EP3202018A1 - Electrical machine with cooling - Google Patents

Electrical machine with cooling

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Publication number
EP3202018A1
EP3202018A1 EP15744943.0A EP15744943A EP3202018A1 EP 3202018 A1 EP3202018 A1 EP 3202018A1 EP 15744943 A EP15744943 A EP 15744943A EP 3202018 A1 EP3202018 A1 EP 3202018A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
stator
coolant
separating element
face
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.)
Withdrawn
Application number
EP15744943.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Uwe Knappenberger
Denis Kern
Daniel Kuehbacher
Armin Elser
Michael Schwiderski
Ralph Peter
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.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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 Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3202018A1 publication Critical patent/EP3202018A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
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    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the invention relates to electrical machines, in particular rotary electric machines with liquid cooling.
  • cooling fins can be arranged on an outer side of the housing.
  • Water jacket cooling in which one or more cooling channels are provided in the housing of the electric machine, which are flowed through by a cooling fluid, usually water, and the most favorable by their geometry
  • oil-cooled electrical machines which have an oil-flowed shaft or direct wetting or flow of the windings. or provide the windings with the cooling medium.
  • Oil as a cooling medium has the advantage that, in contrast to water, no separation between the current-carrying parts is necessary because oil does not conduct electricity and thus serves as an insulator.
  • the document US 2012/0074739 A1 discloses an electric machine with a housing and a stator with a stator winding. Between the housing and the stator a plurality of cooling channels are formed. The cooling channels extend in the axial direction and communicate with the interior of the housing, wherein the winding heads of the stator winding can be overflowed by a cooling medium.
  • a rotary electric machine comprising: a housing having an interior space;
  • stator body at least partially abutting an inner wall of the housing
  • one or more coolant channels disposed between the stator assembly and the housing and / or in the stator body and fluidly interconnecting first and second faces of the stator body;
  • a manifold region for receiving coolant and for distributing the coolant through the one or more coolant channels.
  • Stator body provided so that there a liquid cooling medium is supplied and flows from there through the axially extending coolant channels in the direction of the second end face.
  • the distributor area can be separated by an isolating element in the housing, in particular from an interior and thus to the first
  • the separating element may extend in the form of an annular ring in the axial direction between the first end face of the stator arrangement and an inner surface of a housing wall of the housing and in particular be formed integrally with the housing or a housing part.
  • the distributor region is formed by the housing, the stator body and the annular separator, the z. B. coaxial between the first
  • Front side of the stator and an inner wall of the housing arranged can be.
  • the distributor area is delimited with respect to the remaining interior of the housing. This represents a particularly simple embodiment of the distributor area, which can be produced by simple means.
  • the separating element can have one or more through-openings which are adjacent to one another in the circumferential direction of the separating element, in order to discharge coolant from the distributor region onto a winding head of a stator winding of the stator arrangement.
  • a coolant flow from the distributor region can additionally be provided via the winding head on the first end side of the stator by additional outlet openings in the separating element in order to achieve cooling of the winding head on the first end side.
  • the separating element may have a length in the axial direction in order to form a leakage gap between an end of the separating element facing the first end side and the first end side of the stator arrangement, so that coolant from the distributor area is applied to a winding head of a stator
  • Stator winding of the stator assembly is omitted, in particular, the leakage gap is provided only at a particular upper portion of the distributor region.
  • the separating element can be formed by a potting structure for a winding winding of a stator winding in the stator body on the first end face, wherein the potting structure covers the winding head and extends up to a
  • Housing wall of the housing extends.
  • a collecting region can be separated from the interior, into which the openings of the coolant channels at the second end face of the
  • the collecting area is separated by a further separating element from the interior, wherein the further separating element is annular between the second end face of the stator assembly and a Inner surface of a housing wall of the housing extends and in particular is formed integrally with the housing or a housing part.
  • the stator body may comprise stacked laminations and the one or more coolant channels may be formed by grooves on the stator body at its outer surface associated with the housing wall.
  • one or more of the coolant channels in a first, in particular lower region of the electric machine has a higher flow resistance than one or more of the coolant channels in a second, in particular upper region of the electric machine.
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view through a
  • Figures 2a and 2b are sectional views through Stator Theory transverse to the axial
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view through a
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view through a
  • the electric machine 1 shows a schematic cross-sectional view through an electric machine 1 along a rotation axis D.
  • the electric machine 1 comprises a, in the present case in two parts, housing 2 with a housing pot 21 and a housing cover 22 as housing parts.
  • the housing cover 22 is applied to the opening of the housing pot 21, so as to form a closed interior space 23.
  • a stator assembly 3 is arranged, which is cylindrical.
  • the stator assembly 3 has a stator body 31, which may be formed of stacked laminations.
  • the stator assembly 3 defines an inner recess 4 in which a rotor 5 is rotatably mounted on a rotor shaft 6.
  • the rotor shaft 6 is rotatably mounted on bearings 7 which are provided in the housing 2.
  • a bearing may be arranged on the bottom of the housing pot 21 and another bearing on the housing cover 22 designed as a bearing plate.
  • the bearing of the rotor shaft 6 is preferably formed liquid-tight.
  • the electric machine 1 comprising the stator arrangement 3 and the rotor 5 is designed as an electronically commutated electric machine and therefore has a stator winding 33 which comprises a plurality of stator coils which are wound around in each case one or more stator teeth 32.
  • the stator teeth 32 essentially project in the radial direction from a cylindrical stator yoke 34.
  • the rotor 5 has a rotor body 51, in which permanent magnets 52 are embedded for providing a field magnetic field.
  • the permanent magnets 52 may be placed on the rotor poles or arranged as spoke magnets.
  • coolant channels 8 are provided, which has a region in the interior 23 of the housing 2 at a first end face 35 of the stator 3 with a region in the interior 23 of the housing 2 at a second Fluidly connect end face 36 of stator 3.
  • the corresponding configuration of the stator body 31 is shown as a detail in the cross-sectional view of Figure 2a.
  • the coolant channels 8 may also be integrated into the stator body 31 and penetrate the stator body 31 from the first end face 35 to the second end face 36.
  • the corresponding laminar section can have the positions of the grooves or recesses for forming the coolant channels 8 that can be taken from FIGS. 2 a and 2 b.
  • a distributor region 9 is provided in the region of the first end face 35 of the stator 3, which is adapted to the arrangement of the openings of the coolant channels 8.
  • the distributor region 9 represents a volume for the cooling liquid, which communicates with the openings of the coolant channels 8 in the region of the first end face 35 of the stator 3.
  • the volume of the distributor region 9 is formed by the first end face 35 of the stator body 31, a portion of the inner wall of the housing pot 21 and a portion of the housing cover 22, so that the volume is substantially annularly distributed in the housing 2.
