EP4005069A1 - Electrical machine - Google Patents

Electrical machine

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Publication number
EP4005069A1
EP4005069A1 EP20736568.5A EP20736568A EP4005069A1 EP 4005069 A1 EP4005069 A1 EP 4005069A1 EP 20736568 A EP20736568 A EP 20736568A EP 4005069 A1 EP4005069 A1 EP 4005069A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
housing
electrical machine
line sections
machine according
Prior art date
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Pending
Application number
EP20736568.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Ruppert
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.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102019121187.5A external-priority patent/DE102019121187A1/en
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4005069A1 publication Critical patent/EP4005069A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
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    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
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    • H02K5/20—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with channels or ducts for flow of cooling medium
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    • 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
    • H02K9/193—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine, with a machine housing containing a stator with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, and a power connection arranged outside the winding, which has one of the number of phases Has number of line sections which are connected on the one hand to the conductors and on the other hand to phase connections or form such.
  • Electrical machines comprising a rotor and a stator are used in different areas of application.
  • the use of electrical machines for electric hybrid vehicles and electric vehicles or for hub drives is only mentioned as an example. If such an electrical machine is used as a drive machine, it is mostly designed as an internal rotor, which means that the stator surrounds the internal rotor. A wandering magnetic field is generated via the stator, which causes the rotor to rotate.
  • the stator has a winding consisting of a multiplicity of conductors, the conductors being assigned to one or usually several phases.
  • the conductors are formed by means of rods bent in a U-shape, which are plugged together to form a winding cage. The conductors are laid on a plurality of radial levels, with the conductors moving from level to level.
  • the invention is based on the problem of specifying an electrical machine with improved cooling.
  • the invention provides for an electronic machine of the type mentioned at the outset that the line sections are at least partially received in a connection housing which has a cavity penetrated by the line sections and which after insertion of the line housing into the machine housing with a provided there Coolant channel communicates so that a coolant flowing in the coolant channel flows through the cavity.
  • the power connection or the HV terminal usually has a number of number of line sections corresponding to different phases, for example corresponding busbars or the like, which have the input connection at one end and which are connected at their other end either directly or via suitable connecting conductors to the corresponding phase-related conductors of the winding.
  • line sections corresponding to different phases, for example corresponding busbars or the like, which have the input connection at one end and which are connected at their other end either directly or via suitable connecting conductors to the corresponding phase-related conductors of the winding.
  • connection housing for example a simple plastic housing, in which they are appropriately integrated and protrude at the end with corresponding connection sections for further contact with the power input or the winding conductors.
  • This connection housing into which the line section, ie the busbars, or the like, are for example cast or injected, now has a cavity through which the line sections penetrate, that is, they run freely through the cavity.
  • the connection housing is inserted at least in sections into a corresponding receptacle in the machine housing.
  • the machine housing itself has at least one coolant channel.
  • connection housing is integrated on the machine housing in such a way that it is integrated into the existing coolant circuit, so that the line sections can consequently be cooled.
  • the line sections are preferably encapsulated in the connection housing and the cavity is formed in the encapsulation. This ensures in a simple manner that the cavity is tight towards the connection housing. Alternatively would be It is of course also conceivable to lay the line sections separately in a housing component and to seal the cavity accordingly.
  • a receiving space for the connection housing is preferably formed on the machine housing, the coolant channel opening into the receiving space with an input and an output, and an input and an output of the cavity of the connection housing after insertion into the receiving space with the coolant channel communicates. If the connection housing is consequently pushed into the receiving space with its corresponding section, the coolant channel opening in the receiving space is automatically connected to the cavity so that the coolant can flow.
  • This embodiment is very simple and compact, since the connection of the coolant channel interrupted at the receiving space with the cavity results inevitably and without additional assembly effort when the connection housing is inserted into the receiving space.
  • the cross-section of the cavity can correspond to the coolant duct cross-section, that is to say that the coolant flows through it quasi directly, only the line sections thereby passing and cooling.
  • the cavity has a larger inlet and outlet cross-section than the coolant channel. This means that the cavity is wider than the coolant channel, so that a certain amount of coolant can collect in the cavity. This is advantageous in that it leads to turbulence within the cavity, which is advantageous for the heat transfer from the warm line sections to the cold coolant.
  • one or more sealing means are preferably used on the connection housing according to an advantageous further development of the invention provided for sealing the cavity from the machine housing.
  • this or these sealing means preferably at least one, in particular at least two sealing rings, a secure seal is ensured that is automatically produced, for example, when the connection housing is inserted into the receiving space. It can in particular be a radially or axially acting sealing means or sealing rings.
  • the line sections themselves are provided with an insulating coating, at least in the area in which they reach through the cavity, so that despite the smaller distance between the line sections, there are no short circuits and these cannot be caused by the coolant .
  • Busbars are preferably provided as line sections, that is to say stable, solid conductors with a sufficiently large surface area, which is advantageous for good heat exchange.
  • busbars are expediently rectangular in cross section and arranged in the cavity in such a way that their longer sides are parallel to the direction of flow of the coolant through the cavity. This means that the coolant flowing in from below, for example, flows against the narrow sides and then flows on the continued flow path along the long sides through the cavity.
  • Figure 1 is a partial view of an electrical machine according to the invention with im
  • FIG. 2 shows a side view of the arrangement from FIG. 1
  • FIG. 3 shows a sectional partial view from FIG. 1 through the motor housing and the connection housing to show the flea space and the line sections extending through it and the coolant channel,
  • Figure 4 is a partial view as a plan view of the power connection
  • FIG. 5 shows a further partial view, in section, of the power connection
  • FIG. 6 shows a basic illustration relating to the fluid flow through the cavity in the
  • FIG. 7 shows a basic view to illustrate the circulation of the coolant.
