EP4710410A1 - Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem wickelkopf - Google Patents

Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem wickelkopf

Info

Publication number
EP4710410A1
EP4710410A1 EP24723133.5A EP24723133A EP4710410A1 EP 4710410 A1 EP4710410 A1 EP 4710410A1 EP 24723133 A EP24723133 A EP 24723133A EP 4710410 A1 EP4710410 A1 EP 4710410A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electric motor
stator
conductor sections
rotor
coolant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24723133.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arash Shaghaghi
Stefan Grützner
Stefan Prokoph
Dennis Ila
Tim Kuhardt
Thomas Pasternok
Volker Cornelius
Stefan Krabus
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4710410A1 publication Critical patent/EP4710410A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • 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
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32—Rotating 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
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/04—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines
    • H02K15/0414—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines the windings consisting of separate elements, e.g. bars, segments or half coils
    • H02K15/0421—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of windings prior to their mounting into the machines the windings consisting of separate elements, e.g. bars, segments or half coils and consisting of single conductors, e.g. hairpins
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in the machines
    • H02K15/062—Windings in slots; Salient pole windings
    • H02K15/064—Windings consisting of separate segments
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Um einen Elektromotor ausgelegt für einen Betrieb mit einer Wickelkopfkühlung bereitzustellen, wobei der Elektromotor optimiert ist im Hinblick auf Reibleistungsverluste hervorgerufen durch Kühlfluid, welches in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangt, wird ein Elektromotor vorgeschlagen, umfassend einen Rotor und einen Stator (10), wobei der Stator (10) Spulenwicklungen (12) aus einem elektrischen Leiter umfasst, wobei die Spulenwicklungen (12) jeweils an axialen Enden (13) des Stators (10) Wickelköpfe (14a, 14b) ausbilden, wobei die Wickelköpfe (14a, 14b) wenigstens eine erste radial innerste Lage von Leiterabschnitten (16a, 16b) umfassen, wobei, insbesondere sämtliche, Leiterabschnitte (16a, 16b) der ersten Lage jedes Wickelkopfes (14a, 14b) zumindest eine Biegung in gleicher Umfangsrichtung aufweisen, sodass die Leiterabschnitte (16a, 16b) einen schrägen Verlauf relativ zu der Umfangsrichtung des Stators (10) aufweisen wobei der Elektromotor eine vorbestimmte Rotationsrichtung (R) des Rotors zum Antreiben einer mit dem Rotor verbundenen Welle aufweist, und wobei die Richtung der Biegung der Leiterabschnitte (16a, 16b) der ersten Lage an beiden axialen Enden (13) des Stators (10) mit der Rotationsrichtung (R) des Elektromotors übereinstimmt.

Description

Beschreibung
Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem Wickelkopf
Die Erfindung betrifft einen Elektromotor, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Elektromotors sowie ein Fahrzeug umfassend einen solchen Elektromotor.
Ein besonderer Aspekt bei der Nutzung eines Elektromotors im optimalen Betrieb ist dessen Kühlung. Es wird häufig für Elektromotoren mit großen Leistungsdichten eine Fluidkühlung mit einem geschlossenen Kühlkreislauf z.B. in Wasser-/Glycolkühlmantel vorgesehen. Dadurch wird die im Betrieb erzeugte Wärme über die Statorwicklung des Elektromotors über das im Kühlmantel gefügte Statorblechpaket ins Kühlfluid transportiert.