  • a separating element 10 is provided, which separates the volume of the distributor region 9 from the volume of the remaining interior 23 of the housing 2.
  • the separating element 10 is essentially cylindrical and extends between the inner surface of the housing cover 22 and the first end face 35 of the stator 3.
  • the separating element 10 can completely seal off the volume of the distributor region 9 from the remaining interior 23.
  • the separating element 10 may also be formed in one piece with the housing cover 22 or the housing 2.
  • a seal (not shown) may be provided which prevents leakage of the liquid coolant into the remaining interior 23 of the housing 2 from the volume of the distributor region 9.
  • a winding head of the stator winding 33 on the first end face 35 of the stator 3 can also be cast with a potting structure 16, so that the winding head potting forms the separation of the manifold region 9 from the interior 23 of the housing 2
  • the housing cover 22 may be provided with a coolant supply port 24 which opens into the volume of the manifold region 9 to supply coolant.
  • the coolant supplied there then distributes in the circumferential direction and flows through the coolant channels 8 in the direction of the second end face 36. During the flow of the coolant through the coolant channels 8, this operating heat can be absorbed by the stator body 31.
  • a coolant outlet opening 25 can be provided, through which the coolant collecting in the housing 2 can flow or be pumped out.
  • a plurality of coolant outlet openings 25 may be provided, in particular, these may be at axial positions in the region of the first and the second end face of the electric machine 1 may be provided.
  • the arrangement of the coolant outlet openings 25 can be made dependent on, for example, at which points within the electrical machine the coolant enters the interior (eg through gaps, openings or free outflow).
  • a further separating element 12 is provided, which essentially separates the openings of the coolant channels 8 at the second end face 36 from the interior 23 of the housing 2.
  • the further separating element 12 forms a circumferentially circumferential annular volume of a collecting area 13, in which the heated coolant is collected and discharged via the coolant outlet opening 25.
  • the further separating element 12 may be formed separately or integrally with the housing 2.
  • FIG. 5 shows a further electric machine 1, in which the separating element 10 is provided with circumferentially distributed through-going outlet openings 14 to the interior 23, which discharge part of the introduced coolant into the interior 23.
  • the coolant can flow out of the volume of the distributor region 9 via the winding heads of the stator winding 33 on the first end face 35 of the stator 3 and cause additional cooling there.
  • the gap dimensions of the separating element 10 can be provided so that a targeted leakage flow for the coolant via the winding head of the stator winding 33 at the first end face 35 is achieved. It forms a leakage gap between the stator 3 facing the end of the separator element 10 and the first end face 35 of the stator 3.
  • the leakage gaps are usefully provided only in an angular range on the upper side of the electric machine 1 (fixed installation position provided), eg between +/- 10 ° to +/- 70 ° starting from a radially upward direction, since the coolant (at low pressure) would otherwise flow out completely into the interior 23 even in a lower region of the leakage gap.
  • the provision of the further separating element 12 and the outlet openings 14 of the separating element 10 in the region of the winding head of the stator winding 33 on the first end face 35 can also be combined. In the case of providing the further separating elements 12 for forming the
  • the coolant channels 8 must be designed so that the pressure drop in the coolant channels 8 at the design point is sufficiently high so that the coolant can accumulate in the manifold area 9 over the entire height and the coolant is still present in the upper region with a sufficient pressure, the can cause the flow in the upper coolant channels 8.
  • the above electrical machines 1 enable efficient and space-saving jacket cooling and thus an increased continuous power density.
  • the arrangement of the coolant channels 8 directly on the laminations of the stator body 31 causes a shortening of the internal path compared to a coolant channel 8 in the housing 2, in which additional contact resistances are present.

Abstract

The invention relates to a rotary electrical machine (1) comprising: a housing (2) with an interior space (23); a stator arrangement (3) which is arranged in the interior space (23) in the housing (2) and has a stator body (31) which bears at least partially against an inner wall of the housing (2); one or more coolant channels (8) which are arranged between the stator arrangement (3) and the housing (2) and/or in the stator body (31) and connect a first and second end (35, 36) of the stator body (31) to one another; a distributor region (9) for receiving coolant and for distributing the coolant into one or more of the coolant channels (8).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Elektrische Maschine mit Kühlung  Electric machine with cooling
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft elektrische Maschinen, insbesondere rotatorische elektrische Maschinen mit Flüssigkeitskühlung. The invention relates to electrical machines, in particular rotary electric machines with liquid cooling.
Stand der Technik State of the art
In Abhängigkeit von der Leistungsdichte einer elektrischen Maschine muss gewährleistet sein, dass die entstehende Betriebswärme in geeigneter Weise abgeführt wird. Bei elektrischen Maschinen niedriger Leistung reicht oftmals die durch die Bewegung des Läufers erzeugte Luftbewegung aus, um die Betriebswärme über die Umgebungsluft abzuführen. Bei geschlossenen elektrischen Maschinen können entsprechende Kühllamellen an einer Außenseite des Gehäuses angeordnet sein. Depending on the power density of an electrical machine must be ensured that the resulting operating heat is dissipated in a suitable manner. In low-power electrical machines, the air movement generated by the movement of the rotor often suffices to dissipate the operating heat through the ambient air. In closed electric machines corresponding cooling fins can be arranged on an outer side of the housing.
Bei elektrischen Maschinen höherer Leistung ist es dagegen notwendig, zusätzliche Maßnahmen zur Kühlung vorzusehen. Gebräuchlich ist die so genannte For higher power electrical machines, however, it is necessary to provide additional cooling measures. Common is the so-called
Wassermantelkühlung, bei der im Gehäuse der elektrischen Maschine ein oder mehrere Kühlkanäle vorgesehen sind, die von einem Kühlfluid, meistens Wasser, durchströmt werden und die durch ihre Geometrie einen möglichst günstigen Water jacket cooling, in which one or more cooling channels are provided in the housing of the electric machine, which are flowed through by a cooling fluid, usually water, and the most favorable by their geometry
Wärmeübergang und Druckabfall aufweisen. Heat transfer and pressure drop have.
Weiterhin sind ölgekühlte elektrische Maschinen bekannt, die eine öldurchström- te Welle aufweisen oder eine direkte Benetzung oder Anströmung der Wicklun- gen bzw. der Wickelköpfe mit dem Kühlmedium vorsehen. Öl als Kühlmedium hat dabei den Vorteil, dass im Gegensatz zu Wasser keine Trennung zwischen den stromführenden Teilen notwendig ist, da Öl elektrisch nicht leitet und damit als Isolator dient. Furthermore, oil-cooled electrical machines are known which have an oil-flowed shaft or direct wetting or flow of the windings. or provide the windings with the cooling medium. Oil as a cooling medium has the advantage that, in contrast to water, no separation between the current-carrying parts is necessary because oil does not conduct electricity and thus serves as an insulator.