  • Figure 1 shows an electrical machine 1 according to the invention, with a machine housing 2, in which, in a known manner, a stator with a winding encompassing a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, and a corresponding rotor, etc. . is recorded.
  • a power connection 3 with a corresponding number of phase connections 4, 5, 6 in the case of the 3-phase machine shown here is used to supply the winding conductors assigned to the different phases.
  • the current is provided and regulated in a manner known per se via so-called power electronics.
  • the corresponding input conductors coming from the power supply are connected to the phase connections 4, 5, 6 shown in FIG.
  • the phase connections 4, 5, 6 are connected to corresponding line sections 7, 8, 9 (see, inter alia, Fi gur 5) or are part of these, the line sections 7, 8, 9 extending in the direction of the winding and further phase connections 10, 11, 12, which are provided here in pairs, have or branch into them.
  • the line sections 7, 8, 9 are preferably one-piece bus bars that have all of the phase connections 4, 5, 6 and 10, 11, 12.
  • the power connection 3 also has a connection housing 13, which is a cast housing made of plastic. This means that the line sections 7, 8, 9 are cast into this plastic connection housing 13 and firmly embedded in the casting compound.
  • the connection housing 13 has a geometry corresponding to the shape of the line sections 7, 8, 9, the line sections 7, 8, 9 being correspondingly more angled due to the position of the phase connections 4, 5, 6 and 10, 11, 12.
  • Sectional view through the machine housing 2 and the connection housing 13 shows, inserted into a corresponding receiving space 14 formed in the machine housing 2, this receiving space 14 being open at the front and to the side (see Figure 1) in order to provide the corresponding connection connections.
  • a coolant channel 15 is formed, which is part of a cooling system through which a coolant circulates.
  • the coolant can be oil, water, a gas or some other cooling medium.
  • This coolant channel 15 opens with an inlet 16 or in the receiving space 14, as well as with an outlet 17, as FIG. 3 shows.
  • the two flow arrows P indicate by way of example that the coolant flows through the coolant channel 15.
  • the cast connection housing 13 has a cavity 18 which is open on two opposite sides and which, see also FIGS. 4 and 5, is penetrated by the line sections 7, 8, 9, so these extend transversely through the cavity 18. Their narrow sides are perpendicular to the direction of flow according to arrow P, while their flat long sides stand parallel to it.
  • sealing rings 19 are provided which, see in particular FIG. 3, seal against the machine housing 2. They run in a ring in a corresponding receiving groove 20 of the connection housing 13 around this and are sealing tend to the inner wall of the receiving space 14 of the machine housing 2 over the entire surface. This prevents the coolant from leaking.
  • radially acting sealing rings 19 are shown in the example, differently acting sealing ring types, in particular axially acting sealing rings, can also be used. If the same oil is used as the coolant as in the electrical machine, only one sealing ring is sufficient, since then only the power electronics need to be sealed, not the electrical machine.
  • FIGS. 6 and 7 show a sectional view through the power connection 3, respectively the connection housing 13 and the cavity 18.
  • the primary flow direction in this case is vertical through the cavity 18 and along the longitudinal surfaces of the line sections 7 , 8, 9.
  • FIG. 7 shows, there is also a circulation, as shown by the arrows P there, resulting from the fact that, due to a slight offset of the cavity 18 relative to the coolant channel 15, the coolant is not exactly is fed in the middle, but somewhat off-center.
  • the line sections 7, 8, 9 are preferably made of copper, but can also consist of a different material. They are expediently provided with a suitable coating in order to exclude any short circuits due to insufficient distance or creepage distances.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to an electrical machine, comprising a machine housing (2) containing: a stator, which has a winding comprising a plurality of conductors, which are associated with one or more phases and are interconnected; and a power connection (3), which is arranged outside the winding and has a number of line portions (7, 8, 9) corresponding to the number of phases, which line portions are connected to the conductors and are connected to phase connections (4, 5, 6) or form such, the line portions (7, 8, 9) being at least partly accommodated in a connection housing (13), which has a cavity (18) through which the line portions (7, 8, 9) extend, which cavity communicates, after the connection housing (13) has been inserted into the machine housing (2), with a coolant channel (15) provided there, such that a coolant flowing in the coolant channel flows through the cavity (18).

Description

Elektrische Maschine Electric machine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, mit einem Maschinengehäuse enthal tend einen Stator mit einer Wicklung umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehre ren Phasen zugeordneten Leitern, die untereinander verschaltet sind, sowie einen au ßerhalb der Wicklung angeordneten Stromanschluss, der eine der Anzahl der Phasen entsprechende Anzahl an Leitungsabschnitten aufweist, die einerseits mit den Leitern und andererseits mit Phasenanschlüssen verbunden sind oder solche bilden. The invention relates to an electrical machine, with a machine housing containing a stator with a winding comprising a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, and a power connection arranged outside the winding, which has one of the number of phases Has number of line sections which are connected on the one hand to the conductors and on the other hand to phase connections or form such.
Elektrische Maschinen umfassend einen Rotor und einen Stator kommen in unter schiedlichen Anwendungsbereichen zum Einsatz. Lediglich exemplarisch ist die Ver wendung von elektrischen Maschinen für elektrische Hybridfahrzeuge und Elektro fahrzeuge oder für Nabenantriebe zu nennen. Wird eine solche elektrische Maschine als Antriebsmaschine verwendet, ist sie zumeist als Innenläufer ausgeführt, das heißt, dass der Stator den innenliegenden Rotor umgibt. Über den Stator wird ein wandern des Magnetfeld erzeugt, über das die Rotation des Rotors erwirkt wird. Hierzu weist der Stator eine Wicklung auf, bestehend aus einer Vielzahl an Leitern, wobei die Leiter einer oder üblicherweise mehreren Phasen zugeordnet sind. Electrical machines comprising a rotor and a stator are used in different areas of application. The use of electrical machines for electric hybrid vehicles and electric vehicles or for hub drives is only mentioned as an example. If such an electrical machine is used as a drive machine, it is mostly designed as an internal rotor, which means that the stator surrounds the internal rotor. A wandering magnetic field is generated via the stator, which causes the rotor to rotate. For this purpose, the stator has a winding consisting of a multiplicity of conductors, the conductors being assigned to one or usually several phases.