Es wird darüber hinaus oft für eine optimale Kühlung eines Elektromotors mit noch höheren Leistungsdichten zusätzlich zur Kühlung des Statorblechpakets eine aktive Wickelkopfkühlung durch Spritzöl vom Rotor undAoder durch Öl aus einem im Stator oder Motorgehäuse integrierten Wickelkopf-Ölverteiler verwendet. Bei der Nutzung eines flüssigen Kühlmittels wie Öl im Statorraum erweist es sich jedoch als problematisch, wenn das Kühlmittel in den Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator gelangt. Dies kann unerwünschte Effekte insbesondere in Bezug auf den Wirkungsgrad des Elektromotors haben. Insbesondere wird bei der aktiven Wickelkopfkühlung das Kühlöl aufgrund der Rotation des Rotors des Elektromotors zur Kühlung an die Wickelköpfe des Stators radial nach außen geschleudert. Dabei kann das Öl durch ungünstige geometrische Bedingungen in den schmalen Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangen. Dies führt zu erheblichen Reibleistungsverlusten im Elektromotor.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Wickelkopfausführungen bekannt.
Die EP 2 696476 A1 offenbart einen Stator und ein Verfahren zum Herstellen des Stators und insbesondere eine Technik eines verbesserten Verfahrens zum Wickeln einer Spule, um eine axiale Höhe eines Spulenendes eines in einem Motor zu verwendenden Stators zu verkürzen. Die Veröffentlichung „Overview of the Rectangular Wire Windings AC Electrical Machine“ von Yu Thao et. al., CES Transaction On Electrical Machines And Systems, Vol. 3, No. 2, June 2019, offenbart einen Überblick über rechteckige Drahtwicklungen in elektrischen Wechselstrommaschinen, wobei die verschiedenen Arten von Rechteckdrahtwicklungen, die verschiedenen Einschubrichtungen der Rechteckdrahtwicklungen und die Isolationsstruktur verglichen und analysiert wird.
Ferner ist aus der US 10,164,491 B2 eine kompakte rotierende elektrische Maschine mit hoher Ausgangsleistung bekannt, mit optimierter Kühlung einer Statorwicklung, indem eine Spulenform einer herzustellenden Statorwicklung mit verteilten Wicklungen angepasst wird, sodass es einfacher für ein flüssiges Kühlmittel ist, in einer Umfangsrichtung von Spulenenden zu strömen.
Aus der KR 2022 0096306 A ist eine Kühlöleinspritzstruktur für einen Motor mit einem Statorkern und einer Spule bekannt, die auf den Statorkern gewickelt ist und schräg vom Statorkern in Bezug auf die axiale Richtung des Statorkerns ausgebildet ist.
Die DE 102010 036428 A1 offenbart einen Stator für drehende elektrische Maschinen, welcher einen hohlzylindrischen Statorkern und eine Statorspule enthält. Der Statorkern weist eine Longitudinalachse bzw. Längsachse und eine Mehrzahl von Schlitzen auf, die in der radialen Innenfläche des Statorkerns ausgebildet sind und in Umfangsrichtung des Statorkerns voneinander beabstandet sind. Die Statorspule besteht aus einer Mehrzahl elektrischer Leitungsdrähte, die auf bzw. an dem Statorkern montiert sind. Jeder der elektrischen Leitungsdrähte weist zumindest erste, zweite und dritte Schlitz-Abschnitte und erste und zweite Wendeabschnitte auf. Die ersten, zweiten und dritten Schlitz-Abschnitte werden entsprechend in drei verschiedenen Schlitzen des Statorkerns aufgenommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor ausgelegt für einen Betrieb mit einer Wickelkopfkühlung bereitzustellen, wobei der Elektromotor optimiert ist im Hinblick auf Reibleistungsverluste hervorgerufen durch Kühlfluid, welches in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator gelangt.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Elektromotor, umfassend einen Stator, wobei der Stator Spulenwicklungen aus einem elektrischen Leiter umfasst, wobei die Spulenwicklungen jeweils an axialen Enden des Stators Wickelköpfe ausbilden, wobei die Wickelköpfe wenigstens eine erste radial innerste Lage von Leiterabschnitten umfassen, wobei, insbesondere sämtliche, Leiterabschnitte der ersten Lage jedes Wickelkopfes zumindest eine Biegung in gleicher Umfangsrichtung aufweisen, sodass die Leiterabschnitte einen schrägen Verlauf relativ zu der Umfangsrichtung des Stators aufweisen, wobei der Elektromotor eine vorbestimmte Rotationsrichtung des Rotors zum Antreiben einer mit dem Rotor verbundenen Welle aufweist, und wobei die Richtung der Biegung der Leiterabschnitte der ersten Lage an beiden axialen Enden des Stators mit der Rotationsrichtung des Elektromotors übereinstimmt.