Die Druckschrift US 2012/0074739 A1 offenbart eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse und einem Stator mit einer Statorwicklung. Zwischen dem Gehäuse und dem Stator sind mehrere Kühlkanäle ausgebildet. Die Kühlkanäle verlaufen in axialer Richtung und stehen mit dem Innenraum des Gehäuses in Ver- bindung, wobei die Wickelköpfe der Statorwicklung von einem Kühlmedium überströmt werden können. The document US 2012/0074739 A1 discloses an electric machine with a housing and a stator with a stator winding. Between the housing and the stator a plurality of cooling channels are formed. The cooling channels extend in the axial direction and communicate with the interior of the housing, wherein the winding heads of the stator winding can be overflowed by a cooling medium.
Auch aus der Druckschrift DE 103 61 864 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt, bei der zwischen dem Stator und einem Gehäuse ein Strömungsweg für eine Kühlmittelströmung vorgesehen ist, der durch mehrere in axialer Richtung verlaufende Kanäle ausgebildet ist. Also from the document DE 103 61 864 A1 an electric machine is known, in which between the stator and a housing, a flow path for a coolant flow is provided, which is formed by a plurality of channels extending in the axial direction.
Um jedoch eine ausreichende Kühlwirkung zu erreichen, ist es notwendig, einen ausreichend hohen Kühlmittelfluss durch die axial zwischen Gehäuse und Stator verlaufenden Kühlmittelkanäle zu bewirken, so dass eine kontinuierliche Wärmeübertragung an nachströmende Kühlflüssigkeit gewährleistet ist. However, in order to achieve a sufficient cooling effect, it is necessary to effect a sufficiently high flow of coolant through the coolant channels running axially between the housing and the stator, so that a continuous heat transfer to inflowing cooling liquid is ensured.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kühlung für eine elektrische Maschine mit einem flüssigen Kühlmedium zur Verfügung zu stellen. It is therefore an object of the present invention to provide improved cooling for an electric machine with a liquid cooling medium.
Offenbarung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch die elektrische Maschine nach Anspruch 1 gelöst. DISCLOSURE OF THE INVENTION This object is achieved by the electric machine according to claim 1.
Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Further embodiments are specified in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt ist eine rotatorische elektrische Maschine vorgesehen, umfassend: ein Gehäuse mit einem Innenraum; In one aspect, there is provided a rotary electric machine comprising: a housing having an interior space;
- eine in dem Innenraum des Gehäuses angeordnete Statoranordnung, die  - A arranged in the interior of the housing stator assembly, the
einen Statorkörper aufweist, der zumindest teilweise an einer Innenwand des Gehäuses anliegt;  a stator body at least partially abutting an inner wall of the housing;
einen oder mehrere Kühlmittelkanäle, die zwischen der Statoranordnung und dem Gehäuse und/oder in dem Statorkörper angeordnet sind und eine erste und zweite Stirnseite des Statorkörpers miteinander fluidisch verbinden; und  one or more coolant channels disposed between the stator assembly and the housing and / or in the stator body and fluidly interconnecting first and second faces of the stator body; and
einen Verteilerbereich zur Aufnahme von Kühlmittel und zur Verteilung des Kühl mittels in den einen oder die mehreren Kühlmittelkanäle.  a manifold region for receiving coolant and for distributing the coolant through the one or more coolant channels.
Eine Idee der obigen elektrischen Maschine besteht darin, in axialer Richtung durch einen Statorkörper verlaufende Kühlmittelkanäle bzw. zwischen dem An idea of the above electrical machine is to run in the axial direction through a stator body coolant channels or between the
Statorkörper und einer Innenwand des Gehäuses verlaufende Kühlmittelkanäle mit einem flüssigen Kühlmedium zu durchströmen. Dazu ist im Gehäuse der elektrischen Maschine ein Verteilerbereich an einer ersten Stirnseite des Flow through the stator and an inner wall of the housing extending coolant channels with a liquid cooling medium. For this purpose, in the housing of the electric machine, a distributor region at a first end face of the
Statorkörpers so vorgesehen, dass dort ein flüssiges Kühlmedium zugeführt wird und von dort durch die axial verlaufenden Kühlmittelkanäle in Richtung der zweiten Stirnseite strömt. Durch das Sammeln der Zufuhr des flüssigen Kühlmediums in dem Verteilerbereich wird verhindert, dass sich das Kühlmedium in dem Gehäuse der elektrischen Maschine verbreitet und in Folge mit einer nur geringen Strömung durch die Kühlmittelkanäle strömt. Stator body provided so that there a liquid cooling medium is supplied and flows from there through the axially extending coolant channels in the direction of the second end face. By collecting the supply of the liquid cooling medium in the distributor region, the cooling medium is prevented from spreading in the housing of the electric machine and consequently flows with only a slight flow through the coolant channels.
Weiterhin kann der Verteilerbereich durch ein Trennelement in dem Gehäuse insbesondere von einem Innenraum abgetrennt sein und sich so an die erste Furthermore, the distributor area can be separated by an isolating element in the housing, in particular from an interior and thus to the first
Stirnseite der Statoranordnung anschließen, dass die Öffnungen des einen oder der mehreren Kühlmittelkanäle in den Verteilerbereich münden. Insbesondere kann sich das Trennelement ringförmig in axialer Richtung gesehen zwischen der ersten Stirnseite der Statoranordnung und einer Innenfläche einer Gehäusewand des Gehäuses erstrecken und insbesondere einstückig mit dem Gehäuse oder einem Gehäuseteil ausgebildet sein. Connect end face of the stator assembly, that the openings of the one or more coolant channels open into the manifold area. In particular, the separating element may extend in the form of an annular ring in the axial direction between the first end face of the stator arrangement and an inner surface of a housing wall of the housing and in particular be formed integrally with the housing or a housing part.
Dadurch ist der Verteilerbereich durch das Gehäuse, den Statorkörper und das ringförmige Trennelement ausgebildet, das z. B. koaxial zwischen der ersten As a result, the distributor region is formed by the housing, the stator body and the annular separator, the z. B. coaxial between the first
Stirnseite des Statorkörpers und einer Innenwand des Gehäuses angeordnet sein kann. Dadurch wird der Verteilerbereich bezüglich des übrigen Innenraums des Gehäuses abgegrenzt. Dies stellt eine besonders einfache Ausgestaltung des Verteilerbereichs dar, die mit einfachen Mitteln herzustellen ist. Front side of the stator and an inner wall of the housing arranged can be. As a result, the distributor area is delimited with respect to the remaining interior of the housing. This represents a particularly simple embodiment of the distributor area, which can be produced by simple means.
