DE112011103343T5

DE112011103343T5 - Kühlmittelkanäle für einen Stator einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE112011103343T5
Application number: DE112011103343T
Authority: DE
Inventors: Michael D. Bradfield
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2010-10-04
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-07-18
Also published as: US8395287B2; CN103155376A; KR101768261B1; WO2012047477A2; WO2012047477A3; KR20130141502A; US20120080964A1; CN103155376B

Abstract

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein elektrisches Maschinenmodul bereit, das eine elektrische Maschine umfasst. Die elektrische Maschine umfasst eine Statorbaugruppe mit mehreren Statorblechen. Die mehreren Statorbleche umfassen mehrere unterschiedliche Außendurchmesser und einige der mehreren Statorbleche umfassen wenigstens zwei unterschiedliche Radien. Wenigstens ein umfänglicher Kühlmittelkanal und wenigstens ein axialer Kühlmittelkanal können durch die mehreren Statorbleche definiert sein. Der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal kann im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe definiert sein und der wenigstens eine axiale Kühlmittelkanal kann im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe definiert sein.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Anmeldung Nr. 12/897,663, eingereicht am 4. Oktober 2010, deren Inhalt hierin hiermit vollumfänglich aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Elektrische Maschinen, die häufig in einem Gehäuse enthalten sind, bestehen allgemein aus einer Statorbaugruppe und einem Rotor. Während des Betriebs der elektrischen Maschinen kann eine erhebliche Menge an Wärmeenergie sowohl durch die Statorbaugruppe als auch den Rotor sowie durch andere Komponenten der elektrischen Maschine erzeugt werden. Herkömmliche Kühlverfahren umfassen das Entfernen der erzeugten Wärmenergie durch erzwungene Konvektion auf einen Mantel, der mit einem Kühlmittel gefüllt ist. Der Kühlmittelmantel ist häufig innerhalb oder außerhalb der Wände des Gehäuses enthalten.
KURZFASSUNG
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein elektrisches Maschinenmodul bereit, das eine elektrische Maschine mit einer Statorbaugruppe umfasst. Die Statorbaugruppe kann eine erste Reihe Statorbleche mit wenigstens einem Abschnitt, der einen ersten Außendurchmesser aufweist, und eine zweite Reihe Statorbleche mit wenigstens einem Abschnitt, der einen zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, aufweist, umfassen. Wenigstens einige der zweiten Reihe der Statorbleche umfassen jeweils erste radiale Abschnitte mit einem ersten Radius und zweite radiale Abschnitte mit einem zweiten Radius, der kleiner ist als der erste Radius. Die ersten radialen Abschnitte und die zweiten radialen Abschnitte sind untereinander versetzt angeordnet. Das elektrische Maschinenmodul kann ebenso wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal, der im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe durch die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche definiert ist, und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal umfassen, der im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe durch die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche definiert ist.
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein elektrisches Maschinenmodul bereit, das eine elektrische Maschine mit einer Statorbaugruppe aufweist. Die Statorbaugruppe umfasst mehrere Statorbleche und die mehreren Statorbleche umfassen mehrere unterschiedliche Außendurchmesser. Ein Abschnitt der mehreren Statorbleche umfasst jeweils wenigstens zwei unterschiedliche Radien. Das elektrische Maschinenmodul umfasst ebenfalls wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal, die durch die mehreren Statorbleche definiert sind. Der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal kann im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe definiert sein und der wenigstens eine axiale Kühlmittelkanal kann im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe definiert sein. Das elektrische Maschinenmodul umfasst ferner ein Gehäuse, das eine Innenwand, ein Hülsenelement und wenigstens eine Endkappe, die mit dem Hülsenelement verbunden ist, umfasst. Das Gehäuse umgibt im Wesentlichen die elektrische Maschine und das Hülsenelement und die wenigstens eine Endkappe definieren wenigstens teilweise einen Maschinenhohlraum.