Die radial innerste erste Lage von Leiterabschnitten in den jeweiligen Wickelköpfen ist insbesondere jene Lage von Leitabschnitten aus einer Vielzahl an Lagen von Leiterabschnitten des Stators, welche am nächsten zum Rotor befindlich ist.
Die Biegung der Leiterabschnitte erfolgt dabei insbesondere an einem Knick- bzw. Biegepunkt, welcher an einem statorseitigen Ende des Leiterabschnitts angeordnet ist. Dies ist insbesondere dort, wo die Leiterabschnitte aus dem Stator heraustreten. Dem statorseitigen Ende gegenüberlegend ist ein axial äußeres Ende des Wickelkopfes. Hier sind die Leiterabschnitte wiederum gebogen zur Bildung der Spulenwicklung. Diese Biegung zur Ausbildung des schräg verlaufenden Leiterabschnitts erfolgt insbesondere während eines Twist-Prozesses des Wickelkopfes. Der schräge Verlauf wird insbesondere auch als Schränkung bezeichnet.
Der schräge Verlauf der Leiterabschnitte durch Biegung in die gleiche Richtung, insbesondere in einer Rotationsrichtung eines Rotors des Elektromotors, sorgt dafür, dass die Leiterabschnitte an beiden Wickelköpfen einen in Rotationsrichtung betrachtet ausgehend von dem Biegepunkt schräg nach vorne und außen gerichteten Verlauf aufweisen. Dies bewirkt vorteilhaft, dass Kühlfluid, welches aus einem Bereich des Rotors durch dessen Rotation nach außen auf den Stator bzw. den Wickelkopf geschleudert wird, durch die schräg nach außen verlaufende Struktur, welche durch die Vielzahl an nebeneinanderliegenden Leiterabschnitten des Wickelkopfes gebildet wird, kontrolliert nach außen abgeführt wird, sodass ein Eindringen des Kühlfluids in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator vorteilhaft vermieden wird.
Würden die Leiterabschnitte ausgehend von dem Biegepunkt schräg nach hinten verlaufen, wie dies bei aus dem Stand der Technik bekannten Elektromotoren in der Regel der Fall ist, würde die durch die Struktur der benachbarten Leiterabschnitte gebildete Struktur das Abführen des Kühlfluids nach außen behindern, was ein Eindringen des Kühlfluids in den Luftspalt fördern würde.
Die Rotationsrichtung des Rotors zum Antreiben ist dabei insbesondere jene Rotationsrichtung des Rotors, welche zum Antreiben einer mit dem Rotor verbundenen Komponente verwendet wird, beispielsweise einer Welle in einem Fahrzeug zum Antreiben des Fahrzeugs, insbesondere in Vorwärtsrichtung bzw. für eine Vorwärtsfahrt.
Bevorzugt umfassen die Wickelköpfe jeweils wenigstens eine zweite radiale Lage an Leiterabschnitten, welche radial außerhalb der ersten Lage der Leiterabschnitte abgeordnet ist, wobei, insbesondere sämtliche, Leiterabschnitte der zweiten Lage zumindest eine Biegung in Umfangsrichtung des Stators aufweisen, wobei die Leiterabschnitte der zweiten Lage in einer Richtung entgegen der Biegerichtung der Leiterabschnitte der ersten Lage gebogen sind.
Bevorzugt kann eine weitere, dritte radiale Lage an Leiterabschnitten vorgesehen sein, welche wiederum analog zu der ersten radialen Lage ausgebildet ist.