Nicht nur die Anzahl der Phasen geht in die Auslegung der Wicklungsgeometrie ein, sondern auch die Anzahl der Drähte pro Phase sowie die Anzahl der Drähte pro Nut innerhalb der Statorverzahnung und die Anzahl der Polpaare. Durch diese Vielzahl an Leitern und Wickelparametern entsteht ein komplexes Geflecht an Leitern, das in un terschiedlichen Wicklungstechnologien aufgebaut wird. Zu nennen sind beispielsweise die sogenannte Hairpin- oder Stabwellenwicklung. Hierbei werden die Leiter mittels U- förmig gebogener Stäbe, die zur Bildung eines Wicklungskorbes zusammengesteckt werden, gebildet. Die Leiter sind auf einer Mehrzahl an Radialebenen verlegt, wobei die Leiter quasi von Ebene zu Ebene wandern. Sie sind zur Bildung quasi mäander förmiger, umlaufender Leiter an ihren Enden entsprechend zu verbinden, was übli cherweise durch Verschweißen der Leiterenden, die benachbart zueinander liegen, erfolgt. Die Leiterenden laufen an einem Punkt respektive an einer Wicklungsseite in Form des sogenannten Sterns zusammen, wo sie miteinander verbunden werden. In diesem Bereich ist auch die Anbindung der einzelnen Phasen an eine externe Strom versorgung, also einen Stromanschluss, die respektive der zur Erzeugung des Mag netfelds dient, vorzunehmen, was oft aus Bauraumgründen nur sehr kompliziert zu re alisieren ist. Über diese Stromversorgung respektive den Stromanschluss werden folglich die einzelnen Phasen der Wicklung mit Strom versorgt, um das wandernde Magnetfeld zu erzeugen. Not only the number of phases goes into the design of the winding geometry, but also the number of wires per phase as well as the number of wires per slot within the stator toothing and the number of pole pairs. This multitude of conductors and winding parameters creates a complex network of conductors that is built up using different winding technologies. Examples include the so-called hairpin or bar wave winding. Here, the conductors are formed by means of rods bent in a U-shape, which are plugged together to form a winding cage. The conductors are laid on a plurality of radial levels, with the conductors moving from level to level. To form quasi meander-shaped, circumferential conductors, they are to be connected accordingly at their ends, which is usually done by welding the conductor ends that are adjacent to one another, he follows. The conductor ends converge at one point or one winding side in the form of a so-called star, where they are connected to one another. In this area, the connection of the individual phases to an external power supply, i.e. a power connection that is used to generate the magnetic field, must be made, which is often very difficult to implement for reasons of installation space. The individual phases of the winding are consequently supplied with current via this power supply or the power connection in order to generate the moving magnetic field.
Ein zentraler Aspekt bei der Konzeptionierung einer elektrischen Maschine respektive insbesondere auch der Auslegung im Wicklungsbereich ist die Kühlung des Systems selbst. Denn je effizienter gekühlt werden kann, desto effizienter ist das Gesamtsys tem. In erster Linie sollen etwaige Leistungsverluste durch eine geeignete Konstrukti on minimiert werden. Jedoch ist es oftmals nicht ausreichend, diese durch eine geeig nete Konstruktion zu reduzieren oder minimieren, so dass eine aktive Direktkühlung erforderlich ist. A central aspect in the conception of an electrical machine, and in particular the design in the winding area, is the cooling of the system itself. The more efficiently it can be cooled, the more efficient the overall system is. First and foremost, any power losses should be minimized through a suitable construction. However, it is often not sufficient to reduce or minimize this by means of a suitable design, so that active direct cooling is required.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine elektrische Maschine mit einer ver besserten Kühlung anzugeben. The invention is based on the problem of specifying an electrical machine with improved cooling.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer elektronischen Maschine der eingangs ge nannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Leitungsabschnitte zumindest abschnittsweise in einem Anschlussgehäuse aufgenommen sind, das einen von den Leitungsabschnitten durchgriffenen Hohlraum aufweist, der nach Einsetzen des Lei tungsgehäuses in das Maschinengehäuse mit einem dort vorgesehenen Kühlmittelka nal kommuniziert, so dass ein im Kühlmittelkanal strömendes Kühlmitteln den Hohl raum durchströmt. To solve this problem, the invention provides for an electronic machine of the type mentioned at the outset that the line sections are at least partially received in a connection housing which has a cavity penetrated by the line sections and which after insertion of the line housing into the machine housing with a provided there Coolant channel communicates so that a coolant flowing in the coolant channel flows through the cavity.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist, bevorzugt zusätzlich zu einer grundsätzlichen Kühlung der Maschine, eine aktive Kühlung der Phasenanschlüsse des Stromanschlusses, also des Hochvolt-Terminals, vorgesehen. Der Stroman schluss respektive das HV-Terminal weist eine üblicherweise der Anzahl der ver- schiedenen Phasen entsprechende Anzahl an Leitungsabschnitten auf, beispielsweise entsprechende Busbars oder Ähnliches auf, die an einem Ende den Eingangsan schluss aufweisen, und die mit ihrem anderen Ende entweder direkt oder über geeig nete Verbindungsleiter mit den entsprechenden, phasenbezogenen Leitern der Wick lung verbunden sind. Das heißt, dass der Betriebsstrom, der zur Erzeugung des Mag netfelds und damit zum Betrieb der elektrischen Maschine benötigt wird, über diese Leitungsabschnitte fließt. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, diese Leitungsab schnitte zumindest abschnittsweise direkt zu kühlen, also eine zusätzliche Wärme senke im gesamten Leitungszug zu realisieren. In the electrical machine according to the invention, preferably in addition to basic cooling of the machine, active cooling of the phase connections of the power connection, that is to say of the high-voltage terminal, is provided. The power connection or the HV terminal usually has a number of number of line sections corresponding to different phases, for example corresponding busbars or the like, which have the input connection at one end and which are connected at their other end either directly or via suitable connecting conductors to the corresponding phase-related conductors of the winding. This means that the operating current that is required to generate the magnetic field and thus to operate the electrical machine flows via these line sections. According to the invention it is now provided, at least sections of this line section to cool directly, so to realize an additional heat sink in the entire cable run.
Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß die Leitungsabschnitte zumindest ab schnittsweise in einem Anschlussgehäuse aufgenommen, beispielsweise einem ein fachen Kunststoffgehäuse, in das sie entsprechend integriert sind und endseitig mit entsprechenden Anschlussabschnitten zur weiteren Kontaktierung mit dem Stromein gang respektive den Wicklungsleitern hervorragen. Dieses Anschlussgehäuse, in das die Leitungsabschnitt, also die Busbars, oder dergleichen, beispielsweise eingegos sen oder eingespritzt sind, weist nun einen Hohlraum auf, der von den Leitungsab schnitten durchgriffen ist, das heißt, dass diese frei durch den Hohlraum laufen. In der Montagestellung ist das Anschlussgehäuse zumindest abschnittsweise in eine ent sprechende Aufnahme des Maschinengehäuses eingesetzt. Das Maschinengehäuse selbst weist wenigstens einen Kühlmittelkanal auf. Dieser Kühlmittelkanal kommuni ziert nun nach dem Einsetzen des Anschlussgehäuses mit dem Hohlraum, so dass ein im Kühlmittelkanal strömendes oder zirkulierendes Kühlmittel zwangsläufig auch durch den Hohlraum läuft und mithin in Kontakt mit den Leitungsabschnitten kommt, diese dabei kühlend. Das heißt, dass das Anschlussgehäuse am Maschinengehäuse so integriert wird, dass es in den bestehenden Kühlmittelkreislauf integriert wird, um demzufolge eine Kühlung der Leitungsabschnitte möglich ist. For this purpose, according to the invention, the line sections are at least partially received in a connection housing, for example a simple plastic housing, in which they are appropriately integrated and protrude at the end with corresponding connection sections for further contact with the power input or the winding conductors. This connection housing, into which the line section, ie the busbars, or the like, are for example cast or injected, now has a cavity through which the line sections penetrate, that is, they run freely through the cavity. In the assembly position, the connection housing is inserted at least in sections into a corresponding receptacle in the machine housing. The machine housing itself has at least one coolant channel. This coolant channel now communicates with the cavity after the connector housing has been inserted, so that a coolant flowing or circulating in the coolant channel inevitably also runs through the cavity and therefore comes into contact with the line sections, thereby cooling them. This means that the connection housing is integrated on the machine housing in such a way that it is integrated into the existing coolant circuit, so that the line sections can consequently be cooled.
Wie beschrieben sind die Leitungsabschnitte bevorzugt in dem Anschlussgehäuse vergossen und der Hohlraum ist in dem Verguss ausgebildet. Dies stellt auf einfache Weise sicher, dass der Hohlraum zum Anschlussgehäuse hin dicht ist. Alternativ wäre es natürlich auch denkbar, die Leitungsabschnitte separat in einem Gehäusebauteil zu verlegen und den Hohlraum entsprechend abzudichten. As described, the line sections are preferably encapsulated in the connection housing and the cavity is formed in the encapsulation. This ensures in a simple manner that the cavity is tight towards the connection housing. Alternatively would be It is of course also conceivable to lay the line sections separately in a housing component and to seal the cavity accordingly.
Zur Anordnung am Maschinengehäuse ist am Maschinengehäuse bevorzugt ein Auf nahmeraum für das Anschlussgehäuse ausgebildet, wobei der Kühlmittelkanal in dem Aufnahmeraum mit einem Eingang und einem Ausgang mündet, und wobei ein Ein gang und ein Ausgang des Hohlraums des Anschlussgehäuses nach Einsetzen in den Aufnahmeraum mit dem Kühlmittelkanal kommuniziert. Wird demzufolge das An schlussgehäuse mit seinem entsprechenden Abschnitt in den Aufnahmeraum einge schoben, so findet automatisch eine Verbindung des im Aufnahmeraum mündenden Kühlmittelkanals mit dem Hohlraum statt, so dass das Kühlmittel strömen kann. Diese Ausgestaltung ist sehr einfach und kompakt, da sich die Verbindung des am Aufnah meraum unterbrochenen Kühlmittelkanals mit dem Hohlraum zwangsläufig und ohne zusätzlichen Montageaufwand beim Einsetzen des Anschlussgehäuses in den Auf nahmeraum ergibt. Alternativ dazu wäre es natürlich auch denkbar, das Anschlussge häuse nicht in einen solchen Aufnahmeraum zu integrieren und stattdessen den Kühlmittelkanal über entsprechende separate Leitungsverbindungen an den Hohlraum anzuschließen. For arrangement on the machine housing, a receiving space for the connection housing is preferably formed on the machine housing, the coolant channel opening into the receiving space with an input and an output, and an input and an output of the cavity of the connection housing after insertion into the receiving space with the coolant channel communicates. If the connection housing is consequently pushed into the receiving space with its corresponding section, the coolant channel opening in the receiving space is automatically connected to the cavity so that the coolant can flow. This embodiment is very simple and compact, since the connection of the coolant channel interrupted at the receiving space with the cavity results inevitably and without additional assembly effort when the connection housing is inserted into the receiving space. Alternatively, it would of course also be conceivable not to integrate the connection housing into such a receiving space and instead to connect the coolant duct to the cavity via corresponding separate line connections.
