhung einer elektrischen Maschine ist es beispielsweise auch wünschenswert den sogenannten „Skin-Effekt“ zu reduzieren, um die (Dauer-)Leistung einer elektrischen Maschine zu verbessern. Als Skin-Effekt wird der Effekt bezeichnet, dass ein Wechselstrom nur in oberflächennahen Schichten eines elektrischen Leiters transportiert wird. Die Eindringtiefe des Stromes ist umso geringer, je höher die Frequenz ist.In addition to optimizing cooling to increase the performance of an electrical machine, it is also desirable to reduce the so-called "skin effect" in order to improve the (continuous) performance of an electrical machine. The skin effect is the effect that an alternating current is only transported in layers of an electrical conductor close to the surface. The higher the frequency, the lower the penetration depth of the current.

Die Druckschrift DE 10 2015 116 810 A1 offenbart beispielsweise einen Ansatz zur Kühlung einer elektrischen Maschine umfassend eine aus einem Hohlleiter hergestellte Wicklung, durch die ein Kühlmittel geleitet wird.The publication EN 10 2015 116 810 A1 For example, discloses an approach for cooling an electrical machine comprising a winding made of a waveguide through which a coolant is passed.

Das als „Skin-Effekt“ bekannte Phänomen begrenzt die Größe von elektrischen Leitern, die in den Statornuten verwendet werden können, besonders die Dicke den Durchmesser der Leiter in den Nuten - Verlusten durch den sogenannten „Skin-Effekt“ eines elektrischen Leiters wird beispielsweise durch die Verwendung von elektrischen Leitern mit möglichst geringer Dicke bzw. geringem Durchmesser begegnet.The phenomenon known as the "skin effect" limits the size of electrical conductors that can be used in the stator slots, particularly the thickness and diameter of the conductors in the slots - losses due to the so-called "skin effect" of an electrical conductor are counteracted, for example, by using electrical conductors with the smallest possible thickness or diameter.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten elektrischen Leiter anzugeben, der sich zur Herstellung einer elektromagnetischen Spule eignet und in einer elektrischen Maschine einsetzbar ist.It is an object of the invention to provide an improved electrical conductor which is suitable for producing an electromagnetic coil and can be used in an electrical machine.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 12 und 13 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformender vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject matter of the present invention according to independent claims 1, 12 and 13. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.

Der erfindungsgemäße elektrischer Leiter umfasst einen Körper, wobei der Körper einen blumenförmigen Querschnitt aufweist.The electrical conductor according to the invention comprises a body, wherein the body has a flower-shaped cross-section.

Der blumenförmige Querschnitt des rohrförmigen Körpers ist erfindungsgemäß durch eine Vielzahl von radial nach außen gebogenen Bereichen gebildet, die sich gleichmäßig um den Umfang des Körpers ausbilden, wobei jeweils zwei benachbarte radial nach außen gebogene Bereiche über jeweils einen ersten radial nach innen gebogenen Bereich verbunden sind, so dass die radial nach außen gebogenen Bereiche und die ersten radial nach innen gebogenen Bereiche alternierend den blumenförmigen Querschnitt des Körpers ausbilden.According to the invention, the flower-shaped cross section of the tubular body is formed by a plurality of radially outwardly bent regions which are formed uniformly around the circumference of the body, wherein two adjacent radially outwardly bent regions are each connected via a first radially inwardly bent region, so that the radially outwardly bent regions and the first radially inwardly bent regions alternately form the flower-shaped cross section of the body.

Die Richtungsangabe „radial“ beschreibt eine Richtung normal zu einer zentralen Längsachse des Körpers. Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der zentralen Längsachse des Körpers.The direction "radial" describes a direction normal to a central longitudinal axis of the body. The direction "axial" describes a direction along or parallel to the central longitudinal axis of the body.

Die radial nach außen gebogenen Bereiche können jeweils zumindest teilweise, nämlich alle oder nur einzelne in regelmäßigem oder unregelmäßigem Abstand radial nach außen gebogene Bereiche, zumindest einen zweiten radial nach innen gebogenen Bereich aufweisen.The radially outwardly bent regions can each have at least partially, namely all or only individual regions bent radially outwardly at regular or irregular intervals, at least one second radially inwardly bent region.