Das Trennelement kann eine oder mehrere in Umfangsrichtung des Trennelements zueinander benachbarte durchgehende Auslassöffnungen aufweisen, um Kühlmittel aus dem Verteilerbereich auf einen Wickelkopf einer Statorwicklung der Statoranordnung auszulassen. The separating element can have one or more through-openings which are adjacent to one another in the circumferential direction of the separating element, in order to discharge coolant from the distributor region onto a winding head of a stator winding of the stator arrangement.
Durch die Anordnung des Verteilerbereichs radial versetzt zu einem Wickelkopf einer Statorwicklung kann durch zusätzliche Auslassöffnungen in dem Trennelement ein Kühlmittelstrom aus dem Verteilerbereich zusätzlich über den Wickelkopf an der ersten Stirnseite des Stators vorgesehen werden, um dort eine Kühlung des Wickelkopfs an der ersten Stirnseite zu erreichen. Due to the arrangement of the distributor region radially offset from a winding head of a stator winding, a coolant flow from the distributor region can additionally be provided via the winding head on the first end side of the stator by additional outlet openings in the separating element in order to achieve cooling of the winding head on the first end side.
Das Trennelement kann eine Länge in axialer Richtung aufweisen, um einen Leckagespalt zwischen einem der ersten Stirnseite zugewandten Ende des Trennelements und der ersten Stirnseite der Statoranordnung auszubilden, so dass Kühlmittel aus dem Verteilerbereich auf einen Wickelkopf einer The separating element may have a length in the axial direction in order to form a leakage gap between an end of the separating element facing the first end side and the first end side of the stator arrangement, so that coolant from the distributor area is applied to a winding head of a stator
Statorwicklung der Statoranordnung ausgelassen wird, wobei insbesondere der Leckagespalt nur an einem insbesondere oberen Abschnitt des Verteilerbereichs vorgesehen ist. Stator winding of the stator assembly is omitted, in particular, the leakage gap is provided only at a particular upper portion of the distributor region.
Das Trennelement kann durch eine Vergussstruktur für einen Wickelkopf einer Statorwicklung im Statorkörper auf der ersten Stirnseite ausgebildet sein, wobei die Vergussstruktur den Wickelkopf überdeckt und sich bis zu einer The separating element can be formed by a potting structure for a winding winding of a stator winding in the stator body on the first end face, wherein the potting structure covers the winding head and extends up to a
Gehäusewand des Gehäuses erstreckt. Housing wall of the housing extends.
Weiterhin kann ein Sammelbereich von dem Innenraum abgetrennt sein, in den die Öffnungen der Kühlmittelkanäle an der zweiten Stirnseite der Furthermore, a collecting region can be separated from the interior, into which the openings of the coolant channels at the second end face of the
Statoranordnung münden. Stator arrangement open.
Es kann vorgesehen sein, dass der Sammelbereich durch ein weiteres Trennelement von dem Innenraum abgetrennt ist, wobei sich das weitere Trennelement ringförmig zwischen der zweiten Stirnseite der Statoranordnung und einer Innenfläche einer Gehäusewand des Gehäuses erstreckt und insbesondere einstückig mit dem Gehäuse oder einem Gehäuseteil ausgebildet ist. It can be provided that the collecting area is separated by a further separating element from the interior, wherein the further separating element is annular between the second end face of the stator assembly and a Inner surface of a housing wall of the housing extends and in particular is formed integrally with the housing or a housing part.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Statorkörper gestapelte Blechlamellen umfassen und der eine oder die mehreren Kühlmittelkanäle durch Nuten an dem Statorkörper an dessen der Gehäusewand zugeordneten Außenfläche ausgebildet sein. According to one embodiment, the stator body may comprise stacked laminations and the one or more coolant channels may be formed by grooves on the stator body at its outer surface associated with the housing wall.
Es kann vorgesehen sein, dass einer oder mehrere der Kühlmittelkanäle in einem ersten, insbesondere unteren Bereich der elektrischen Maschine einen höheren Strömungswiderstand aufweist als einer oder mehrere der Kühlmittelkanäle in einem zweiten, insbesondere oberen Bereich der elektrischen Maschine. It can be provided that one or more of the coolant channels in a first, in particular lower region of the electric machine has a higher flow resistance than one or more of the coolant channels in a second, in particular upper region of the electric machine.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Figure 1 is a schematic cross-sectional view through a
elektrische Maschine mit einer Kühlflüssigkeitsführung;  electric machine with a coolant guide;
Figuren 2a und 2b Schnittdarstellungen durch Statorkörper quer zur axialen Figures 2a and 2b are sectional views through Statorkörper transverse to the axial
Richtung im Ausschnitt;  Direction in the cutting;
Figur 3 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Figure 3 is a schematic cross-sectional view through a
weitere elektrische Maschine mit einem durch eine  another electric machine with one by one
Vergussstruktur gebildeten Verteilerbereich;  Grouting formed distributor area;
Figur 4 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Figure 4 is a schematic cross-sectional view through a
weitere elektrische Maschine mit einem Sammelbereich ausgangsseitig der Kühlmittelkanäle an der zweiten Stirnseite des Statorkörpers; und eine Querschnittsdarstellung durch eine weitere elektrische Maschine mit zusätzlicher Kühlung des Wickelkopfs der Statorwicklung an der ersten Stirnseite des another electric machine having a collecting region on the output side of the coolant channels on the second end face of the stator body; and a cross-sectional view through a further electric machine with additional cooling of the winding head of the stator winding at the first end of the
Statorkörpers.  Stator.
Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine elektrische Maschine 1 entlang einer Drehachse D. Die elektrische Maschine 1 umfasst ein, im vorliegenden Fall zweiteilig ausgebildetes, Gehäuse 2 mit einem Gehäusetopf 21 und einem Gehäusedeckel 22 als Gehäuseteile. Der Gehäusedeckel 22 ist an der Öffnung des Gehäusetopfes 21 aufgebracht, um so einen geschlossenen Innenraum 23 auszubilden. 1 shows a schematic cross-sectional view through an electric machine 1 along a rotation axis D. The electric machine 1 comprises a, in the present case in two parts, housing 2 with a housing pot 21 and a housing cover 22 as housing parts. The housing cover 22 is applied to the opening of the housing pot 21, so as to form a closed interior space 23.