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren bereit, um ein elektrisches Maschinenmodul zu kühlen. Das Verfahren kann das Bereitstellen einer elektrischen Maschine mit einer Statorbaugruppe umfassen, die mehrere Statorbleche umfasst. Die mehreren Statorbleche umfassen mehrere unterschiedliche Außendurchmesser und ein Abschnitt der mehreren Statorbleche umfasst wenigstens zwei unterschiedliche Radien. Das Verfahren kann ebenso das Positionieren der mehreren Statorbleche relativ zueinander umfassen, um wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe zu bilden, und das Bereitstellen eines Gehäuses, das die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt. Das Gehäuse umfasst eine Einlassöffnung in fluidleitender Verbindung mit dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal und dem wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal. Das Verfahren kann ferner das Einführen eines Kühlmittels durch die Einlassöffnung und das Umwälzen des Kühlmittels durch den wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal und den wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal umfassen, um die elektrische Maschine zu kühlen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vordere Querschnittsansicht eines elektrischen Maschinenmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine seitliche Querschnittsansicht dreier unterschiedlicher Statorbleche für die Verwendung mit der elektrischen Maschine der 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Statorbaugruppe der elektrischen Maschine der 1.
4A ist eine seitliche Querschnittsansicht eines elektrischen Maschinenmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4B ist eine Schnittansicht des elektrischen Maschinenmoduls der 4A entlang der Linie A-A.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, ist zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und auf verschiedene Weisen praktiziert oder ausgeführt werden. Es ist ebenso zu verstehen, dass die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als beschränkend zu betrachten ist. Die Verwendung von „umfassen”, „aufweisen” oder „haben” und Variationen hiervon hierin bedeutet, dass die danach aufgeführten Elemente und Äquivalente hiervon sowie zusätzliche Elemente umfasst sind. Sofern nicht spezifiziert oder anderweitig beschränkt, werden die Begriffe „befestigt”, „verbunden”, „gelagert” und „gekoppelt” und Variationen hiervon breit verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Lagerungen und Kopplungen. Ferner sind „verbunden” und „gekoppelt” nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Die folgende Erörterung wird dargelegt, um einem Fachmann zu ermöglichen, Ausführungsformen der Erfindung herzustellen und zu verwenden. Verschiedene Modifizierungen an den dargestellten Ausführungsformen sind dem Fachmann ohne weiteres ersichtlich und die allgemeinen Prinzipien hierin können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne von den Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen. Somit ist es nicht beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf dargestellte Ausführungsformen beschränkt sind, sondern es ist ihnen der breiteste Umfang zukommen zu lassen, der in Einklang mit den hierin offenbarten Prinzipien und Merkmalen steht. Die folgende ausführliche Beschreibung ist mit Bezug auf die Figuren zu lesen, in denen gleiche Elemente in unterschiedlichen Figuren gleiche Bezugsziffern aufweisen. Die Figuren, die nicht notwendigerweise maßstäblich sind, veranschaulichen ausgewählte Ausführungsformen und sind nicht beabsichtigt, den Umfang der Ausführungsformen der Erfindung zu beschränken. Fachleute werden erkennen, dass die hierin bereitgestellten Beispiele viele nützliche Alternativen haben und innerhalb des Umfangs der Ausführungsformen der Erfindung fallen.
1 veranschaulicht ein elektrisches Maschinenmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das elektrische Maschinenmodul 10 kann ein Gehäuse 12 umfassen, das ein Hülsenelement 14, eine erste Endkappe 16 und eine zweite Endkappe 18 aufweist. Eine elektrische Maschine 20 kann innerhalb eines Maschinenhohlraums 22, der wenigstens teilweise durch das Hülsenelement 14 und die Endkappen 16, 18 definiert ist, aufgenommen sein.
Zum Beispiel können das Hülsenelement 14 und die Endkappen 16, 18 über Befestigungsmittel (nicht dargestellt) oder einer anderen geeigneten Verbindungsart verbunden sein, um die elektrische Maschine 20 innerhalb des Maschinenhohlraums 22 zu umgeben. Ebenso kann das Gehäuse die elektrische Maschine 20 wenigstens teilweise umgeben. In anderen Ausführungsformen kann das Gehäuse 12 einen im Wesentlichen geschlossenen, im Wesentlichen zylinderförmigen Behälter und eine einzige Endkappe aufweisen (nicht dargestellt).