Weiterhin kann der Körper mit blumenförmigem Querschnitt derart verformt sein, dass im Leiter-Querschnitt eine im Wesentlichen vieleckige, zum Beispiel quadratische, rechteckige, trapezförmige, dreieckige, oder runde Außenkontur gebildet wird.Furthermore, the body with a flower-shaped cross-section can be deformed in such a way that in the conductor Cross-section an essentially polygonal, for example square, rectangular, trapezoidal, triangular or round outer contour is formed.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des elektrischen Leiters, insbesondere durch dessen blumenförmigen Querschnitt, kommt es zu einer verminderten Ausbildung von Wirbelströmen in dem elektrischen Leiter, wodurch die Wirbelstromverluste reduziert werden können. Weiterhin sinkt der effektive Leiterquerschnitt durch den deutlich reduzierten „Skin-Effekt“ auch bei hohen Drehfeld- Frequenzen weit weniger ab, wodurch insbesondere bei hohen Drehfeldfrequenzen eine hohe Stromdichte (hohe Drehmomente und Leistungen) beibehalten und ohmsche Verluste reduziert werden können.The inventive design of the electrical conductor, in particular its flower-shaped cross-section, results in a reduced formation of eddy currents in the electrical conductor, which can reduce eddy current losses. Furthermore, the effective conductor cross-section decreases far less due to the significantly reduced "skin effect" even at high rotating field frequencies, which means that a high current density (high torques and power) can be maintained and ohmic losses can be reduced, particularly at high rotating field frequencies.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist der Körper zumindest teilweise rohrförmig, nämlich einen hohlen Innenraum aufweisend, ausgebildet.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the body is at least partially tubular, namely having a hollow interior.

Der Innenraum des Körpers ist vorzugsweise dichtend geschlossen und in dem Innenraum ist vorzugsweise ein flüssiges Arbeitsmedium angeordnet.The interior of the body is preferably sealed and a liquid working medium is preferably arranged in the interior.

Bei dem flüssigen Arbeitsmedium handelt es sich vorzugsweise um ein im Wesentlichen elektrisch nicht leitfähiges Arbeitsmedium. Es kann es sich beispielsweise um Wasser handeln. Es ist jedoch der Einsatz jedes beliebigen flüssigen Arbeitsmediums denkbar. Das flüssige Arbeitsmedium ist in dem rohrförmigen Körper bevorzugt unter Druck (Unterdruck) aufgenommen.The liquid working medium is preferably a working medium that is essentially electrically non-conductive. It can be water, for example. However, the use of any liquid working medium is conceivable. The liquid working medium is preferably held in the tubular body under pressure (negative pressure).

Durch eine derartige Ausbildung des elektrischen Leiters kann dieser als „heat pipe“ (Wärmeleitrohr) fungieren und dient, beispielsweise verbaut in einer elektrischen Maschine, der Ableitung von Wärme. Bei einer „heat pipe“ handelt es sich im Allgemeinen um einen geschlossenen Hohlkörper mit einer Flüssigkeit. Diese Flüssigkeit kann unter einem gewissen Druck stehen und wird durch das zu kühlende Bauteil erhitzt und verdampft. Am anderen Ende der „heat pipe“ kühlt die verdampfte Flüssigkeit ab und wird wieder flüssig.By designing the electrical conductor in this way, it can function as a "heat pipe" and is used, for example, when installed in an electrical machine, to dissipate heat. A "heat pipe" is generally a closed hollow body containing a liquid. This liquid can be under a certain pressure and is heated and evaporated by the component to be cooled. At the other end of the "heat pipe", the evaporated liquid cools down and becomes liquid again.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung sind die radial nach außen gebogenen und die ersten radial nach innen gebogenen Bereiche derart ausgeführt, dass an einer inneren Mantelfläche des Körpers eine kapillare Struktur ausgebildet wird.In a particularly preferred embodiment of the present invention, the radially outwardly bent regions and the first radially inwardly bent regions are designed such that a capillary structure is formed on an inner circumferential surface of the body.