Im Inneren des Gehäuses 2 ist eine Statoranordnung 3 angeordnet, die zylindrisch ausgebildet ist. Die Statoranordnung 3 weist einen Statorkörper 31 auf, der aus gestapelten Blechlamellen ausgebildet sein kann. Die Statoranordnung 3 definiert eine Innenausnehmung 4, in der ein Rotor 5 drehbeweglich an einer Rotorwelle 6 angeordnet ist. Die Rotorwelle 6 ist an Lagern 7, die in dem Gehäuse 2 vorgesehen sind, drehbeweglich gelagert. Insbesondere kann ein Lager an dem Boden des Gehäusetopfes 21 und ein weiteres Lager an dem als Lagerschild ausgebildeten Gehäusedeckel 22 angeordnet sein. Die Lagerung der Rotorwelle 6 ist vorzugsweise flüssigkeitsdicht ausgebildet. Inside the housing 2, a stator assembly 3 is arranged, which is cylindrical. The stator assembly 3 has a stator body 31, which may be formed of stacked laminations. The stator assembly 3 defines an inner recess 4 in which a rotor 5 is rotatably mounted on a rotor shaft 6. The rotor shaft 6 is rotatably mounted on bearings 7 which are provided in the housing 2. In particular, a bearing may be arranged on the bottom of the housing pot 21 and another bearing on the housing cover 22 designed as a bearing plate. The bearing of the rotor shaft 6 is preferably formed liquid-tight.
Die die Statoranordnung 3 und den Rotor 5 umfassende elektrische Maschine 1 ist als elektronisch kommutierte elektrische Maschine ausgebildet und weist daher eine Statorwicklung 33 auf, die mehrere Statorspulen umfasst, die um jeweils einen oder mehrere Statorzähne 32 gewickelt sind. Die Statorzähne 32 stehen im Wesentlichen in radialer Richtung von einem zylinderförmigen Statorjoch 34 ab. The electric machine 1 comprising the stator arrangement 3 and the rotor 5 is designed as an electronically commutated electric machine and therefore has a stator winding 33 which comprises a plurality of stator coils which are wound around in each case one or more stator teeth 32. The stator teeth 32 essentially project in the radial direction from a cylindrical stator yoke 34.
Der Rotor 5 weist einen Rotorkörper 51 auf, in dem Permanentmagnete 52 zum Bereitstellen eines Erregermagnetfelds eingebettet sind. Auch andere Topologien von Rotoren 5 sind möglich. Beispielsweise können die Permanentmagnete 52 auf die Rotorpole aufgesetzt oder als Speichenmagnete angeordnet sein. Zwischen der Gehäusewand des Gehäusetopfes 21 des Gehäuses 2 und einer Außenfläche des Stators 3 sind Kühlmittelkanäle 8 vorgesehen, die einen Bereich im Innenraum 23 des Gehäuses 2 an einer ersten Stirnseite 35 des Stators 3 mit einem Bereich in dem Innenraum 23 des Gehäuses 2 an einer zweiten Stirnseite 36 des Stators 3 fluidisch verbinden. Die entsprechende Ausgestaltung des Statorkörpers 31 ist als Ausschnitt in der Querschnittsdarstellung der Figur 2a dargestellt. Wie in Figur 2b gezeigt, können alternativ die Kühlmittelkanäle 8 auch in den Statorkörper 31 integriert sein und den Statorkörper 31 von der ersten Stirnseite 35 zur zweiten Stirnseite 36 durchdringen. Bei einer Ausbildung des Statorkörpers 31 aus gestapelten Blechlamellen kann der entsprechende Blechschnitt die aus den Figuren 2a und 2b entnehmbaren Positionen der Nuten oder Ausnehmungen zum Ausbilden der Kühlmittelkanäle 8 aufweisen. The rotor 5 has a rotor body 51, in which permanent magnets 52 are embedded for providing a field magnetic field. Other topologies of rotors 5 are possible. For example, the permanent magnets 52 may be placed on the rotor poles or arranged as spoke magnets. Between the housing wall of the housing pot 21 of the housing 2 and an outer surface of the stator 3 coolant channels 8 are provided, which has a region in the interior 23 of the housing 2 at a first end face 35 of the stator 3 with a region in the interior 23 of the housing 2 at a second Fluidly connect end face 36 of stator 3. The corresponding configuration of the stator body 31 is shown as a detail in the cross-sectional view of Figure 2a. As shown in Figure 2b, alternatively, the coolant channels 8 may also be integrated into the stator body 31 and penetrate the stator body 31 from the first end face 35 to the second end face 36. In an embodiment of the stator body 31 made of stacked laminations, the corresponding laminar section can have the positions of the grooves or recesses for forming the coolant channels 8 that can be taken from FIGS. 2 a and 2 b.
Es ist nun vorgesehen, ein flüssiges Kühlmittel, wie beispielsweise Öl oder ein wasserbasiertes Kühlmittel, durch die Kühlmittelkanäle 8 strömen zu lassen, so dass dort ausreichend Betriebswärme von dem Statorkörper 31 an das durchströmende Kühlmittel abgegeben werden kann. It is now provided to allow a liquid coolant, such as oil or a water-based coolant to flow through the coolant channels 8, so that there sufficient operating heat can be discharged from the stator 31 to the flowing coolant.
Da die Kühlmittelkanäle 8 an den Stirnseiten 35, 36 des Statorkörpers 31 geöffnet sind, ist es notwendig, eine Kühlmittelführung vorzusehen, um zumindest einen für die beabsichtigte Kühlung signifikanten Anteil des Kühlmittels durch die Kühlmittelkanäle 8 zu leiten. Dazu ist im Bereich der ersten Stirnseite 35 des Stators 3 ein Verteilerbereich 9 vorgesehen, der an die Anordnung der Öffnungen der Kühlmittelkanäle 8 angepasst ist. Der Verteilerbereich 9 stellt ein Volumen für die Kühlflüssigkeit dar, das mit den Öffnungen der Kühlmittelkanäle 8 im Bereich der ersten Stirnseite 35 des Stators 3 in Verbindung steht. Since the coolant channels 8 are open at the end faces 35, 36 of the stator body 31, it is necessary to provide a coolant guide in order to guide at least one portion of the coolant that is significant for the intended cooling through the coolant channels 8. For this purpose, a distributor region 9 is provided in the region of the first end face 35 of the stator 3, which is adapted to the arrangement of the openings of the coolant channels 8. The distributor region 9 represents a volume for the cooling liquid, which communicates with the openings of the coolant channels 8 in the region of the first end face 35 of the stator 3.
Das Volumen des Verteilerbereichs 9 wird durch die erste Stirnseite 35 des Statorkörpers 31 , einen Abschnitt der Innenwand des Gehäusetopfes 21 sowie einen Abschnitt des Gehäusedeckels 22 gebildet, so dass das Volumen im Wesentlichen ringförmig in dem Gehäuse 2 verteilt ist. The volume of the distributor region 9 is formed by the first end face 35 of the stator body 31, a portion of the inner wall of the housing pot 21 and a portion of the housing cover 22, so that the volume is substantially annularly distributed in the housing 2.