Der Hohlraum kann vom Querschnitt her dem Kühlmittelkanalquerschnitt entsprechen, das heißt, dass das Kühlmittel quasi direkt durchströmt, lediglich die Leitungsab schnitte dabei passierend und kühlend. Alternativ dazu ist es jedoch, bevorzugt, denkbar, dass der Hohlraum einen größeren Eingangs- und Ausgangsquerschnitt als der Kühlmittelkanal aufweist. Das heißt, dass der Hohlraum breiter als der Kühlmittel kanal ist, so dass sich im Hohlraum eine gewisse Kühlmittelmenge ansammeln kann. Dies ist dahingehend vorteilhaft, als es hierdurch zu Verwirbelungen innerhalb des Hohlraums kommt, was für den Wärmeübergang von den warmen Leitungsabschnit ten zum kalten Kühlmittel vorteilhaft ist. The cross-section of the cavity can correspond to the coolant duct cross-section, that is to say that the coolant flows through it quasi directly, only the line sections thereby passing and cooling. Alternatively, however, it is preferably conceivable that the cavity has a larger inlet and outlet cross-section than the coolant channel. This means that the cavity is wider than the coolant channel, so that a certain amount of coolant can collect in the cavity. This is advantageous in that it leads to turbulence within the cavity, which is advantageous for the heat transfer from the warm line sections to the cold coolant.
Um sicherzustellen, dass es im Bereich der Verbindung des Hohlraums zum Kühlmit telkanal nicht zu etwaiger Leckage kommt, sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbil dung der Erfindung am Anschlussgehäuse bevorzugt ein oder mehrere Dichtmittel zum Abdichten des Hohlraums zum Maschinengehäuse hin vorgesehen. Über dieses oder diese Dichtmittel, bevorzugt wenigstens ein, insbesondere wenigstens zwei Dichtringe, wird eine sichere und sich automatisch beispielsweise beim Einsetzen des Anschlussgehäuses in den Aufnahmeraum ergebende Abdichtung gewährleistet. Es kann sich insbesondere um radial oder axial wirkende Dichtmittel bzw. Dichtringe handeln. In order to ensure that there is no leakage in the area of the connection between the cavity and the coolant channel, one or more sealing means are preferably used on the connection housing according to an advantageous further development of the invention provided for sealing the cavity from the machine housing. By means of this or these sealing means, preferably at least one, in particular at least two sealing rings, a secure seal is ensured that is automatically produced, for example, when the connection housing is inserted into the receiving space. It can in particular be a radially or axially acting sealing means or sealing rings.
Die Leitungsabschnitte selbst sind zumindest in dem Bereich, in dem sie den Hohl raum durchgreifen mit einer isolierenden Beschichtung versehen, so dass es trotz ge ringeren Abstands zwischen den Leitungsabschnitten nicht zu irgendwelchen Kurz schlüssen kommt und diese aber auch nicht durch das Kühlmittel hervorgerufen wer den können. The line sections themselves are provided with an insulating coating, at least in the area in which they reach through the cavity, so that despite the smaller distance between the line sections, there are no short circuits and these cannot be caused by the coolant .
Als Leitungsabschnitte sind bevorzugt Busbars vorgesehen, also stabile, vollmateriali- ge Leiter mit einer hinreichend großen Oberfläche, die für einen guten Wärmeaus tausch vorteilhaft ist. Busbars are preferably provided as line sections, that is to say stable, solid conductors with a sufficiently large surface area, which is advantageous for good heat exchange.
Werden solche Busbars verwendet, so sind diese zweckmäßigerweise im Querschnitt rechteckig und derart im Hohlraum angeordnet, dass ihre längeren Seiten parallel zur Strömungsrichtung des Kühlmittels durch den Hohlraum stehen. Das heißt, dass das beispielsweise von unten einströmende Kühlmittel gegen die Schmalseiten strömt, und auf dem fortgesetzten Strömungsweg sodann an den Längsseiten entlang durch den Hohlraum strömt. If such busbars are used, they are expediently rectangular in cross section and arranged in the cavity in such a way that their longer sides are parallel to the direction of flow of the coolant through the cavity. This means that the coolant flowing in from below, for example, flows against the narrow sides and then flows on the continued flow path along the long sides through the cavity.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah me auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen: The invention is explained below using exemplary embodiments with reference to the drawings. The drawings are schematic representations and show:
Figur 1 eine Teilansicht einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit im Figure 1 is a partial view of an electrical machine according to the invention with im
Maschinengehäuse eingesetztem Stromanschluss, Power connection used in the machine housing,
Figur 2 eine Seitenansicht auf die Anordnung aus Figur 1 , Figur 3 eine geschnittene Teilansicht aus Figur 1 durch das Motorgehäuse und das Anschlussgehäuse zur Darstellung des Flohlraums und der ihn durchgreifenden Leitungsabschnitte sowie des Kühlmittelkanals, FIG. 2 shows a side view of the arrangement from FIG. 1, FIG. 3 shows a sectional partial view from FIG. 1 through the motor housing and the connection housing to show the flea space and the line sections extending through it and the coolant channel,
Figur 4 eine Teilansicht als Aufsicht des Stromanschlusses, Figure 4 is a partial view as a plan view of the power connection,