Durch die Ausbildung der kapillaren Struktur an der inneren Mantelfläche des elektrischen Leiters kann innerhalb des als „heat pipe“ funktionierenden elektrischen Leiters in einer kalten Zone kondensiertes Arbeitsmedium auf einfache Art und Weise durch Kapillarwirkung wieder zu einer warmen Zone fließen. Durch den Rücktransport des Arbeitsmediums durch Kapillarwirkung ist eine lageunabhängige Montage des elektrischen Leiters möglich.Due to the formation of the capillary structure on the inner surface of the electrical conductor, the working medium that has condensed in a cold zone within the electrical conductor, which functions as a "heat pipe", can easily flow back to a warm zone by capillary action. The return transport of the working medium by capillary action makes it possible to install the electrical conductor in any position.

An einer inneren Mantelfläche des Körpers kann eine poröse Struktur angeordnet oder ausgebildet sein.A porous structure can be arranged or formed on an inner surface of the body.

Weiterhin können an einer inneren Mantelfläche des Körpers umfänglich gleichmäßig verteilt, sich im Wesentlichen axial erstreckende Rillen ausgebildet sein.Furthermore, substantially axially extending grooves can be formed on an inner surface of the body, evenly distributed around the circumference.

Zudem kann an einer inneren Mantelfläche des Körpers des elektrischen Leiters ein Drahtgeflecht angeordnet sein.In addition, a wire mesh can be arranged on an inner surface of the body of the electrical conductor.

Der Körper des elektrischen Leiters ist an einer äußeren Mantelfläche bevorzugt zumindest teilweise beschichtet. Derart kann auf einfache Art und Weise ein Kurzschluss verhindert werden.The body of the electrical conductor is preferably at least partially coated on an outer surface. This is a simple way to prevent a short circuit.

Weiterhin kann der Körper des hohl ausgeführten elektrischen Leiters an einer inneren Mantelfläche zumindest teilweise beschichtet sein.Furthermore, the body of the hollow electrical conductor can be at least partially coated on an inner surface.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein erfindungsgemäßer elektrischer Leiter zur Herstellung einer elektromagnetischen Spule verwendet werden.According to the present invention, an electrical conductor according to the invention can be used to manufacture an electromagnetic coil.

Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst einen Stator und einen beweglich dazu gelagerten Rotor, wobei der Stator eine Vielzahl von Statornuten zur Aufnahme einer Statorwicklung aufweist und wobei die Statorwicklung aus einem erfindungsgemäßen elektrischen Leiter gebildet ist.An electrical machine according to the invention comprises a stator and a rotor movably mounted thereon, wherein the stator has a plurality of stator slots for receiving a stator winding and wherein the stator winding is formed from an electrical conductor according to the invention.

Der Stator der elektrischen Maschine weist vorzugsweise eine Wärmequelle und eine Wärmesenke auf, wobei die Statorwicklung und somit der elektrische Leiter mit der Wärmequelle und mit der Wärmesenke in thermischer Verbindung steht.The stator of the electrical machine preferably has a heat source and a heat sink, wherein the stator winding and thus the electrical conductor is in thermal connection with the heat source and with the heat sink.

Besonders bevorzugt ist die Wärmequelle im Bereich der Statornuten und die Wärmesenke im Bereich eines Wicklungskopfs des Stators ausgebildet.Particularly preferably, the heat source is formed in the region of the stator slots and the heat sink in the region of a winding head of the stator.