Die elektrische Maschine 20 kann einen Rotor 24, eine Statorbaugruppe 26, die mehrere Statorbleche 28 aufweist, Statorwicklungen 29 (wie in 4A dargestellt) und Statorwickelköpfe 30 und Lager 32 umfassen und kann um eine Hauptabtriebswelle 34 angeordnet sein. Wie in 1 dargestellt ist, kann die Statorbaugruppe 26 den Rotor 24 umgeben. In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 20 ebenso eine Rotornabe 36 umfassen oder einen „nabenlosen” Aufbau aufweisen (nicht dargestellt). Die elektrische Maschine 20 kann ohne Einschränkung ein Elektromotor sein, wie zum Beispiel ein Hybridelektromotor, ein elektrischer Generator oder eine Fahrzeuglichtmaschine. In einer Ausführungsform kann die elektrische Maschine 20 ein elektrischer HVH-Motor (High Voltage Hairpin) für die Verwendung in einem Hybridfahrzeug sein.
Komponenten der elektrischen Maschine 20, wie zum Beispiel, jedoch nicht darauf beschränkt, die Statorbaugruppe 26, können während des Betriebs der elektrischen Maschine 20 Wärme erzeugen. Diese Komponenten können gekühlt werden, um die Leistung der elektrischen Maschine 20 zu verbessern und ihre Lebensdauer zu vergrößern.
In einigen Ausführungsformen können die mehreren Statorbleche 28 eine gerippte Außenfläche der Statorbaugruppe 26 erzeugen. Genauer können die mehreren Statorbleche 28 variierende, versetzt angeordnete oder unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen, wodurch sich radial erstreckende „Rippen” 38 um einen Umfang der Statorbaugruppe 26 erzeugt werden, wie in 1 dargestellt ist. Zum Beispiel kann eine erste Reihe Statorbleche 28 wenigstens einen Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser D1 und eine zweite Reihe Statorbleche 28 wenigstens einen Abschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser D2, der größer ist als der erste Außendurchmesser D1, umfassen, wodurch die gerippte Außenfläche gebildet wird. Die erste Reihe und die zweite Reihe können eins zu eins, zwei zu zwei, eins zu zwei usw. gestaffelt sein, um ein gewünschtes Rippenprofil um den Umfang der Statorbaugruppe 26 zu bilden. In einer Ausführungsform kann der zweite Außendurchmesser D2 im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser des Hülsenelements 14 sein, so dass die zweite Reihe der Statorbleche 28 in Kontakt mit dem Hülsenelement 14 kommt, wie in 1 dargestellt ist. Mehrere umfängliche Kühlmittelkanäle 40 können zwischen einer Außenfläche der ersten Reihe der Statorbleche 28 und Seitenflächen der zweiten Reihe der Statorbleche 28 (d. h. zwischen den Rippen 38) definiert sein, wie in 1 dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen können die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 ferner durch eine Innenfläche 42 des Hülsenelements 14 definiert sein. In einigen Ausführungsformen können die Statorbleche 28 der zweiten Reihe im Wesentlichen an axialen Enden der Statorbaugruppe 26 gruppiert sein, so dass dazwischen ein umfänglicher Kühlmittelkanal 40 definiert werden kann (nicht dargestellt).