Figur 5 eine weitere Teilansicht, geschnitten, des Stromanschlusses, FIG. 5 shows a further partial view, in section, of the power connection,
Figur 6 eine Prinzipdarstellung betreffend den Fluidfluss durch den Hohlraum im FIG. 6 shows a basic illustration relating to the fluid flow through the cavity in the
Anschlussgehäuse, und Junction box, and
Figur 7 eine Prinzipansicht zur Darstellung der Zirkulation des Kühlmittels. FIG. 7 shows a basic view to illustrate the circulation of the coolant.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 , mit einem Maschinen gehäuse 2, in dem in an sich bekannter Weise ein Stator mit einer Wicklung umfas send eine Mehrzahl an einer oder mehreren Phasen zugeordneten Leitern, die unter einander verschaltet sind, sowie ein entsprechender Rotor etc. aufgenommen ist. Zur Versorgung der den unterschiedlichen Phasen zugeordneten Wicklungsleitern dient ein Stromanschluss 3 mit einer entsprechenden Anzahl an Phasenanschlüssen 4, 5, 6 im Falle der hier gezeigten 3-phasigen Maschine. Der Strom wird in an sich bekannter Weise über die sogenannte Leistungselektronik bereitgestellt und geregelt. An die in Figur 2 gezeigten Phasenanschlüsse 4, 5, 6 werden die entsprechenden von der Stromversorgung kommenden Eingangsleiter angeschlossen. Die Phasenanschlüsse 4, 5, 6 sind mit entsprechenden Leitungsabschnitten 7, 8, 9 (siehe unter anderem Fi gur 5) verbunden oder Teil dieser, wobei sich die Leitungsabschnitte 7, 8, 9 in Rich tung der Wicklung erstrecken und endseitig weitere Phasenanschlüsse 10, 11 , 12, die hier paarweise vorgesehen sind, aufweisen respektive sich in diese verzweigen. Bei den Leitungsabschnitten 7, 8, 9 handelt es sich vorzugsweise um einstückige Bus bars, die sämtliche Phasenanschlüsse 4, 5, 6 und 10, 11 , 12 aufweisen. Der Stromanschluss 3 weist ferner ein Anschlussgehäuse 13 auf, bei dem es sich um ein Gussgehäuse aus Kunststoff handelt. Das heißt, dass die Leitungsabschnitte 7, 8, 9 in dieses Kunststoff-Anschlussgehäuse 13 eingegossen und fest in die Gussmasse eingebettet sind. Das Anschlussgehäuse 13 weist eine der Form der Leitungsab schnitte 7, 8, 9 entsprechende Geometrie auf, wobei die Leitungsabschnitte 7, 8, 9 aufgrund der Lage der Phasenanschlüsse 4, 5, 6 und 10, 11 , 12 entsprechend mehr fach gewinkelt sind. Figure 1 shows an electrical machine 1 according to the invention, with a machine housing 2, in which, in a known manner, a stator with a winding encompassing a plurality of conductors assigned to one or more phases, which are interconnected, and a corresponding rotor, etc. . is recorded. A power connection 3 with a corresponding number of phase connections 4, 5, 6 in the case of the 3-phase machine shown here is used to supply the winding conductors assigned to the different phases. The current is provided and regulated in a manner known per se via so-called power electronics. The corresponding input conductors coming from the power supply are connected to the phase connections 4, 5, 6 shown in FIG. The phase connections 4, 5, 6 are connected to corresponding line sections 7, 8, 9 (see, inter alia, Fi gur 5) or are part of these, the line sections 7, 8, 9 extending in the direction of the winding and further phase connections 10, 11, 12, which are provided here in pairs, have or branch into them. The line sections 7, 8, 9 are preferably one-piece bus bars that have all of the phase connections 4, 5, 6 and 10, 11, 12. The power connection 3 also has a connection housing 13, which is a cast housing made of plastic. This means that the line sections 7, 8, 9 are cast into this plastic connection housing 13 and firmly embedded in the casting compound. The connection housing 13 has a geometry corresponding to the shape of the line sections 7, 8, 9, the line sections 7, 8, 9 being correspondingly more angled due to the position of the phase connections 4, 5, 6 and 10, 11, 12.
In der Montagestellung ist, siehe die Schnittansicht gemäß Figur 3, die eine In the assembly position, see the sectional view according to Figure 3, the one
Schnittansicht durch das Maschinengehäuse 2 sowie das Anschlussgehäuse 13 zeigt, in einen entsprechenden, im Maschinengehäuse 2 ausgebildeten Aufnahmeraum 14 eingesetzt, wobei dieser Aufnahmeraum 14 vorderseitig und zur Seite hin (siehe Figur 1 ) offen ist, um die entsprechenden Anschlussverbindungen vorzusehen. Sectional view through the machine housing 2 and the connection housing 13 shows, inserted into a corresponding receiving space 14 formed in the machine housing 2, this receiving space 14 being open at the front and to the side (see Figure 1) in order to provide the corresponding connection connections.
Im Maschinengehäuse 2 ist ein Kühlmittelkanal 15 ausgebildet, der Teil eines Kühl systems ist, durch das ein Kühlmittel zirkuliert. Bei dem Kühlmittel kann es sich um Öl, Wasser, ein Gas oder ein anderes Kühlmedium handeln. Dieser Kühlmittelkanal 15 mündet mit einem Eingang 16 an respektive in dem Aufnahmeraum 14, ebenso mit einem Ausgang 17, wie Figur 3 zeigt. Die beiden Flusspfeile P geben exemplarisch an, dass das Kühlmittel durch den Kühlmittelkanal 15 strömt. In the machine housing 2, a coolant channel 15 is formed, which is part of a cooling system through which a coolant circulates. The coolant can be oil, water, a gas or some other cooling medium. This coolant channel 15 opens with an inlet 16 or in the receiving space 14, as well as with an outlet 17, as FIG. 3 shows. The two flow arrows P indicate by way of example that the coolant flows through the coolant channel 15.