Insbesondere durch eine Ausbildung des elektrischen Leiters als „heat pipe“ (Wärmeleitrohr) dient dieser, verbaut in einer elektrischen Maschine, der Ableitung von Wärme. Dazu wird keine Energie von außen benötigt und ein Kühlsystem kann besonders platzsparend innerhalb der elektrischen Maschine, genauer innerhalb des Stators der elektrischen Maschine, realisiert werden. Im einfachsten Fall ist über das „Blumen-Design“ des elektrischen Leiters eine kapillare Struktur für einen Rücktransport des Arbeitsmediums von der Wärmesenke hin zur Wärmequelle realisiert.In particular, by designing the electrical conductor as a “heat pipe”, it is used to dissipate heat when installed in an electrical machine. No external energy is required for this and a cooling system can be implemented in a particularly space-saving manner within the electrical machine, more precisely within the stator of the electrical machine. In the simplest case, a capillary structure for reverse transmission is created via the “flower design” of the electrical conductor. port of the working medium from the heat sink to the heat source.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des elektrischen Leiters bedingt, verbaut in einer elektrischen Maschine, zudem eine maximale Wärmeleitung in der Statorwicklung einer elektrischen Maschine, d.h. direkt vom Ort der Wärme-Entstehung, nämlich in den Statornuten, hin zu einer kalten Zone, wie beispielsweise einem Wickelkopf. Das Abführen der Wärme von einem Wickelkopf kann beispielsweise mittels einer Ölkühlung erfolgen.The inventive design of the electrical conductor, when installed in an electrical machine, also ensures maximum heat conduction in the stator winding of an electrical machine, i.e. directly from the location where the heat is generated, namely in the stator slots, to a cold zone, such as a winding head. The heat can be dissipated from a winding head using oil cooling, for example.

Durch die mögliche Realisierung einer effizienten, bedarfsorientierten Kühlung einer Statorwicklung in einer Statornut einer elektrischen Maschine ist es möglich den Dauerstrom signifikant zu erhöhen und so die Dauerleistung und das Dauerdrehmoment der elektrischen Maschine zu erhöhen.By implementing efficient, demand-oriented cooling of a stator winding in a stator slot of an electrical machine, it is possible to significantly increase the continuous current and thus increase the continuous power and the continuous torque of the electrical machine.

Zudem wir durch die Nutzung des elektrischen Leiters als „heat pipe“ eine deutlich homogenere Temperaturverteilung in der Statorwicklung realisiert und lokal stark thermisch beanspruchte Bereiche werden thermisch entlastet, was sich insbesondere im Hinblick auf ihre Lebensdauer positiv auswirkt.In addition, by using the electrical conductor as a “heat pipe”, a much more homogeneous temperature distribution in the stator winding is achieved and areas subject to high local thermal stress are thermally relieved, which has a positive effect, particularly with regard to their service life.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

  • 1 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsvariante eines elektrischen Leiters mit einem blumenförmigen Querschnitt.
  • 2 zeigt eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsvariante eines elektrischen Leiters mit einem blumenförmigen Querschnitt.
  • 3a - 3c zeigt eine Querschnittsdarstellung eines elektrischen Leiters entsprechend 2 mit unterschiedlichen Außenkonturen im Leiter-Querschnitt.
The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
  • 1 shows a cross-sectional view of a first embodiment of an electrical conductor with a flower-shaped cross-section.
  • 2 shows a cross-sectional view of a second embodiment of an electrical conductor with a flower-shaped cross-section.
  • 3a - 3c shows a cross-sectional view of an electrical conductor according to 2 with different outer contours in the conductor cross-section.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

In 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen beispielhaften elektrischen Leiter 1 nach einer ersten Ausführungsvariante dargestellt. In 2 ist schematisch ein Querschnitt durch einen beispielhaften elektrischen Leiter 1 nach einer zweiten Ausführungsvariante dargestellt.In 1 is a schematic cross-section through an exemplary electrical conductor 1 according to a first embodiment. In 2 is a schematic cross-section through an exemplary electrical conductor 1 according to a second embodiment.

Der elektrischer Leiter 1 umfasst einen rohrförmigen, nämlich einen hohlen Innenraum 2 aufweisenden Körper 3 (1, 2).The electrical conductor 1 comprises a tubular body 3 having a hollow interior 2 ( 1 , 2 ).

Der rohrförmige Körper 3 weist einen blumenförmigen Querschnitt auf (1, 2) und ist an seinen beiden Enden dichtend geschlossen (nicht dargestellt).The tubular body 3 has a flower-shaped cross-section ( 1 , 2 ) and is sealed at both ends (not shown).