Weiterhin ist ein Trennelement 10 vorgesehen, das das Volumen des Verteilerbereichs 9 von dem Volumen des übrigen Innenraums 23 des Gehäuses 2 abtrennt. Das Trennelement 10 ist im Wesentlichen zylinderförmig und erstreckt sich zwischen der Innenfläche des Gehäusedeckels 22 und der ersten Stirnseite 35 des Stators 3. Furthermore, a separating element 10 is provided, which separates the volume of the distributor region 9 from the volume of the remaining interior 23 of the housing 2. The separating element 10 is essentially cylindrical and extends between the inner surface of the housing cover 22 and the first end face 35 of the stator 3.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Trennelement 10 das Volumen des Verteilerbereichs 9 von dem übrigen Innenraum 23 vollständig abdichten. Insbesondere kann das Trennelement 10 auch einstückig mit dem Gehäusedeckel 22 bzw. dem Gehäuse 2 ausgebildet sein. According to one embodiment, the separating element 10 can completely seal off the volume of the distributor region 9 from the remaining interior 23. In particular, the separating element 10 may also be formed in one piece with the housing cover 22 or the housing 2.
Zwischen der ersten Stirnseite 35 des Stators 3 und dem Trennelement 10 kann eine Dichtung (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die ein Austreten des flüssigen Kühlmittels in den übrigen Innenraum 23 des Gehäuses 2 aus dem Volumen des Verteilerbereichs 9 verhindert. Between the first end face 35 of the stator 3 and the separating element 10, a seal (not shown) may be provided which prevents leakage of the liquid coolant into the remaining interior 23 of the housing 2 from the volume of the distributor region 9.
Wie in Figur 3 gezeigt, kann in einer alternativen Ausführungsform ein Wickelkopf der Statorwicklung 33 an der ersten Stirnseite 35 des Stators 3 auch mit einer Vergussstruktur 16 vergossen werden, so dass der Wickelkopfverguss die Trennung des Verteilerbereichs 9 von dem Innenraum 23 des Gehäuses 2 ausbildet As shown in FIG. 3, in an alternative embodiment, a winding head of the stator winding 33 on the first end face 35 of the stator 3 can also be cast with a potting structure 16, so that the winding head potting forms the separation of the manifold region 9 from the interior 23 of the housing 2
Der Gehäusedeckel 22 kann mit einer Kühlmittelzuführöffnung 24 versehen sein, die in das Volumen der Verteilerbereichs 9 mündet, um Kühlmittel zuzuführen. Das dort zugeführte Kühlmittel verteilt sich dann in Umfangsrichtung und strömt durch die Kühlmittelkanäle 8 in Richtung der zweiten Stirnseite 36. Während des Strömens des Kühlmittels durch die Kühlmittelkanäle 8 kann dieses Betriebswärme aus dem Statorkörper 31 aufnehmen. The housing cover 22 may be provided with a coolant supply port 24 which opens into the volume of the manifold region 9 to supply coolant. The coolant supplied there then distributes in the circumferential direction and flows through the coolant channels 8 in the direction of the second end face 36. During the flow of the coolant through the coolant channels 8, this operating heat can be absorbed by the stator body 31.
Im Bereich der zweiten Stirnseite 36 des Stators 3 tritt das Kühlmittel aus den entsprechenden Öffnungen der Kühlmittelkanäle 8 aus und kann dann über den Wickelkopf an der zweiten Stirnseite 36 des Stators 3 fließen. An einer Unterseite bzw. an einem unteren Abschnitt des Gehäuses 2 kann eine Kühlmittelauslassöffnung 25 vorgesehen sein, durch die das sich unten im Gehäuse 2 sammelnde Kühlmittel abfließen bzw. abgepumpt werden kann. In the region of the second end face 36 of the stator 3, the coolant exits from the corresponding openings of the coolant channels 8 and can then flow via the winding head on the second end face 36 of the stator 3. On a lower side or on a lower portion of the housing 2, a coolant outlet opening 25 can be provided, through which the coolant collecting in the housing 2 can flow or be pumped out.
Gegebenenfalls können mehrere Kühlmittelauslassöffnungen 25 vorgesehen sein, insbesondere können diese an axialen Positionen im Bereich der ersten und der zweiten Stirnseite der elektrischen Maschine 1 vorgesehen sein. Die Anordnung der Kühlmittelauslassöffnungen 25 kann beispielsweise davon abhängig gemacht werden, an welchen Stellen innerhalb der elektrischen Maschine das Kühlmittel in den Innenraum gelangt (z.B. durch Spalte, Öffnungen oder freies Ausströmen). Optionally, a plurality of coolant outlet openings 25 may be provided, in particular, these may be at axial positions in the region of the first and the second end face of the electric machine 1 may be provided. The arrangement of the coolant outlet openings 25 can be made dependent on, for example, at which points within the electrical machine the coolant enters the interior (eg through gaps, openings or free outflow).
In einer weiteren elektrischen Maschine 1 , die in Figur 4 dargestellt ist, ist ein weiteres Trennelement 12 vorgesehen, das die Öffnungen der Kühlmittelkanäle 8 an der zweiten Stirnseite 36 von dem Innenraum 23 des Gehäuses 2 im Wesentlichen trennt. Das weitere Trennelement 12 bildet ein in Umfangsrichtung umlaufendes ringförmiges Volumen eines Sammelbereichs 13, in dem das erwärmte Kühlmittel gesammelt und über die Kühlmittelauslassöffnung 25 abgeführt wird. Das weitere Trennelement 12 kann separat oder einstückig mit dem Gehäuse 2 ausgebildet sein. In a further electric machine 1, which is illustrated in FIG. 4, a further separating element 12 is provided, which essentially separates the openings of the coolant channels 8 at the second end face 36 from the interior 23 of the housing 2. The further separating element 12 forms a circumferentially circumferential annular volume of a collecting area 13, in which the heated coolant is collected and discharged via the coolant outlet opening 25. The further separating element 12 may be formed separately or integrally with the housing 2.
Figur 5 zeigt eine weitere elektrische Maschine 1 , bei der das Trennelement 10 mit in Umfangsrichtung verteilten durchgängigen Auslassöffnungen 14 zum Innenraum 23 versehen ist, die einen Teil des eingebrachten Kühlmittels in den Innenraum 23 auslassen. Dadurch kann das Kühlmittel aus dem Volumen des Verteilerbereichs 9 über die Wickelköpfe der Statorwicklung 33 an der ersten Stirnseite 35 des Stators 3 strömen und dort eine zusätzliche Kühlung bewirken. FIG. 5 shows a further electric machine 1, in which the separating element 10 is provided with circumferentially distributed through-going outlet openings 14 to the interior 23, which discharge part of the introduced coolant into the interior 23. As a result, the coolant can flow out of the volume of the distributor region 9 via the winding heads of the stator winding 33 on the first end face 35 of the stator 3 and cause additional cooling there.