Wie Figur 3 ferner zeigt, weist das gegossene Anschlussgehäuse 13 einen an zwei gegenüberliegenden Seiten offenen Hohlraum 18 auf, der, siehe hierzu auch Figur 4 und 5, von den Leitungsabschnitten 7, 8, 9 durchgriffen ist, diese erstrecken sich also quer durch den Hohlraum 18. Sie stehen mit ihren Schmalseiten senkrecht zur Fließ richtung gemäß Pfeil P, während sie mit ihren flachen Längsseiten parallel dazu ste hen. As FIG. 3 also shows, the cast connection housing 13 has a cavity 18 which is open on two opposite sides and which, see also FIGS. 4 and 5, is penetrated by the line sections 7, 8, 9, so these extend transversely through the cavity 18. Their narrow sides are perpendicular to the direction of flow according to arrow P, while their flat long sides stand parallel to it.
Der beidseits offene Hohlraum 18 kommuniziert mit einem entsprechenden Eingang und Ausgang mit dem entsprechenden Eingang und Ausgang 16, 17 des Kühlmittel kanals 15, wie Figur 3 anschaulich zeigt. Das heißt, dass das Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal 15 in den Hohlraum 18 strömt, dabei an den Leitungsabschnitten 7, 8, 9 vorbeiströmt, diese dabei kühlend, und an der gegenüberliegenden Seite wieder aus dem Hohlraum 18 in den Kühlmittelkanal 15 austritt. The cavity 18, which is open on both sides, communicates with a corresponding input and output with the corresponding input and output 16, 17 of the coolant channel 15, as FIG. 3 clearly shows. This means that the coolant flows from the coolant channel 15 into the cavity 18, at the line sections 7, 8, 9 flows past, cooling it in the process, and exits again from the cavity 18 into the coolant channel 15 on the opposite side.
Zur Abdichtung des Hohlraums 18 zum Maschinengehäuse 2 sind zwei Dichtmittel in Form von Dichtringen 19 vorgesehen, die, siehe insbesondere Figur 3, zum Maschi nengehäuse 2 hin abdichten. Sie laufen ringförmig in einer entsprechenden Aufnah menut 20 des Anschlussgehäuses 13 um dieses herum und liegen vollflächig abdich tend an der Innenwandung des Aufnahmeraums 14 des Maschinengehäuses 2 an. Hierüber wird eine Leckage des Kühlmittels ausgeschlossen. Wenngleich im Beispiel radial wirkende Dichtringe 19 gezeigt sind, sind auch anders wirkende Dichtringtypen, insbesondere axial wirkende Dichtringe verwendbar. Kommt als Kühlmittel das gleiche Öl wie in der elektrischen Maschine zum Einsatz, so ist nur ein Dichtring ausreichend, da dann nur zur Leistungselektronik hin abzudichten ist, nicht aber zur elektrischen Maschine. To seal the cavity 18 from the machine housing 2, two sealing means in the form of sealing rings 19 are provided which, see in particular FIG. 3, seal against the machine housing 2. They run in a ring in a corresponding receiving groove 20 of the connection housing 13 around this and are sealing tend to the inner wall of the receiving space 14 of the machine housing 2 over the entire surface. This prevents the coolant from leaking. Although radially acting sealing rings 19 are shown in the example, differently acting sealing ring types, in particular axially acting sealing rings, can also be used. If the same oil is used as the coolant as in the electrical machine, only one sealing ring is sufficient, since then only the power electronics need to be sealed, not the electrical machine.
Die Figuren 6 und 7 zeigen eine Schnittansicht durch den Stromanschluss 3 respekti ve das Anschlussgehäuse 13 und den Hohlraum 18. Wie durch den Doppelpfeil P auch hier dargestellt, ist die primäre Strömungsrichtung in diesem Fall vertikal durch den Hohlraum 18 und entlang der Längsflächen der Leitungsabschnitte 7, 8, 9. Es ergibt sich aber auch, wie Figur 7 zeigt, eine Zirkulation, wie durch die dortigen Pfeile P dargestellt ist, resultierend aus dem Umstand, dass aufgrund eines geringen Ver satzes des Hohlraumes 18 relativ zum Kühlmittelkanal 15 das Kühlmittel nicht exakt mittig zugeführt wird, sondern etwas außermittig. Darüber hinaus ergibt sich auch eine Verwirbelung aufgrund der im Hohlraum 18 integrierten Leitungsabschnitte 7, 8, 9. FIGS. 6 and 7 show a sectional view through the power connection 3, respectively the connection housing 13 and the cavity 18. As also shown here by the double arrow P, the primary flow direction in this case is vertical through the cavity 18 and along the longitudinal surfaces of the line sections 7 , 8, 9. However, as FIG. 7 shows, there is also a circulation, as shown by the arrows P there, resulting from the fact that, due to a slight offset of the cavity 18 relative to the coolant channel 15, the coolant is not exactly is fed in the middle, but somewhat off-center. In addition, there is also turbulence due to the line sections 7, 8, 9 integrated in the cavity 18.
Die Leitungsabschnitte 7, 8, 9 sind bevorzugt aus Kupfer, können aber auch aus ei nem anderen Material bestehen. Sie sind zweckmäßigerweise mit einer geeigneten Beschichtung versehen, um etwaige Kurzschlüsse durch zu geringen Abstand respek tive über Kriechstrecken auszuschließen. The line sections 7, 8, 9 are preferably made of copper, but can also consist of a different material. They are expediently provided with a suitable coating in order to exclude any short circuits due to insufficient distance or creepage distances.
Wenngleich im Ausführungsbeispiel drei Leitungsabschnitte 7, 8, 9 und mithin drei se parate Phasen dargestellt sind, ist es gleichermaßen denkbar, auch mehr oder weni- ger Phasen zu realisieren, was dazu führt, dass dann auch eine entsprechend andere Anzahl an Leitungsabschnitten im Stromanschluss 3 vorgesehen sind, die den Hohl raum 18 durchqueren. Although three line sections 7, 8, 9 and therefore three separate phases are shown in the exemplary embodiment, it is equally conceivable to also use more or less ger phases, which means that a correspondingly different number of line sections are then provided in the power connection 3, which cross the cavity 18.