In dem Innenraum 2 des Körpers 3 ist ein flüssiges Arbeitsmedium angeordnet (nicht dargestellt).A liquid working medium is arranged in the interior 2 of the body 3 (not shown).

Bei dem flüssigen Arbeitsmedium handelt es sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel um Wasser, das in dem Innenraum 2 des rohrförmigen Körpers 3 unter Druck (Unterdruck) aufgenommen ist.In the present embodiment, the liquid working medium is water, which is accommodated in the interior 2 of the tubular body 3 under pressure (negative pressure).

Der blumenförmige Querschnitt des rohrförmigen Körpers 3 ist im Wesentlichen durch eine Vielzahl von radial nach außen gebogenen Bereichen 4 gebildet, die sich gleichmäßig um den Umfang des Körpers 3 ausbilden, wobei jeweils zwei benachbarte radial nach außen gebogene Bereiche 4 über jeweils einen ersten radial nach innen gebogenen Bereich 5 verbunden sind, so dass die radial nach außen gebogenen Bereiche 4 und die radial nach innen gebogenen Bereiche 5 alternierend den blumenförmigen Querschnitt des Körpers 3 ausbilden (1, 2).The flower-shaped cross section of the tubular body 3 is essentially formed by a plurality of radially outwardly bent regions 4 which are formed uniformly around the circumference of the body 3, wherein two adjacent radially outwardly bent regions 4 are each connected via a first radially inwardly bent region 5, so that the radially outwardly bent regions 4 and the radially inwardly bent regions 5 alternately form the flower-shaped cross section of the body 3 ( 1 , 2 ).

Die Richtungsangabe „radial“ beschreibt eine Richtung normal zu einer zentralen Längsachse 8 des rohrförmigen Körpers 3. Die Richtungsangabe „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der zentralen Längsachse 8 des rohrförmigen Körpers 3.The direction “radial” describes a direction normal to a central longitudinal axis 8 of the tubular body 3. The direction “axial” describes a direction along or parallel to the central longitudinal axis 8 of the tubular body 3.

Der in 2 dargestellte Körper 3 mit blumenförmigen Querschnitt entspricht in seiner Grundstruktur dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines Körpers 3 mit blumenförmigen Querschnitt mit dem Unterschied, dass die radial nach außen gebogenen Bereiche 4 jeweils, nämlich alle radial nach außen gebogenen Bereiche 4, zumindest einen zweiten radial nach innen gebogenen Bereich 9 aufweisen.The 2 The body 3 shown with flower-shaped cross-section corresponds in its basic structure to the one shown in 1 illustrated first embodiment of a body 3 with a flower-shaped cross-section with the difference that the radially outwardly bent regions 4 each, namely all radially outwardly bent regions 4, have at least one second radially inwardly bent region 9.

In 3a bis 3c sind anhand des in 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels des elektrischen Leiters drei unterschiedliche Varianten dargestellt, wie der Körper mit blumenförmigem Querschnitt im Leiter-Querschnitt betrachtet verformt ist - 3a zeigt eine im Wesentlichen trapezförmige Außenkontur 10; 3b zeigt eine im Wesentlichen quadratische Außenkontur 10; 3c zeigt eine im Wesentlichen runde Außenkontur 10.In 3a to 3c are based on the 2 illustrated second embodiment of the electrical conductor, three different variants are shown of how the body with flower-shaped cross-section is deformed when viewed in the conductor cross-section - 3a shows a substantially trapezoidal outer contour 10; 3b shows a substantially square outer contour 10; 3c shows a substantially round outer contour 10.

In den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind die radial nach außen gebogenen Bereiche 4 und die radial nach innen gebogenen Bereiche 5 derart ausgeführt, dass an einer inneren Mantelfläche 6 des Körpers 3 eine kapillare Struktur ausgebildet wird (2, 3).In the present embodiments, the radially outwardly bent regions 4 and the radially inwardly bent regions 5 are designed such that a capillary structure is formed on an inner surface 6 of the body 3 ( 2 , 3 ).