Bevorzugt umfassen die Spulenwicklungen Hairpin-Steckspulen, wobei die Leiterabschnitte jeweils einem Biegeabschnitt der Hairpin-Steckspule entsprechen. Die jeweils schräg in Rotationsrichtung des Rotors gebogenen Leiterabschnitte entsprechen hier insbesondere jenen Bereichen der Biegeabschnitte der Hairpin-Steckspulen, welche aus dem Stator herausragen.
Bevorzugt sind Schultern der Hairpin-Steckspulen in einer axialen Betrachtung gerade, konkav oder konvex ausgebildet. Die Schultern des Hairpins bilden dabei jene Abschnitte, welche den Hairpin-Enden abgewandt und einer zentralen Biegespitze des Hairpins zugewandt sind. Die Schultern der Hairpin-Steckspulen schließen sich insbesondere beidseitig der zentralen Biegespitze an die in Rotationsrichtung gebogenen Leiterabschnitte der geschlossenen Wicklungsseite an.
Bevorzugt weist der Elektromotor ein Kühlmittelsystem zur Zuführung eines Kühlmittels zu den Wickelköpfen des Stators auf, wobei jedem der Wickelköpfe wenigstens ein Kühlmittelauslass des Kühlmittelsystems zugeordnet ist. Bevorzugt sind Kühlmittelauslässe in dem Rotor angeordnet, derart, dass aus den Kühlmittelauslässen austretendes Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors nach radial außen auf die Wickelköpfe schleuderbar ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors mit den zuvor genannten Merkmalen, wobei der Elektromotor derart betrieben wird, dass der Rotor in einer Richtung rotiert, welche der Richtung der Biegung der Leiterabschnitte der ersten Lage entspricht.
Bevorzugt umfasst das Verfahren den Schritt des Zuführens eines Kühlmittels eines Kühlmittelsystems des Elektromotors in die Wickelköpfe, wobei Kühlmittelauslässe des Kühlmittelsystems in dem Rotor angeordnet ist, derart, dass aus den Kühlmittelauslässen austretendes Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors nach radial außen auf die Wickelköpfe geschleudert wird.
Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug aufweisend einen Elektromotor mit den zuvor genannten Merkmalen.
Bevorzugt ist die Rotationsrichtung des Rotors jene Rotationsrichtung des Rotors, welche anwendbar ist zum Antreiben des Fahrzeugs für eine Vorwärtsfahrt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen in rein schematischer Darstellung:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Stators mit Statorwicklungen aus dem Stand der Technik
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Stators mit erfindungsgemäßen Statorwicklungen,
Fig. 3 eine weitere geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Stators,
Fig. 4 a)-b) schematische Schnittansichten verschiedener Wickelkopfkonfigurationen, und
Fig. 5 verschiedene Ausführungsformen von Hairpin-Steckspulen. Figur 1 zeigt einen Stator 10 aus dem Stand der Technik. Der Stator 10 umfasst einen Statorkörper, welcher als Statorblechpaket 11 ausgebildet ist. Der Stator 10 umfasst ferner Statorwicklungen 12. An axialen Enden 13 des Stators 10 bilden die Statorwicklungen 12 an den axialen Enden 13 jeweils einen Wickelkopf 14a, 14b aus, umfassend einen geschlossenen Wickelkopf 14a und einen offenen Wickelkopf 14b. An dem offenen Wickelkopf 14b ist eine Anschlusseinrichtung 17 zur elektrischen Verbindung der Statorwicklungen 12 vorgesehen.