Anstelle der zusätzlichen Auslassöffnungen 14 in dem Trennelement 10 können die Spaltmaße des Trennelements 10 so vorgesehen werden, dass eine gezielte Leckageströmung für das Kühlmittel über den Wickelkopf der Statorwicklung 33 an der ersten Stirnseite 35 erreicht wird. Es bildet sich dabei ein Leckagespalt zwischen dem dem Statorkörper 3 zugewandten Ende des Trennelements 10 und der ersten Stirnseite 35 des Statorkörpers 3. Die Leckagespalte werden sinnvollerweise nur in einem Winkelbereich an der oberen Seite der elektrischen Maschine 1 (feste Einbaulage vorausgesetzt) vorgesehen, z.B. zwischen +/- 10° bis +/- 70 °ausgehend von einer radial nach oben gerichteten Richtung, da das Kühlmittel (bei geringem Druck) ansonsten bereits in einem unteren Bereich des Leckagespaltes vollständig in den Innenraum 23 ausströmen würde. Das Vorsehen des weiteren Trennelements 12 sowie die Auslassöffnungen 14 des Trennelements 10 im Bereich des Wickelkopfes der Statorwicklung 33 auf der ersten Stirnseite 35 können auch kombiniert werden. Im Falle des Vorsehens der weiteren Trennelemente 12 zum Ausbilden desInstead of the additional outlet openings 14 in the separating element 10, the gap dimensions of the separating element 10 can be provided so that a targeted leakage flow for the coolant via the winding head of the stator winding 33 at the first end face 35 is achieved. It forms a leakage gap between the stator 3 facing the end of the separator element 10 and the first end face 35 of the stator 3. The leakage gaps are usefully provided only in an angular range on the upper side of the electric machine 1 (fixed installation position provided), eg between +/- 10 ° to +/- 70 ° starting from a radially upward direction, since the coolant (at low pressure) would otherwise flow out completely into the interior 23 even in a lower region of the leakage gap. The provision of the further separating element 12 and the outlet openings 14 of the separating element 10 in the region of the winding head of the stator winding 33 on the first end face 35 can also be combined. In the case of providing the further separating elements 12 for forming the
Sammelbereichs 13 kann das Vorsehen von entsprechenden weiteren Auslassöffnungen oder entsprechenden weiteren Leckagespalte zwischen dem dem Statorkörper 3 zugewandten Ende des weiteren Trennelements 12 und der zweiten Stirnseite 35 des Statorkörpers 3 zur Wickelkopfüberströmung sinnvoll sein. Collection area 13, the provision of corresponding further outlet openings or corresponding further leakage gaps between the stator 3 facing the end of the further separating element 12 and the second end face 35 of the stator 3 to the winding overflow may be useful.
Wenn kein Sammelbereich 13 auf der zweiten Stirnseite 36 der elektrischen Maschine 1 vorgesehen ist, wird das Kühlmittel auf den Wickelkopf auf der zweiten Stirnseite ausströmen. Dann muss beachtet werden, dass infolge der Schwerkraft im Verteilerbereich 9 auf der ersten Stirnseite 35 im unteren Bereich ein höherer Druck anliegt, als im oberen Bereich. Das kann dazu führen, dass bei ungünstiger Auslegung das Kühlmittel die oben gelegene Kühlmittelkanäle 8 nicht erreicht sondern vollständig durch die unteren Kühlmittelkanäle 8 abströmt. Daher müssen die Kühlmittelkanäle 8 so ausgelegt werden, dass der Druckabfall in den Kühlmittelkanälen 8 im Auslegungspunkt ausreichend hoch ist, damit sich das Kühlmittel im Verteilerbereich 9 über die gesamte Höhe aufstauen kann und im oberen Bereich das Kühlmittel auch noch mit einem ausreichenden Druck vorliegt, der die Strömung in den oberen Kühlmittelkanälen 8 bewirken kann. Das kann auch durch Drosseln an den Kühlmittelkanälen 8 erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist es dann, die unteren Kühlmittelkanäle 8 stärker anzudrosseln, bzw. auf einen höheren Druckabfall auszulegen, um eine gleichmäßige Verteilung der Strömung in den in Umfangsrichtung angeordneten, axial verlaufenden Kühlmittelkanälen 8 zu erreichen. If no collecting area 13 is provided on the second end face 36 of the electric machine 1, the coolant will flow out onto the winding head on the second end face. Then it must be noted that due to gravity in the manifold region 9 on the first end face 35 in the lower region, a higher pressure is applied, than in the upper region. This can lead to an unfavorable design, the coolant does not reach the above-located coolant channels 8 but flows completely through the lower coolant channels 8. Therefore, the coolant channels 8 must be designed so that the pressure drop in the coolant channels 8 at the design point is sufficiently high so that the coolant can accumulate in the manifold area 9 over the entire height and the coolant is still present in the upper region with a sufficient pressure, the can cause the flow in the upper coolant channels 8. This can also be achieved by throttling the coolant channels 8. It is then particularly advantageous to throttle the lower coolant channels 8 more strongly, or to design them to a higher pressure drop in order to achieve a uniform distribution of the flow in the circumferentially arranged, axially extending coolant channels 8.
Die obigen elektrischen Maschinen 1 ermöglichen bei flüssigkeitsgekühlten elekt- rischen Maschinen eine effiziente und platzsparende Mantelkühlung und damit eine erhöhte Dauerleistungsdichte. Die Anordnung der Kühlmittelkanäle 8 direkt auf den Blechlamellen des Statorkörpers 31 bewirkt eine Verkürzung des internen Wegs im Vergleich zu einem Kühlmittelkanal 8 in dem Gehäuse 2, bei dem zusätzliche Kontaktwiderstände vorhanden sind. Darüber hinaus bieten insbe- sondere die Ausführungsformen der Figuren 1 und 4 Möglichkeiten, die Wickelköpfe an der ersten und/oder zweiten Stirnseite 35, 36 des Stators 3 zu kühlen. In the case of liquid-cooled electric machines, the above electrical machines 1 enable efficient and space-saving jacket cooling and thus an increased continuous power density. The arrangement of the coolant channels 8 directly on the laminations of the stator body 31 causes a shortening of the internal path compared to a coolant channel 8 in the housing 2, in which additional contact resistances are present. In addition, special embodiments of Figures 1 and 4 ways to cool the winding heads on the first and / or second end face 35, 36 of the stator 3.