Der elektrische Leiter 1 kann als „heat pipe“ (Wärmeleitrohr) fungieren und dient, beispielsweise verbaut in einer elektrischen Maschine, der Ableitung von Wärme - das flüssige Arbeitsmedium im Innenraum 2 des Körpers 3 wird im Bereich einer heißen Zone, also in einem zu kühlenden Bereich eines Bauteils, verdampft; das verdampfte Arbeitsmedium „wandert“ in eine kalte Zone und wird dort kondensiert; das kondensierte Arbeitsmedium „wandert“ über die kapillare Struktur wieder zurück in die heiße Zone usw.The electrical conductor 1 can function as a "heat pipe" and serves, for example, when installed in an electrical machine, to dissipate heat - the liquid working medium in the interior 2 of the body 3 is evaporated in the area of a hot zone, i.e. in an area of a component that is to be cooled; the evaporated working medium "migrates" to a cold zone and is condensed there; the condensed working medium "migrates" back to the hot zone via the capillary structure, etc.

Der blumenförmige Querschnitt des elektrischen Leiters 1 bedingt somit neben einer verminderten Ausbildung von Wirbelströmen in dem elektrischen Leiter 1 auch die Ausbildung der kapillaren Struktur an der inneren Mantelfläche 6 des elektrischen Leiters 1.The flower-shaped cross-section of the electrical conductor 1 thus not only reduces the formation of eddy currents in the electrical conductor 1 but also causes the formation of the capillary structure on the inner surface 6 of the electrical conductor 1.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Elektrischer LeiterElectrical conductor
22
Innenrauminner space
33
(Rohrförmiger) Körper(Tubular) body
44
Radial nach außen gebogener BereichRadially outward curved area
55
Erster radial nach innen gebogener BereichFirst radially inwardly curved area
66
Innere MantelflächeInner shell surface
77
Äußere MantelflächeOuter surface
88th
Zentrale Längsachse (des rohrförmigen Körpers)Central longitudinal axis (of the tubular body)
99
Zweiter radial nach innen gebogener BereichSecond radially inwardly curved area
1010
Außenkontur (des Leiters)Outer contour (of the conductor)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102015116810 A1 [0008]DE 102015116810 A1 [0008]

Claims (15)