Zusätzlich kann die zweite Reihe der Statorbleche jeweils versetzt angeordnete Durchmesser durch Umfassen wenigstens zweier unterschiedlichen Radien aufweisen. Wie in 2 dargestellt ist, kann die zweite Reihe der Statorbleche zum Beispiel erste radiale Abschnitte mit einem ersten Radius R1 und zweite radiale Abschnitte mit einem zweiten Radius R2, der kleiner ist als der erste Radius R2, aufweisen. Die ersten radialen Abschnitte und die zweiten radialen Abschnitt können versetzt angeordnet sein, so dass axiale Schlitze 44 entlang eines Umfangs der zweiten Reihe der Statorbleche (d. h. durch die Rippen 38) definiert werden können, so dass jedes der zweiten Reihe der Statorbleche eine „gezahnte” Außenfläche umfassen kann. In einigen Ausführungsformen können die ersten radialen Abschnitte von wesentlicher radialer Länge sein, um mit dem Hülsenelement 14 in Kontakt zu kommen. Zum Beispiel können die ersten radialen Abschnitt gleich etwa der Hälfte des zweiten Durchmessers D2 sein. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen die erste Reihe der Statorbleche einen konstanten Radius im Wesentlich gleich dem zweiten Radius R2 (z. B. etwa die Hälfte des ersten Durchmessers D1) aufweisen, wie in 2 dargestellt ist.
Mehrere axiale Kühlmittelkanäle 46 können zwischen einer Außenfläche der ersten Reihe der Statorbleche 28 und Seitenflächen der zweiten Reihe der Statorbleche 28 definiert sein (d. h. durch die axialen Schlitze 44, wie in 3 dargestellt ist). In einigen Ausführungsformen können die axialen Kühlmittelkanäle 46 ferner durch eine Innenfläche 42 des Hülsenelements 14 definiert sein. Ferner können die axialen Kühlmittelkanäle 46 entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe 26 definiert sein. Ein Kühlmittel, wie zum Beispiel Wasser, Ethylenglykol, eine Wasser/Ethylenglykol-Mischung, Öl, Getriebefluid oder irgendeine ähnliche Substanz, kann durch die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 und die axialen Kühlmittelkanäle 46 umgewälzt werden, wie in den 3–4B dargestellt ist, um das Kühlen der Statorbaugruppe 26 zu unterstützen.
In einigen Ausführungsformen kann die Statorbaugruppe 26 eine dritte Reihe Statorbleche 28 umfassen. Die dritte Reihe der Statorbleche 28 kann an den axialen Enden der Statorbaugruppe 26 positioniert sein. Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, kann die dritte Reihe der Statorbleche 28 einen konstanten Radius im Wesentlichen gleich dem ersten Radius R1 entlang eines ersten Abschnitts 47 der Statorbaugruppe 26 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der erste Abschnitt 47 der Statorbaugruppe 26 wenigstens eine untere Hälfte der Statorbaugruppe 26 umfassen. Die dritte Reihe der Statorbleche 28 kann ebenso die ersten und zweiten radialen Abschnitte (d. h. des ersten Radius R1 beziehungsweise zweiten Radius R2) entlang eines zweiten Abschnitts 49 der Statorbaugruppe 26 versetzt angeordnet aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der zweite Abschnitt 49 der Statorbaugruppe 26 wenigstens einen Abschnitt einer oberen Hälfte der Statorbaugruppe 26 umfassen. Die ersten und zweiten radialen Abschnitte der dritten Reihe können eine gezahnte Außenfläche definieren oder sekundäre axiale Schlitze 44 entlang des zweiten Abschnitts 49.
Die sekundären axialen Schlitze 44 der dritten Reihe der Statorbleche 28 können übereinstimmen oder in einer Reihe aufgestellt sein mit einem Abschnitt der gezahnten Außenfläche der zweiten Reihe der Statorbleche 28, wie in 3 dargestellt ist. Als Folge können die axialen Kühlmittelkanäle 46 entlang des zweiten Abschnitts 49 der Statorbaugruppe 26 in fluidleitender Verbindung mit den sekundären axialen Schlitzen 44 der dritten Reihe stehen. Dementsprechend können sich die axialen Kühlmittelkanäle 46 entlang einer gesamten Länge der Statorbaugruppe 26 erstrecken und können in fluidleitender Verbindung mit dem Maschinenhohlraum 22 stehen. Entlang des ersten Abschnitts 47 der Statorbaugruppe 26 kann die dritte Reihe der Statorbleche 28 im Wesentlichen eine fluidleitende Verbindung zwischen den axialen Kühlmittelkanälen 46 und dem Maschinenhohlraum 22 verhindern, wodurch ein kontinuierliches Strömen des Kühlmittels durch die umfänglichen Kühlmittelkanäle 40 in Richtung des zweiten Abschnitts 49 der Statorbaugruppe 26 erzwungen wird. In weiteren Ausführungsformen kann ein einziger axialer Kühlmittelkanal 46 über eine gesamte axiale Länge der Statorbaugruppe 26 entlang des zweiten Abschnitts 49 definiert sein.