Claims

Ansprüche claims
Rotatorische elektrische Maschine (1 ) umfassend: Rotary electric machine (1) comprising:
ein Gehäuse (2) mit einem Innenraum (23);  a housing (2) having an internal space (23);
- eine in dem Innenraum (23) des Gehäuses (2) angeordnete Statoranordnung (3), die einen Statorkörper (31 ) aufweist, der zumindest teilweise an einer Innenwand des Gehäuses (2) anliegt;  - A in the interior (23) of the housing (2) arranged stator assembly (3) having a stator body (31) which at least partially against an inner wall of the housing (2) abuts;
einen oder mehrere Kühlmittelkanäle (8), die zwischen der Statoranordnung (3) und dem Gehäuse (2) und/oder in dem Statorkörper (31 ) angeordnet sind und eine erste und zweite Stirnseite (35, 36) des Statorkörpers (31 ) miteinander verbinden;  one or more coolant channels (8) arranged between the stator assembly (3) and the housing (2) and / or in the stator body (31) and interconnecting first and second end faces (35, 36) of the stator body (31) ;
einen Verteilerbereich (9) zur Aufnahme von Kühlmittel und zur Verteilung des Kühlmittels in den einen oder die mehreren Kühlmittelkanäle (8).  a manifold portion (9) for receiving coolant and distributing the coolant into the one or more coolant channels (8).
Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Verteilerbereich (9) in dem Gehäuse (2) insbesondere durch ein Trennelement (10) von dem Innenraum (23) abgetrennt ist und sich so an die erste Stirnseite (35) der Statoranordnung (3) anschließt, dass die Öffnungen des einen oder der mehreren Kühlmittelkanäle (8) in den Verteilerbereich (9) münden. Electric machine (1) according to Claim 1, wherein the distributor region (9) in the housing (2) is separated from the interior (23), in particular by a separating element (10), and thus against the first end face (35) of the stator arrangement (3 ) connects that the openings of the one or more coolant channels (8) open into the distributor region (9).
Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 2, wobei sich das Trennelement (10) ringförmig zwischen der ersten Stirnseite (35) der Statoranordnung (3) und einer Innenfläche einer Gehäusewand des Gehäuses (2) erstreckt und insbesondere einstückig mit dem Gehäuse (2) oder einem Gehäuseteil (21 , 22) ausgebildet ist. Electric machine (1) according to claim 2, wherein the separating element (10) extends annularly between the first end face (35) of the stator assembly (3) and an inner surface of a housing wall of the housing (2) and in particular integrally with the housing (2) or a housing part (21, 22) is formed.
Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Trennelement (10) eine oder mehrere in Umfangsrichtung des Trennelements (10) zueinander benachbarte durchgehende Auslassöffnungen (14) aufweist, um Kühlmittel aus dem Verteilerbereich (9) auf einen Wickelkopf einer Statorwicklung (33) der Statoranordnung (3) auszulassen. Electric machine (1) according to claim 2 or 3, wherein the separating element (10) one or more in the circumferential direction of the separating element (10) mutually adjacent through outlet openings (14) to cool the distributor region (9) on a winding head of a stator winding ( 33) of the stator assembly (3) omit.
5. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Trennelement (10) eine Länge in axialer Richtung aufweist, um einen Leckagespalt zwischen einem der ersten Stirnseite zugewandten Ende des Trennelements und der ersten Stirnseite der Statoranordnung (3) auszubilden, so dass Kühlmittel aus dem Verteilerbereich (9) auf einen Wickelkopf einer Statorwicklung (33) der Statoranordnung (3) ausgelassen wird, wobei insbesondere der Leckagespalt nur an einem insbesondere oberen Abschnitt des Verteilerbereichs vorgesehen ist. 5. Electrical machine (1) according to claim 2 or 3, wherein the separating element (10) has a length in the axial direction to form a leakage gap between one of the first end facing the end of the separating element and the first end face of the stator assembly (3), so that coolant from the distributor region (9) is discharged onto a winding head of a stator winding (33) of the stator arrangement (3), wherein in particular the leakage gap is provided only at a particular upper section of the distributor region.
6. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 2, wobei das Trennelement (10) durch eine Vergussstruktur (16) für einen Wickelkopf einer Statorwicklung (33) im Statorkörper (31 ) an der ersten Stirnseite (35) ausgebildet ist, wobei die Vergussstruktur (16) den Wickelkopf überdeckt und sich bis zu einer Gehäusewand des Gehäuses (2) erstreckt. 6. Electrical machine (1) according to claim 2, wherein the separating element (10) by a potting structure (16) for a winding head of a stator winding (33) in the stator (31) on the first end face (35) is formed, wherein the potting structure ( 16) covers the winding head and extends up to a housing wall of the housing (2).
7. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Sammelbereich (13) von dem Innenraum (23) abgetrennt ist, in den die Öffnungen der Kühlmittelkanäle (8) an der zweiten Stirnseite (36) der Statoranordnung (3) münden. 7. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 6, wherein a collecting region (13) from the interior (23) is separated, in which the openings of the coolant channels (8) on the second end face (36) of the stator assembly (3 ).
8. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 7, wobei der Sammelbereich (13) durch ein weiteres Trennelement (12) von dem Innenraum (23) abgetrennt ist, wobei sich das weitere Trennelement (12) ringförmig zwischen der zweiten Stirnseite (36) der Statoranordnung (3) und einer Innenfläche einer Gehäusewand des Gehäuses (2) erstreckt und insbesondere einstückig mit dem Gehäuse (2) oder einem Gehäuseteil (21 , 22) ausgebildet ist. 8. Electrical machine (1) according to claim 7, wherein the collecting region (13) by a further separating element (12) from the interior (23) is separated, wherein the further separating element (12) annularly between the second end face (36) of Stator assembly (3) and an inner surface of a housing wall of the housing (2) and in particular integrally formed with the housing (2) or a housing part (21, 22) is formed.
9. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Statorkörper (31 ) gestapelte Blechlamellen umfasst und der eine oder die mehreren Kühlmittelkanäle (8) durch Nuten an dem Statorkörper (31 ) an dessen der Gehäusewand zugeordneten Außenfläche ausgebildet sind. 9. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 8, wherein the stator body (31) comprises stacked laminations and the one or more coolant channels (8) are formed by grooves on the stator body (31) on its outer surface associated with the housing wall ,
10. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei einer oder 10. Electrical machine (1) according to one of claims 1 to 8, wherein one or
mehrere der Kühlmittelkanäle (8) in einem ersten, insbesondere unteren Bereich der elektrischen Maschine (1 ) einen höheren Strömungswiderstand aufweist als einer oder mehrere der Kühlmittelkanäle (8) in einem zweiten, insbesondere oberen Bereich der elektrischen Maschine (1 ).  a plurality of the coolant channels (8) in a first, in particular lower region of the electric machine (1) has a higher flow resistance than one or more of the coolant channels (8) in a second, in particular upper region of the electrical machine (1).
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