Elektrischer Leiter (1) umfassend einen Körper (3), wobei der Körper (3) einen blumenförmigen Querschnitt aufweist, wobei der blumenförmige Querschnitt des Körpers (3) durch eine Vielzahl von radial nach außen gebogenen Bereichen (4) gebildet ist, die sich gleichmäßig um den Umfang des Körpers (3) ausbilden, wobei jeweils zwei benachbarte radial nach außen gebogene Bereiche (4) über jeweils einen ersten radial nach innen gebogenen Bereich (5) verbunden sind, so dass die radial nach außen gebogenen Bereiche (4) und die ersten radial nach innen gebogenen Bereiche (5) alternierend den blumenförmigen Querschnitt des Körpers (3) ausbilden.Electrical conductor (1) comprising a body (3), the body (3) having a flower-shaped cross-section, the flower-shaped cross-section of the body (3) being formed by a plurality of radially outwardly bent regions (4) which are evenly formed around the circumference of the body (3), two adjacent radially outwardly bent regions (4) being connected via a first radially inwardly bent region (5), so that the radially outwardly bent regions (4) and the first radially inwardly bent regions (5) alternately form the flower-shaped cross-section of the body (3). Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach außen gebogenen Bereiche (4) jeweils zumindest teilweise zumindest einen zweiten radial nach innen gebogenen Bereich (9) aufweisen.Electrical conductor (1) according to Claim 1 , characterized in that the radially outwardly bent regions (4) each at least partially have at least one second radially inwardly bent region (9). Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) mit blumenförmigem Querschnitt derart verformt ist, dass im Leiter-Querschnitt eine im Wesentlichen vieleckige oder runde Außenkontur (10) gebildet wird.Electrical conductor (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the body (3) with a flower-shaped cross-section is deformed such that a substantially polygonal or round outer contour (10) is formed in the conductor cross-section. Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) zumindest teilweise rohrförmig, nämlich einen hohlen Innenraum (2) aufweisend, ausgebildet ist.Electrical conductor (1) according to Claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the body (3) is at least partially tubular, namely having a hollow interior (2). Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (2) des Körpers (3) dichtend geschlossen ist und in dem Innenraum ein flüssiges Arbeitsmedium angeordnet ist.Electrical conductor (1) according to Claim 4 , characterized in that the interior (2) of the body (3) is sealed and a liquid working medium is arranged in the interior. Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die radial nach außen gebogenen Bereiche (4) und die ersten radial nach innen gebogenen Bereiche (5) derart ausgeführt sind, dass an einer inneren Mantelfläche (6) des Körpers (3) eine kapillare Struktur ausgebildet wird.Electrical conductor (1) according to Claim 4 or 5 , characterized in that the radially outwardly bent regions (4) and the first radially inwardly bent regions (5) are designed such that a capillary structure is formed on an inner circumferential surface (6) of the body (3). Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer inneren Mantelfläche (6) des Körpers (3) eine poröse Struktur angeordnet oder ausgebildet ist.Electrical conductor (1) according to Claim 4 , 5 or 6 , characterized in that a porous structure is arranged or formed on an inner surface (6) of the body (3). Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer inneren Mantelfläche (6) des Körpers (3) umfänglich gleichmäßig verteilt, sich im Wesentlichen axial erstreckende Rillen ausgebildet sind.Electrical conductor (1) according to Claim 4 , 5 or 6 , characterized in that substantially axially extending grooves are formed on an inner circumferential surface (6) of the body (3) in a circumferentially uniformly distributed manner. Elektrischer Leiter (1) nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer inneren Mantelfläche (6) des Körpers (3) des elektrischen Leiters ein Drahtgeflecht angeordnet ist.Electrical conductor (1) according to Claim 4 , 5 or 6 , characterized in that a wire mesh is arranged on an inner surface (6) of the body (3) of the electrical conductor. Elektrischer Leiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) des elektrischen Leiters (1) an einer äußeren Mantelfläche (7) zumindest teilweise beschichtet ist.Electrical conductor (1) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the body (3) of the electrical conductor (1) is at least partially coated on an outer surface (7). Elektrischer Leiter (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (3) des elektrischen Leiters (1) an einer inneren Mantelfläche (6) zumindest teilweise beschichtet ist.Electrical conductor (1) according to one of the Claims 4 until 10 , characterized in that the body (3) of the electrical conductor (1) is at least partially coated on an inner surface (6). Verwendung eines elektrischen Leiters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung einer elektromagnetischen Spule.Use of an electrical conductor (1) according to one of the Claims 1 until 11 to produce an electromagnetic coil. Elektrische Maschine umfassend einen Stator und einen beweglich dazu gelagerten Rotor, wobei der Stator eine Vielzahl von Statornuten zur Aufnahme einer Statorwicklung umfasst, wobei die Statorwicklung aus einem elektrischen Leiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 gebildet ist.Electrical machine comprising a stator and a rotor movably mounted thereto, wherein the stator comprises a plurality of stator slots for receiving a stator winding, wherein the stator winding consists of an electrical conductor (1) according to one of the Claims 1 until 11 is formed. Elektrische Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator eine Wärmequelle und eine Wärmesenke aufweist, wobei die Statorwicklung und somit der elektrische Leiter (1) mit der Wärmequelle und mit der Wärmesenke in thermischer Verbindung steht.Electrical machine according to Claim 13 , characterized in that the stator has a heat source and a heat sink, wherein the stator winding and thus the electrical conductor (1) is in thermal connection with the heat source and with the heat sink. Elektrische Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmequelle im Bereich der Statornuten und die Wärmesenke im Bereich eines Wicklungskopfs ausgebildet ist.Electrical machine according to Claim 14 , characterized in that the heat source is formed in the region of the stator slots and the heat sink is formed in the region of a winding head.
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