Die Wickelköpfe 14a, 14b weisen jeweils eine erste Lage 20 an Leiterabschnitten 15a, 15b auf. Die Leiterabschnitte 15a, 15b bilden jeweils Endbereiche der Statorwicklung 12 und sind jene Abschnitte, welche sich aus dem Statorblechpaket 11 hinaus erstrecken. Die Leiterabschnitte 15a, 15b werden insbesondere durch Hairpin-Steckspulen 18 gebildet, welche in Bezug auf Figur 5 noch näher beschrieben werden. Die Leiterabschnitte 15a, 15b bilden einen Teil der beiden parallelen verlaufenden Abschnitte der Hairpin-Steckspule 18, welche an dem geschlossenen Wickelkopf 14b an eine Schulter 18a, 18b, 18c der Hairpin-Steckspule 18 angrenzen und an dem offenen Wickelkopf 14a an ein gebogenes Endstück der Hairpin- Steckspule 18 angrenzen. Jede Hairpin-Steckspule 18 weist entsprechend an jedem Wickelkopf zwei Leiterabschnitte auf, wobei ein Leiterabschnitt innenliegend und ein Leiterabschnitt außenliegend angeordnet ist. Die Leiterabschnitte 15a, 15b sind einer radial inneren ersten Lage an Leiterabschnitten zugeordnet.
Bei aus dem Stand der Technik bekannten Statorwicklungen 12 wie der in Figur 1 gezeigten weisen die Leiterabschnitte 15a, 15b einen schrägen Verlauf ausgehend von einem Biegepunkt 21 auf. Die Schrägung ist dabei so gewählt, dass in Rotationsrichtung R eines in dem Stator 10 angeordneten Rotors betrachtet der Leiterabschnitt 15a eines Wickelkopfes 14a, 14b, in Figur 1 des offenen Wickelkopfes 14a, entgegen der Rotationsrichtung R gebogen ist und der Leiterabschnitt 15b des anderen Wickelkopfes 14a, 14b, insbesondere des offen Wickelkopfes 14b, in Rotationsrichtung R des Rotors gebogen ist.
Wie in Figur 1 zu erkennen, sind die beiden Leiterabschnitte 15a, 15b demnach versetzt parallel zueinander angeordnet. Während der Rotation des Rotors und des Einspritzens von Kühlmittel aus dem Bereich des Rotors in die Wickelköpfe 14a, 14b kann es aufgrund der Orientierung der Leiterabschnitte 15a, 15b dazu kommen, dass Kühlmittel in einen Luftspalt zwischen Stator 10 und Rotor gelangt. Dies wird insbesondere durch den entgegen der Rotationsrichtung R gebogenen Leiterabschnitt 15a bewirkt.
Um dies zu verhindern, ist gemäß der Erfindung eine optimierte Statorwicklung 12, wie in Figur 2 gezeigt, vorgesehen. In Figur 2 sind Komponenten, welche im Wesentlichen denen aus Figur 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Ferner zeigt Figur 2 eine analoge Schnittsicht zu Figur 1, also durch die radial innere Leiterabschnittlage. Die in Figur 2 gezeigte Statorwicklung 12 unterscheidet sich von der in Figur 1 gezeigten Statorwicklung 12 in der Anordnung der Leiterabschnitte. Im Gegensatz zu dem Stator 10 in Figur 1 sind die Leiterwicklungen 16a, 16b in Figur 2 derart orientiert, dass die Leiterabschnitte ausgehend von den Biegepunkten 21 an beiden axialen Enden 13 des Stators, d.h. in beiden Wickelköpfen 14a, 14b, in Rotationsrichtung R eines in dem Stator angeordneten Rotors gebogen sind und eine entsprechende Schränkung in Rotationsrichtung R aufweisen.
Entsprechend sind die beiden Leiterabschnitte 16a, 16b axial versetzt schräg zueinander angeordnet. Dadurch entsteht eine Struktur aus Vertiefungen bzw. Kanälen zwischen den jeweiligen Leiterabschnitten 16a, 16b eines Wickelkopfes, welche in Rotationsrichtung R schräg nach außen führen, und in denen das Kühlmittel nach außen abgeführt werden kann, sodass ein Eindringen von Kühlmittel in den Luftspalt zwischen Rotor und Stator 10 effektiv verhindert werden kann.