In einigen Ausführungsformen kann das Hülsenelement 14 eine oder mehrere Einlassöffnungen 48 umfassen. Die Einlassöffnung 48 kann in fluidleitender Verbindung mit den Kühlmittelkanälen 40, 46 stehen. Das Kühlmittel kann den Kühlmittelkanälen 40, 46 durch die Einlassöffnung 48 zugeführt werden und kann von den Kühlmittelkanälen 40, 46 durch die axialen Kühlmittelkanäle 46 entlang des zweiten Abschnitts 49 der Statorbaugruppe 26 in den Maschinenhohlraum 22 ausströmen, wie in den 3–4B dargestellt ist. In einer Ausführungsform kann die Einlassöffnung 48 entlang des ersten Abschnitts 47 der Statorbaugruppe 26 positioniert sein, wie in 4A dargestellt ist.
Während des Betriebs der elektrischen Maschine 20 kann Wärmeenergie, die durch die Komponenten der elektrischen Maschine erzeugt wird, mittels erzwungener Konvektion durch die Statorbleche 28 auf das Kühlmittel übertragen werden, das durch die Kühlmittelkanäle 40, 46 strömt. Indem die Wärmeenergie von den Komponenten der elektrischen Maschine auf das Kühlmittel übertragen wird, wird die elektrische Maschine 20 gekühlt und das Kühlmittel erwärmt. Das erwärmte Kühlmittel kann aus den Kühlmittelkanälen 40, 46 in den Maschinenhohlraum 22 geleitet werden. In einigen Ausführungsformen kann das erwärmte Kühlmittel, das aus den Kühlmittelkanälen 40, 46 geleitet wurde, über die Statorwickelköpfe 30 strömen, um weiter Wärme von der elektrischen Maschine 20 zu entfernen. Das erwärmte Kühlmittel kann sich dann nahe oder an einem Bodenabschnitt des Maschinenhohlraums 22 sammeln. Ein Ablauf (nicht dargestellt) kann an oder nahe dem Bodenabschnitt des Maschinenhohlraums angeordnet sein, um das gesammelte Kühlmittel zu einem Wärmeübertragungselement außerhalb des Gehäuses 12, zum Beispiel an einer Fluidquelle (nicht dargestellt), zum Rückkühlen zu leiten. Das Wärmeübertragungselement kann ein Radiator oder ein anderer geeigneter Wärmetauscher sein. Sobald das Kühlmittel rückgekühlt ist, kann es über die Einlassöffnung 48 wieder in die Kühlmittelkanäle 40, 46 rückgeführt werden.
Herkömmlicherweise ist eine Statorbaugruppe in einer Stahlhülse eingesetzt. Eine Außenfläche der Stahlhülse bildet eine Innenfläche eines Kühlmittelmantels und ein weiteres Gehäuseelement umgibt die Stahlhülse, um eine Außenfläche des Kühlmittelmantels zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelkanäle 40, 46 die Notwendigkeit für den Kühlmittelmantel beseitigen. Aufgrund der Kühlmittelkanäle 40, 46, die ein integraler Teil der Statorbaugruppe 26 sind, kann Wärmeenergie auf das zirkulierende Kühlmittel mit einer schnelleren Geschwindigkeit übertragen werden verglichen mit herkömmlichen elektrischen Maschinenmodulen mit Außenkühlmittelmänteln. Genauer wird dadurch, dass das flüssige Kühlmittel unmittelbar über die Statorbleche 28 laufen kann, der thermische Nutzen maximiert, da es keinen thermischen Abfall beim Leiten der Wärme von den Blechen 28 auf einen zweiten oder dritten Körper oder Rahmen (z. B. die Stahlhülse oder ein weiteres Gehäuseelement) gibt, womit ein thermischer Widerstand einhergehen würde. Zusätzlich kann das versetzte Anordnen der Außendurchmesser der Statorbleche 28 eine größere Oberfläche für das in Kontakt kommende Kühlmittel ergeben verglichen mit einer Statorbaugruppe mit einem glatten Außendurchmesser. In einigen Ausführungsformen kann jedes Statorblech 28 eine Dicke von etwa 0,35 Millimeter aufweisen. Ferner kann das Ausströmen des Kühlmittels über die Statorwickelköpfe 30 vor dem Rückführen des Kühlmittels durch den Wärmetauscher eine zusätzliche Kühlung ergeben.