BezuqszeichenlisteReference list
Maschine machine
Maschinengehäuse Machine housing
Stromanschluss Power connection
Phasenanschluss Phase connection
Phasenanschluss Phase connection
Phasenanschluss Phase connection
Leitungsabschnitt Line section
Leitungsabschnitt Line section
Leitungsabschnitt Line section
Phasenanschluss Phase connection
Phasenanschluss Phase connection
Phasenanschluss Phase connection
Anschlussgehäuse Junction box
Aufnahmeraum Recording room
Kühlmittelkanal Coolant duct
Eingang entrance
Ausgang output
Hohlraum cavity
Dichtring Sealing ring
Aufnahmenut Receiving groove

Claims

Patentansprüche Claims
1. Elektrische Maschine, mit einem Maschinengehäuse (2) enthaltend einen Sta tor mit einer Wicklung umfassend eine Mehrzahl an einer oder mehreren Pha sen zugeordneten Leitern, die untereinander verschaltet sind, sowie einen au ßerhalb der Wicklung angeordneten Stromanschluss (3), der eine der Anzahl an Phasen entsprechende Anzahl an Leitungsabschnitten (7, 8, 9) aufweist, die einerseits mit den Leitern und andererseits mit Phasenanschlüssen (4, 5, 6) verbunden sind oder solche bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lei tungsabschnitte (7, 8, 9) zumindest abschnittsweise in einem Anschlussgehäu se (13) aufgenommen sind, das einen von den Leitungsabschnitten (7, 8, 9) durchgriffenen Hohlraum (18) aufweist, der nach Einsetzten des Anschlussge häuses (13) in das Maschinengehäuse (2) mit einem dort vorgesehenen Kühl mittelkanal (15) kommuniziert, so dass ein im Kühlmittelkanal strömendes Kühlmittel den Hohlraum (18) durchströmt. 1. Electrical machine, with a machine housing (2) containing a Sta tor with a winding comprising a plurality of one or more Pha sen associated conductors, which are interconnected, and an outside ßerhalb the winding power connection (3), one of the Number of phases has a corresponding number of line sections (7, 8, 9) which are connected on the one hand to the conductors and on the other hand to phase connections (4, 5, 6) or form such, characterized in that the line sections (7, 8, 9) are at least partially accommodated in a connection housing (13) which has a cavity (18) penetrated by the line sections (7, 8, 9) and which after insertion of the connection housing (13) into the machine housing (2) with a there provided coolant channel (15) communicates so that a coolant flowing in the coolant channel flows through the cavity (18).
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lei tungsabschnitte (7, 8, 9) in dem Anschlussgehäuse (13) vergossen sind und der Hohlraum (18) in dem Verguss ausgebildet ist. 2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the Lei line sections (7, 8, 9) are encapsulated in the connection housing (13) and the cavity (18) is formed in the encapsulation.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Maschinengehäuse (2) ein Aufnahmeraum (14) für das Anschlussgehäuse (13) ausgebildet ist, wobei der Kühlmittelkanal (15) in dem Aufnahmeraum (14) mit einem Eingang (16) und einem Ausgang (17) mündet und wobei ein Ein gang und ein Ausgang des Hohlraums (18) des Anschlussgehäuses (13) nach Einsetzen in den Aufnahmeraum (14) mit dem Kühlmittelkanal (15) kommuni ziert. 3. Electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that a receiving space (14) for the connection housing (13) is formed in the machine housing (2), the coolant channel (15) in the receiving space (14) having an inlet (16 ) and an output (17) opens and wherein an input and an output of the cavity (18) of the connection housing (13) after insertion into the receiving space (14) with the coolant channel (15) communicates.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (18) einen größeren Eingangs- und Ausgangsquerschnitt als der Kühlmittelkanal (15) aufweist. 4. Electrical machine according to claim 3, characterized in that the cavity (18) has a larger inlet and outlet cross-section than the coolant channel (15).
5. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass am Anschlussgehäuse (13) ein oder mehrere Dichtmittel zum Abdichten des Hohlraums (18) zum Maschinengehäuse (2) hin vorgese- hen sind. 5. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that one or more sealing means for sealing the cavity (18) from the machine housing (2) are provided on the connection housing (13).
6. Elektrische Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als 6. Electrical machine according to claim 5, characterized in that as
Dichtmittel wenigstens ein, vorzugsweise wenigstens zwei Dichtringe (19) vor gesehen sind. Sealing means at least one, preferably at least two sealing rings (19) are seen before.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere radial oder axial wirkende Dichtringe (19) vorgesehen sind. 7. Electrical machine according to claim 6, characterized in that one or more radially or axially acting sealing rings (19) are provided.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (7, 8, 9) zumindest in dem den Hohl raum (14) durchgreifenden Bereich mit einer isolierenden Beschichtung verse hen ist. 8. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that the line sections (7, 8, 9) at least in the area extending through the hollow space (14) with an insulating coating is provided.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass als Leitungsabschnitte (7, 8, 9) Busbars vorgesehen sind. 9. Electrical machine according to one of the preceding claims, characterized in that busbars are provided as line sections (7, 8, 9).
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die 10. Electrical machine according to claim 9, characterized in that the
Busbars im Querschnitt rechteckig sind und derart im Hohlraum angeordnet sind, dass ihre längeren Seiten parallel zur Strömungsrichtung des Kühlmittels durch den Hohlraum (18) stehen. Busbars are rectangular in cross section and are arranged in the cavity such that their longer sides are parallel to the direction of flow of the coolant through the cavity (18).
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