Figur 3 zeigt eine weitere Ansicht eines Stators 10 gemäß der Erfindung. Hier ist insbesondere zu erkennen, wie die erste, radial innerste Lage der Leiterabschnitte die erfindungsgemäße Schränkung in Rotationsrichtung R des Rotors aufweist. Es können ferner weitere, radial weiter außen liegende Lagen an Leiterabschnitten vorgesehen sein. Diese weisen entweder die Schränkung der Leiterabschnitte 16a, 16b der ersten Lage auf, oder eine demgegenüber entgegengesetzte Schränkung, also entgegen der Rotationsrichtung R des Rotors.
Figur 4 a) zeigt eine schematische axiale Schnittansicht durch das Statorblechpaket 11 und einen der Wickelköpfe 14a. Gezeigt ist der Verlauf der Leiterabschnitte 16a ausgehend vom Biegepunkt 21 hin zu den jeweiligen Enden der Hairpin-Steckspulen. Die Fläche entspricht der Hüllfläche bzw. äußere Umrandungslinie des Wickelkopfprofils. Figur 4 b) zeigt die Lage des Ausschnitts der Wickelkopfprofile aus Figur 4 a). Die Wickelkopfprofile entsprechen einer Schnittebene entlang der Achse für eine Hälfte des Stators 10. Das Wickelkopfprofil kann unterschiedlich ausgestaltet sein, wie durch die verschiedenen Ausführungsformen A, B und C in Figur 4 a) verdeutlicht. Gemäß Ausführungsform A ist das Profil schrumpfend ausgebildet, d.h. die Leiterabschnitte 16a verlaufen sich beidseitig verjüngend hin zum Statorblechpaket 11. Gemäß Ausführungsform B ist das Profil konstant ausgebildet, d.h. die Leiterabschnitte 16a verlaufen nur einseitig verjüngend hin zum Statorblechpaket 11 und auf der anderen Seite gerade. Gemäß Ausführungsform C ist das Profil dehnend ausgebildet , d.h. die Leiterabschnitte 16a verlaufen nur einseitig verjüngend hin zum Statorblechpaket 11, und auf der anderen Seite sich aufweitend.
Figur 5 zeigt verschiedene Ausführungsformen der Hairpin-Steckspulen 18. Figur 5 oben zeigt eine Ausgestaltung einer Hairpin-Steckspule mit konvex gebogenen Schultern 18a. In Figur 5 Mitte ist eine weitere Ausführungsform einer Hairpin-Steckspule 18 gezeigt, welche eine konkave Biegung der Schultern 18b aufweist. In Figur 5 unten ist eine Ausgestaltungsform einer Hairpin-Steckspule 18 gezeigt, wobei die Schultern 18c gerade verlaufend bzw. linear ausgestaltet sind. Mehrere der jeweiligen Hairpin-Steckspulen 18 bilden die Statorwicklung 12. Die Hairpin-Steckspulen 18 weisen jeweils zwei Hairpin-Enden 19 auf, welche die offenen Enden des offenen Wickelkopfes 14b bilden.
Bezugszeichenliste
10 Stator
11 Statorblechpaket
12 Statorwicklungen
13 axiale Enden des Stators
14a, 14b Wickelköpfe
15a, 15b, 16a, 16b schräg verlaufende Leiterabschnitte 17 Anschlusseinrichtung
18 Hairpin-Steckspule 18a konvexe Schulter 18b konkave Schulter
18c lineare Schulter
19 Hairpin-Enden
20 erste Lage
21 Biegepunkte
A axiale Richtung
R Rotationsrichtung des Rotors

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotor, umfassend einen Rotor und einen Stator (10), wobei der Stator (10) Spulenwicklungen (12) aus einem elektrischen Leiter umfasst, wobei die Spulenwicklungen (12) jeweils an axialen Enden (13) des Stators (10) Wickelköpfe (14a, 14b) ausbilden, wobei die Wickelköpfe (14a, 14b) wenigstens eine erste radial innerste Lage von Leiterabschnitten (16a, 16b) umfassen, wobei, insbesondere sämtliche, Leiterabschnitte (16a, 16b) der ersten Lage jedes Wickelkopfes (14a, 14b) zumindest eine Biegung in gleicher Umfangsrichtung aufweisen, sodass die Leiterabschnitte (16a, 16b) einen schrägen Verlauf relativ zu der Umfangsrichtung des Stators (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor eine vorbestimmte Rotationsrichtung (R) des Rotors zum Antreiben einer mit dem Rotor verbundenen Welle aufweist, und wobei die Richtung der Biegung der Leiterabschnitte (16a, 16b) der ersten Lage an beiden axialen Enden (13) des Stators (10) mit der Rotationsrichtung (R) des Elektromotors übereinstimmt.