Die Kühlmittelkanäle 40, 46 können leichter gebildet und umgesetzt werden und somit günstiger verglichen mit Kühlmittelmänteln, die durch Außengehäuse gebildet werden, da weniger Material und Herstellungsprozesse für das Gehäuse 12 erforderlich sind. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen, da das Gehäuse 12 keinen äußeren Kühlmittelmantel erfordert, das Gesamtgewicht des elektrischen Maschinenmoduls 10 verringert werden verglichen mit elektrischen Maschinenmodulen mit massigeren Außengehäusen, welche Kühlmittelmäntel enthalten. Ebenso kann die Beseitigung eines äußeren Kühlmittelmantels im Wesentlichen einen Außendurchmesser des elektrischen Maschinenmoduls 10 verringern. Typischerweise kann die Stahlhülse/das andere Gehäuseelement etwa 8 Millimeter bis etwa 10 Millimeter zu dem Außendurchmesser eines elektrischen Maschinenmoduls hinzufügen.
Es ist von den Fachleuten zu verstehen, dass, obwohl die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen und Beispielen beschrieben wurde, die Erfindung nicht notwendigerweise derart beschränkt ist und dass zahlreiche andere Ausführungsformen, Beispiele, Verwendungen, Modifizierungen und Abweichungen von den Ausführungsformen, Beispielen und Verwendungen als von den hieran angefügten Ansprüchen umfasst beabsichtigt sind. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Elektrisches Maschinenmodul, aufweisend: eine elektrische Maschine, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe eine erste Reihe Statorbleche und eine zweite Reihe Statorbleche umfasst, wobei die erste Reihe der Statorbleche einen Abschnitt mit einem ersten Außendurchmesser umfasst, wobei die zweite Reihe der Statorbleche einen Abschnitt mit einem zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfasst, wobei wenigstens einige der zweiten Reihe der Statorbleche jeweils erste radiale Abschnitte mit einem ersten Radius und zweite radiale Abschnitte mit einem zweiten Radius, der kleiner ist als der erste Radius, umfassen, wobei die ersten radialen Abschnitte und die zweiten radialen Abschnitte untereinander versetzt angeordnet sind; wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal, der im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe durch die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche definiert ist; und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal, der im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe durch die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche definiert ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 1, wobei die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche relativ zueinander positioniert sind, um sich radial erstreckende Rippen im Wesentlichen um den Umfang der Statorbaugruppe zu bilden.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 2, wobei die ersten radialen Abschnitte und die zweiten radialen Abschnitte um einen Umfang der zweiten Reihe der Statorbleche versetzt angeordnet sind, um mehrere axiale Schlitze zu bilden.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 3, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal mehrere umfängliche Kühlmittelkanäle aufweist, die wenigstens teilweise zwischen den mehreren sich radial erstreckenden Rippen definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 4, wobei der wenigstens eine axiale Kühlmittelkanal mehrere axiale Kühlmittelkanäle aufweist, die wenigstens teilweise durch die axialen Schlitze und entlang einer Außenfläche der ersten Reihe der Statorbleche definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 5 und ferner aufweisend ein Gehäuse, das die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt, wobei das Gehäuse ein Hülsenelement und wenigstens eine Endkappe aufweist, die mit dem Hülsenelement verbunden ist, wobei das Hülsenelement und die wenigstens eine Endkappe wenigstens teilweise einen Maschinenhohlraum definieren, wobei die elektrische Maschine innerhalb des Gehäuses relativ zu dem