2. Elektromotor nach Anspruch 1 , wobei die Wickelköpfe (14a, 14b) jeweils wenigstens eine zweite Lage an Leiterabschnitten umfassen, welche radial außerhalb der ersten Lage der Leiterabschnitte (16a, 16b) abgeordnet ist, wobei die Leiterabschnitte der zweiten Lage zumindest eine Biegung in Umfangsrichtung des Stators (10) aufweisen, wobei sämtliche Leiterabschnitte der zweiten Lage in einer Richtung entgegen der Biegerichtung der Leiterabschnitte (16a, 16b) der ersten Lage gebogen sind.
3. Elektromotornach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei die Spulenwicklungen Hairpin-Steckspulen (18) umfassen, und wobei die Leiterabschnitte (16a, 16b) jeweils einem Biegeabschnitt der Hairpin-Steckspule (18) entsprechen.
4. Elektromotornach Anspruch 3, wobei Schultern (18a, 18b, 18c) der Hairpin-Steckspulen (18) in einer axialen Betrachtung (A) gerade, konkav oder konvex ausgebildet sind.
5. Elektromotor nach einem der vorgenannten Ansprüche, aufweisend ein Kühlmittelsystem zur Zuführung eines Kühlmittels zu den Wickelköpfen (13) des Stators (10), wobei jedem der Wickelköpfe (13) wenigstens ein Kühlmittelauslass des Kühlmittelsystems zugeordnet ist.
6. Elektromotor nach Anspruch 5, wobei die Kühlmittelauslässe in dem Rotor angeordnet sind, derart, dass aus den Kühlmittelauslässen austretendes Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors nach radial außen auf die Wickelköpfe (13) schleuderbar ist.
7. Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Elektromotor derart betrieben wird, dass der Rotor in einer Richtung ® rotiert, welche der Richtung der Biegung der Leiterabschnitte (16a, 16b) der ersten Lage entspricht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, umfassend den Schritt des Zuführens eines Kühlmittels eines
Kühlmittelsystems des Elektromotors in die Wickelköpfe (13), wobei Kühlmittelauslässe des Kühlmittelsystems in dem Rotor angeordnet ist, derart, dass aus den Kühlmittelauslässen austretendes Kühlmittel während des Betriebs des Elektromotors nach radial außen auf die Wickelköpfe (13) geschleudert wird.
9. Fahrzeug, aufweisend einen Elektromotor nach einem der Ansprüche 5 bis 6.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Rotationsrichtung (R) des Rotors jene Rotationsrichtung des Rotors ist, welche anwendbar ist zum Antreiben des Fahrzeugs für eine Vorwärtsfahrt.