Hülsenelement positioniert ist, so dass die ersten radialen Abschnitte das Hülsenelement berühren und die mehreren axialen Kühlmittelkanäle und die mehreren umfänglichen Kühlmittelkanäle wenigstens teilweise durch das Hülsenelement definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 6 und ferner aufweisend eine dritte Reihe Statorbleche, die an axialen Enden der Statorbaugruppe positioniert sind, wobei die dritte Reihe der Statorbleche die ersten radialen Abschnitte mit dem ersten Radius entlang eines unteren Abschnitts der Statorbaugruppe umfasst, so dass eine fluidleitende Verbindung zwischen den mehreren axialen Kühlmittelkanälen und dem Maschinenhohlraum im Wesentlichen entlang des unteren Abschnitts verhindert ist, wobei die dritte Reihe der Statorbleche die ersten radialen Abschnitte mit dem ersten Radius und die zweiten radialen Abschnitt mit dem zweiten Radius, die zwischen den ersten radialen Abschnitten versetzt angeordnet sind, entlang eines oberen Abschnitts der Statorbaugruppe umfasst, so dass die axialen Kühlmittelkanäle in fluidleitender Verbindung mit dem Maschinenhohlraum entlang des oberen Abschnitts stehen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 7, wobei das Hülsenelement ferner wenigstens eine Einlassöffnung in fluidleitender Verbindung mit den mehreren axialen Kühlmittelkanälen und den mehreren umfänglichen Kühlmittelkanälen aufweist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 8, wobei sich ein Kühlmittel von der wenigstens einen Einlassöffnung im Wesentlichen durch die mehreren axialen Kühlmittelkanäle und die mehreren umfänglichen Kühlmittelkanäle in den Maschinenhohlraum durch die mehreren axialen Kühlmittelkanäle entlang des oberen Abschnitts der Statorbaugruppe ausbreiten kann.
Elektrisches Maschinenmodul, aufweisend: eine elektrische Maschine, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe mehrere Statorbleche umfasst; wobei die mehreren Statorbleche mehrere unterschiedliche Außendurchmesser umfassen und ein Abschnitt der mehreren Statorbleche jeweils wenigstens zwei unterschiedliche Radien umfasst; wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal, die durch die mehreren Statorbleche definiert sind, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlermittelkanal im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe definiert ist und der wenigstens eine axiale Kühlmittelkanal im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe definiert ist; und ein Gehäuse, das eine Innenwand, ein Hülsenelement und wenigstens eine Endkappe, die mit dem Hülsenelement verbunden ist, umfasst, wobei das Gehäuse die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt und das Hülsenelement und die wenigstens eine Endkappe wenigstens teilweise einen Maschinenhohlraum definieren.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 10, wobei die mehreren unterschiedlichen Außendurchmesser einen ersten Außendurchmesser und einen zweiten Außendurchmesser, der größer ist als der erste Außendurchmesser, umfassen, wobei die mehreren Statorbleche eine erste Reihe Statorbleche, die den ersten Außendurchmesser aufweisen, und eine zweite Reihe Statorbleche, die einen zweiten Außendurchmesser aufweisen, umfassen; und die erste Reihe der Statorbleche und die zweite Reihe der Statorbleche relativ zueinander positioniert sind, um mehrere sich radial erstreckende Rippen um den Umfang der Statorbaugruppe zu bilden.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 11, wobei der Abschnitt der mehreren Statorbleche, der jeweils wenigstens zwei unterschiedliche Radien umfasst, die zweite Reihe der Statorbleche umfasst; die wenigstens zwei unterschiedlichen Radien einen ersten Radius und einen zweiten Radius, der kleiner ist als der erste Radius, umfassen; die zweite Reihe der Statorbleche erste radiale Abschnitte, die den ersten Radius umfassen, und zweite radiale Abschnitte, die den zweiten Radius umfassen und zwischen den ersten radialen Abschnitten versetzt angeordnet sind, aufweist, um mehrere axiale Schlitze zu bilden; und wobei der erste Außendurchmesser der ersten Reihe der Statorbleche im Wesentlichen gleich dem doppelten des zweiten Radius ist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 12, wobei der wenigstens eine umfängliche Kühlmittelkanal mehrere umfängliche Kühlmittelkanäle aufweist, die wenigstens teilweise zwischen den mehreren sich radial erstreckenden Rippen definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 13, wobei der wenigstens eine axiale Kühlmittelkanal mehrere axiale Kühlmittelkanäle aufweist, die wenigstens teilweise durch die axialen Schlitze und entlang einer Außenfläche der ersten Reihe der Statorbleche definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 14, wobei die mehreren axialen Kühlmittelkanäle und die mehreren umfänglichen Kühlmittelkanäle wenigstens teilweise durch die Innenwand des Gehäuses definiert sind.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 15, wobei die Statorbaugruppe einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst und ferner eine dritte Reihe Statorbleche aufweist, die an axialen Enden der Statorbaugruppe positioniert sind, wobei die dritte Reihe der Statorbleche die ersten radialen Abschnitte entlang des ersten Abschnitts der Statorbaugruppe aufweist, so dass eine fluidleitende Verbindung zwischen den axialen Kühlmittelkanälen und dem Maschinenhohlraum im Wesentlichen entlang des ersten Abschnitts verhindert ist; wobei die dritte Reihe der Statorbleche die ersten radialen Abschnitte und die zweiten radialen Abschnitte, die zwischen den ersten radialen Abschnitten versetzt angeordnet sind, entlang des zweiten Abschnitts der Statorbaugruppe aufweist, um sekundäre axiale Schlitze zu bilden, die eine fluidleitende Verbindung zwischen den axialen Kühlmittelkanälen und dem Maschinenhohlraum entlang des zweiten Abschnitts bereitstellen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 16, wobei das Hülsenelement ferner wenigstens eine Einlassöffnung in fluidleitender Verbindung mit den mehreren axialen Kühlmittelkanälen und den mehreren umfänglichen Kühlmittelkanälen aufweist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 17, wobei sich ein Kühlmittel von der wenigstens einen Einlassöffnung im Wesentlichen durch die mehreren axialen Kühlmittelkanäle und die mehreren umfänglichen Kühlmittelkanäle und in den Maschinenhohlraum durch die axialen Kühlmittelkanäle entlang des zweiten Abschnitts der Statorbaugruppe ausbreiten kann.
Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Maschinenmoduls, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer elektrischen Maschinen, die eine Statorbaugruppe umfasst, wobei die Statorbaugruppe mehrere Statorbleche umfasst, wobei die mehreren Statorbleche mehrere unterschiedliche Außendurchmesser umfassen und ein Abschnitt der mehreren Statorbleche wenigstens zwei unterschiedliche Radien umfasst; Positionieren der mehreren Statorbleche relativ zueinander, um wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal im Wesentlichen um einen Umfang der Statorbaugruppe und wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal im Wesentlichen entlang einer axialen Länge der Statorbaugruppe zu bilden, Bereitstellen eines Gehäuses, das die elektrische Maschine im Wesentlichen umgibt, wobei das Gehäuse eine Einlassöffnung in fluidleitender Verbindung mit dem wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal und dem wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal umfasst; Einführen eines Kühlmittels durch die Einlassöffnung; und Umwälzen des Kühlmittels durch den wenigstens einen umfänglichen Kühlmittelkanal und den wenigstens einen axialen Kühlmittelkanal, um die elektrische Maschine zu kühlen.
Verfahren zum Kühlen eines elektrischen Maschinenmoduls nach Anspruch 19 und ferner aufweisend das Sammeln des umgewälzten Kühlmittels nahe einem Ablauf, der zu einem Bodenabschnitt des Gehäuses benachbart ist.