EP24723133.5A 2023-05-12 2024-04-30 Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem wickelkopf Pending EP4710410A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102023204438.2A DE102023204438A1 (de) 2023-05-12 2023-05-12 Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem Wickelkopf
PCT/EP2024/061845 WO2024235628A1 (de) 2023-05-12 2024-04-30 Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem wickelkopf

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4710410A1 true EP4710410A1 (de) 2026-03-18

Family

ID=90924743

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24723133.5A Pending EP4710410A1 (de) 2023-05-12 2024-04-30 Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem wickelkopf

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4710410A1 (de)
CN (1) CN121079871A (de)
DE (1) DE102023204438A1 (de)
WO (1) WO2024235628A1 (de)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3894411B2 (ja) * 2000-04-13 2007-03-22 三菱電機株式会社 車両用交流発電機
JP2005006429A (ja) * 2003-06-12 2005-01-06 Toyota Motor Corp 回転電機におけるロータ構造
JP5532319B2 (ja) 2009-07-17 2014-06-25 株式会社デンソー 回転電機の固定子およびその製造方法
EP2696476A4 (de) 2011-04-05 2016-03-02 Toyota Motor Co Ltd Stator und verfahren zur herstellung des stators
WO2015107679A1 (ja) 2014-01-17 2015-07-23 三菱電機株式会社 回転電機
BR112018001754B1 (pt) * 2015-07-28 2022-09-27 Nissan Motor Co., Ltd Estrutura de resfriamento para máquina dínamo-elétrica
DE102016221810A1 (de) * 2016-11-08 2018-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Spulenanordnung mit Litzenleitern
DE102020117777A1 (de) * 2020-07-06 2022-01-13 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Elektrische Maschine
KR102843153B1 (ko) 2020-12-31 2025-08-05 현대자동차주식회사 냉각오일 분사 구조
DE102021122962A1 (de) * 2021-09-06 2023-03-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kühlmittelableitkontur an einem Statorwickelkopf

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024235628A1 (de) 2024-11-21
DE102023204438A1 (de) 2024-11-14
CN121079871A (zh) 2025-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3701620A1 (de) Kühlvorrichtung für einen stator einer elektrischen maschine eines kraftfahrzeugs, stator sowie kraftfahrzeug
EP3207616B1 (de) Elektrische rotierende maschine mit einseitiger kühlung und verfahren zur einseitigen kühlung
EP4191839A1 (de) Rotor für eine elektrische maschine mit einem axialen kühlkanal in einem blechpaket
DE3434081A1 (de) Umlaufende elektrische maschine
WO2023072455A1 (de) Elektrische maschine
EP3884570A1 (de) Verfahren zur herstellung einer endlos-wellenwicklung, endlos-wellenwicklung, stator und elektrische maschine
WO2021110193A1 (de) Spule, verfahren zur herstellung einer spule und elektrische rotationsmaschine
DE112022007711T5 (de) Stator einer elektrischen Maschine mit inneren Kühlkanälen
DE102020109482B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Stators für eine elektrische Maschine, entsprechender Stator sowie Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine, entsprechender Stator sowie Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine
WO2024235628A1 (de) Elektromotor mit wirkungsgradoptimiertem wickelkopf
WO2021047729A1 (de) Elektrische maschine mit einer bestimmten positionierung verschiedener vertiefungen an einem nass laufenden stator
DE102019215693A1 (de) Elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung der elektrischen Maschine
WO2022042792A1 (de) Gekühlter rotor einer elektrischen maschine
DE102017207885B4 (de) Stator für eine elektrische Maschine und elektrische Maschine
EP4165754A1 (de) Stator für eine elektrische maschine, sowie elektrische maschine
DE102020007754A1 (de) Elektrische Maschine
EP2882080B1 (de) Dynamoelektrische rotatorische Maschine
DE102019128714B4 (de) Außenläufermotor mit einer Hohlleiterwicklung
DE102024113933A1 (de) Rotor mit Kühlkanälen zwischen Nutisolationselementen und Nutverschlusselementen
DE102025101286A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, elektrische Maschine, Antriebsstrang
WO2026037468A1 (de) Stator für eine elektrische maschine, elektrische maschine, antriebsstrang
DE102024133131A1 (de) Stator einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine
DE102023124855A1 (de) Stator einer elektrischen Rotationsmaschine und elektrische Rotationsmaschine
DE102009017870A1 (de) Stator für einen Gleichstrommotor
EP4404442A1 (de) Elektrische maschine mit potentialausgleichsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20251212

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR