WO2018211089A1 - Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2018211089A1 PCT/EP2018/063143 EP2018063143W WO2018211089A1 WO 2018211089 A1 WO2018211089 A1 WO 2018211089A1 EP 2018063143 W EP2018063143 W EP 2018063143W WO 2018211089 A1 WO2018211089 A1 WO 2018211089A1
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stator
coolant
electrical machine
machine according
chamber
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Mirko HOERZ
Hans-Ulrich Steurer
Josef Sonntag
Stojan Markic
Andrej LICEN
Aleks MEDVESCEK
Peter Sever
Philip GRABHERR
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Mahle International Gmbh
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    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/227—Heat sinks

Definitions

  • Electric machine in particular for a vehicle
  • the invention relates to an electric machine, in particular for a vehicle, as well as a vehicle with such a machine.
  • Such an electrical machine may generally be an electric motor or a generator.
  • the electric machine can be designed as an external rotor or as an internal rotor.
  • a generic machine for example from US 5,214,325. It comprises a housing which surrounds an interior space and which has a jacket radially surrounding the interior in a circumferential direction of the housing, axially on the one hand an axially delimiting the rear wall and axially on the other hand an axially delimiting the front side wall.
  • Firmly connected to the jacket is a stator of the machine.
  • a rotor of the machine is arranged, wherein a rotor shaft of the rotor is rotatably supported via a front shaft bearing on the front side wall.
  • the stator of a conventional electric machine comprises stator windings which are electrically energized during operation of the machine. This creates heat that must be dissipated to avoid overheating and associated damage or even destruction of the stator.
  • a cooling device for cooling the stator - in particular said stator windings.
  • Such a cooling device comprises one or more cooling channels through which a coolant flows and in the vicinity of Stator windings are arranged in the stator. Heat can be removed from the stator by transferring heat from the stator windings to the coolant.
  • an object of the present invention to provide an improved embodiment for an electric machine, in which this disadvantage is largely or even completely eliminated.
  • an improved embodiment for an electric machine is to be created, which is characterized by improved cooling of the stator windings of the stator.
  • the basic idea of the invention is therefore to embed the stator windings of an electrical machine in a plastic mass of a plastic, in which a coolant distributor space and a coolant collector space for a coolant is provided, which absorbs the waste heat generated by the stator windings by thermal interaction.
  • the plastic is used as a heat transfer medium for transferring heat from the stator windings to the coolant.
  • thermosetting Plastics Since a plastic typically also has the properties of an electrical insulator, it is ensured at the same time that the stator windings to be cooled are not undesirably electrically short-circuited by the plastic. Thus, even with high waste heat development in the stator, as occurs, for example, in a high-load operation of the electric machine, it can be ensured that the resulting waste heat can be removed from the stator. Damage or even destruction of the electrical machine due to overheating of the stator can thus be avoided.
  • the preparation of the plastic mass substantially in accordance with the invention with the coolant distributor chamber or coolant collector chamber formed therein can be effected by means of injection molding, in which the stator windings to be cooled are encapsulated with the plastic.
  • the embedding of the stator windings and the cooling channel in the plastic mass is therefore very simple.
  • the coolant can be distributed starting from the formed in the plastic mass coolant accumulator chamber to a plurality of cooling channels, in which the coolant absorbs heat by thermal interaction of the stator windings. After flowing through the cooling channels, the coolant can be collected in the coolant collector chamber. Since the coolant distributor chamber and the coolant collector chamber are arranged according to the invention in the plastic compound, the coolant present in the coolant distributor chamber can be used for cooling the stator winding even before being distributed to the cooling channels. The same applies to the coolant collected after flowing through the cooling channels in the coolant collector chamber. As a result, thus improved cooling of the stator windings is achieved.
  • An electric machine in particular for a vehicle, comprises a rotor which is rotatable about an axis of rotation. By the rotation axis, an axial direction of the electric machine is defined.
  • the machine further includes a stator having a plurality of stator windings.
  • the machine further comprises a coolant distribution chamber and an axially spaced-apart coolant collecting chamber.
  • the coolant distributor space can be traversed by a coolant for cooling the waste heat generated by the stator winding and communicates fluidically with the coolant collector chamber by means of at least one cooling channel.
  • At least two, more preferably a plurality of such cooling channels are provided.
  • At least one stator winding is at least partially, preferably completely, embedded in a plastic compound of an electrically insulating plastic for thermal coupling to the coolant.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber are arranged in the region of a first and / or second axial end section of at least one stator winding.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber are arranged in an axial extension of the first and second end section.
  • the coolant distributor space and / or the coolant collector space for thermal coupling to the at least one stator winding are formed at least partially in the plastic compound and thus at least partially bounded by the same.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber in a longitudinal section along the axis of rotation surrounds the first and second axial end section of the at least one stator winding in a U-shaped or C-shaped manner.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber have a U-shaped or C-shaped geometric shape in the longitudinal section along the axial direction.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber are arranged radially on the outside and radially inward on the first and second end section of the at least one stator winding.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber may expediently have an annular geometric shape in a cross section perpendicular to the axis of rotation of the rotor. This allows the arrangement of a plurality of cooling channels spaced from each other along the circumferential direction along the stator.
  • the at least one plastic mass at least partially limits the coolant distributor space and / or the coolant collector space.
  • the provision of a separate housing can thus be omitted.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber are formed by a cavity provided at least partially, preferably completely, in the plastic mass.
  • the at least one cooling channel is also embedded in the at least one plastic mass of the electrically insulating plastic. This ensures good thermal coupling of the coolant flowing through the cooling channel to the relevant stator windings.
  • the stator has stator teeth extending along the axial direction and spaced from each other along a circumferential direction, which support the stator windings.
  • the plastic compound is arranged with the at least one cooling channel and with the at least one stator winding in a gap, which is formed between two stator teeth adjacent in the circumferential direction. This measure ensures a particularly good heat transfer between the stator windings and the cooling channel, since the cooling channel is arranged in the intermediate space in the immediate vicinity of the stator windings to be cooled.
  • said gap between the stator teeth can be used in the manufacture of the plastic material in the manner of a mold, in which the plastic of the plastic compound is injected. This simplifies the production of the plastic compound since the provision of a separate casting mold can be dispensed with.
  • a further preferred embodiment proposes to divide the intermediate space into a first and a second subspace.
  • the at least one stator winding is arranged in the first subspace.
  • the second subspace of at least one cooling channel is arranged. Between the two subspaces a positioning aid is formed, by means of which the at least one cooling channel can be positioned in the second subspace.
  • This measure allows a precise and stable positioning of the cooling channel - which is typically a tubular body or a flat tube - when it is molded together with the stator windings in the space between the two stator teeth with the plastic material resulting plastic.
  • the positioning aid comprises two projections, which are formed on two stator teeth adjacent in the circumferential direction.
  • the two projections face each other in the circumferential direction of the rotor and protrude into the gap for positioning the cooling channel.
  • the plastic mass arranged in the intermediate space consists of a single plastic material.
  • an additional electrical insulation made of an electrically insulating material is arranged in the intermediate space, preferably between the stator winding or plastic compound and the stator tooth. Since in this embodiment, only a single plastic material must be introduced into the interstices, the production of the plastic material from this plastic can be carried out in a single injection molding step. The production of the plastic material is therefore particularly simple, which involves cost advantages.
  • the electrically insulating plastic of the plastic mass comprises a thermoset or is a thermosetting plastic.
  • the electrically insulating plastic of the plastic mass may comprise a thermoplastic or be a thermoplastic.
  • a combination of a thermoset and a thermoplastic is conceivable in a further variant.
  • the plastic mass substantially completely fills the intermediate space.
  • undesirable gaps such as in the form of air gaps, which would lead to an undesirable reduction in heat transfer, avoided.
  • the at least one plastic mass protrudes axially, preferably on both sides, out of the intermediate space.
  • the plastic material can be used to form the coolant distribution chamber or coolant collecting space.
  • the at least one cooling channel is arranged radially outside and / or radially inside the respective stator winding in the intermediate space. This allows a space-saving arrangement of the cooling channel close to the stator windings to be cooled, so that the electric machine for cooling the stator windings requires little space
  • a preferred embodiment proposes to form the at least one cooling channel as a tubular body which surrounds a tubular body interior.
  • at least one separating element is formed on the tubular body, which subdivides the tubular body interior into at least two fluid cooling channels which are separated from one another by fluid.
  • the tubular body may be formed as a flat tube with two broad sides and two narrow sides.
  • An advantageous development proposes to form the tubular body as a flat tube, which extends along the axial direction and has two broad sides and two narrow sides in a cross section perpendicular to the axial direction. Expediently, in the cross section perpendicular to the axial direction, at least one broad side of the flat tube extends perpendicular to the radial direction.
  • a length of the two broad sides may preferably be at least four times, preferably at least ten times, a length of the two narrow sides.
  • the at least one cooling channel is completely arranged in the plastic mass of the plastic.
  • the stator is annular in a cross section perpendicular to the axial direction and has Stator teeth extending along the axial direction and spaced from one another along a circumferential direction of the stator, which support the stator windings.
  • the plastic compound is arranged with the at least one cooling channel and with the at least one stator winding in a gap, which is formed between two stator teeth adjacent in the circumferential direction. This measure ensures a particularly effective heat transfer between the stator windings and the cooling channel, since the cooling channel arranged in the intermediate space is in the immediate vicinity of the cooling stator windings.
  • the space between the stator teeth can be used in the production of the plastic material in the manner of a mold, in which the plastic of the plastic compound is injected. This simplifies the production of the plastic compound since the provision of a separate casting mold can be dispensed with.
  • the at least one cooling channel is formed by at least one, preferably by a plurality, provided in the plastic mass and permeable by the coolant breakthrough / breakthroughs. Particularly preferred are several such breakthroughs are provided.
  • the provision of a separate tubular body or similar to limit the cooling channel is omitted in this variant. This is accompanied by reduced production costs.
  • Said breakthrough can be realized in the form of a through hole, which is introduced by means of a suitable drilling tool in the plastic compound.
  • the provision of a separate tubular body or similar to limit the cooling channel is omitted in this variant. This is accompanied by reduced production costs.
  • At least one breakthrough in a cross section perpendicular to the axial direction has the geometry of a rectangle with two broad sides and two narrow sides.
  • the breakthrough is the advantageous Geometry of a flat tube lent, which in turn allows a space-saving arrangement of the cooling channel in the immediate vicinity of the stator winding (s) to be cooled.
  • At least one cooling channel is arranged in the stator body and is formed by at least one opening through which the coolant can flow.
  • Said breakthrough can be realized in the form of a through hole, which is introduced by means of a suitable drilling tool in the course of the production of the electric machine in the stator body.
  • the provision of a separate tubular body or similar to limit the cooling channel is omitted in this variant. This is accompanied by reduced production costs.
  • the opening forming the cooling channel is open towards the intermediate space.
  • said breakthrough is fluid-tightly sealed by the plastic material arranged in the intermediate space.
  • the breakthroughs are particularly easy to manufacture, which is associated with cost advantages in the production.
  • the at least one cooling channel in the stator body is expediently arranged with respect to the circumferential direction in the region between two adjacent stator teeth. This makes it possible to arrange the cooling passage close to the stator windings to be cooled, which improves the heat transfer from the stator windings to the cooling passage.
  • At least one cooling channel in the plastic compound and at least one further cooling channel are arranged in the stator body.
  • the stator is arranged along the axial direction between a first and a second bearing plate, which lie opposite one another in the axial direction.
  • a part of the coolant distribution chamber is arranged in the first bearing plate.
  • a part of the coolant collecting chamber is arranged in the second end shield.
  • a coolant supply is formed in the first bearing plate, which fluidly connects the coolant distributor chamber with an outside, preferably frontally, provided on the first bearing plate coolant inlet.
  • a coolant discharge is formed in the second bearing plate, which fluidly connects the coolant collector chamber with an outside, preferably frontally, provided on the second bearing plate coolant outlet.
  • the coolant supply can be thermally connected to a first bearing plate provided in the first shaft bearing for rotatably supporting the stator.
  • the coolant discharge can be thermally connected to a provided in the second bearing plate second shaft bearing for rotatably supporting the stator.
  • the plastic compound is an injection molding compound made of an electrically insulating plastic.
  • the entire plastic mass that is, in particular, the plastic mass arranged in the intermediate spaces between the stator teeth and delimiting the coolant distributor space and the coolant collector space, is formed in one piece. This measure simplifies the production of the electric machine, which involves cost advantages.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector array axially adjoin the at least one stator winding. Since the coolant distributor chamber or coolant collector chamber is thus arranged directly adjacent to the stator windings to be cooled with respect to the axial direction, an effective thermal coupling of the coolant distributor chamber or coolant collector chamber to the stator windings to be cooled is achieved in this way.
  • the coolant accumulator space and / or the coolant distributor chamber radially and externally and / or radially inwardly and axially close to the at least one stator winding, preferably at the first and second axial end portion, at.
  • the stator comprises a, preferably annular, stator body, from which protrude the stator teeth.
  • the plastic mass of the electrically insulating plastic is arranged on an outer peripheral side of the stator body and preferably forms a plastic coating on this outer peripheral side.
  • the stator can be electrically isolated from the environment.
  • the provision of a separate housing for receiving the stator body can thus be omitted.
  • a coating of at least one or both end sides of the stator body with the plastic compound is also conceivable in an optional variant.
  • a coating of at least one or both end sides of the stator body with the plastic compound is also conceivable in an optional variant.
  • the plastic compound can envelop the stator body, preferably completely.
  • the plastic compound surrounds at least partially and limited at least one winding section projecting axially from the intermediate space of the stator body, at least one stator winding
  • the coolant distribution chamber and / or thedeffensammlerraunn partially, so that this winding section of the stator winding is electrically insulated from the coolant. An undesired electrical short circuit of the coolant with the stator winding during operation of the electric machine is prevented in this way.
  • the coolant distribution chamber communicates by means of a plurality of cooling channels fluidly with the coolant distribution chamber.
  • the plurality of cooling channels each at a distance to each other, along the axial direction. This measure ensures that all axial sections of the stator windings are cooled.
  • the cooling channels are arranged along a circumferential direction of the stator at a distance from each other. This measure ensures that all stator windings are cooled along the circumferential direction.
  • the coolant distributor space and / or coolant collector space is arranged exclusively in an axial extension of the stator body adjacent thereto.
  • the coolant distributor chamber or the coolant collector chamber does not project beyond this along a radial direction of the stator body or stator. This embodiment requires only very little installation space in the radial direction.
  • At least one stator winding is particularly preferably designed such that it is electrically isolated from the coolant and the stator body at least in the area within the respective intermediate space during operation of the electrical machine. This applies particularly to all stator windings of the electric machine. ne. An undesired electrical short circuit of the stator winding with the stator body - during operation of the electric machine - with the coolant is prevented in this way.
  • This electrical insulation of the at least one stator winding from the stator body, preferably also from the stator teeth delimiting the gap, is particularly expediently formed entirely by the plastic compound and / or by the additional electrical insulation, as already mentioned above.
  • the provision of a further electrical insulator can be omitted in this way.
  • the additional electrical insulation within the gap extends over the entire length of the gap measured along the axial direction so as to isolate the stator winding from the stator body and from the gap defining stator teeth.
  • the additional electrical insulation encloses the stator winding within the intermediate space over at least the entire length of the intermediate space along its circumference.
  • the at least one stator winding is also electrically insulated from the cooling channel formed as a tubular body.
  • the electrical insulation is formed by the plastic compound and / or the additional insulation.
  • the stator windings can be part of a distributed winding.
  • the invention further relates to a vehicle, in particular a motor vehicle with a previously presented electric machine. The above-explained advantages of the electric machine are therefore also transferred to the vehicle according to the invention.
  • FIG. 1 shows an example of an electrical machine according to the invention in a longitudinal section along the axis of rotation of the rotor
  • FIG. 2 shows the stator of the electric machine according to FIG. 1 in a cross section perpendicular to the axis of rotation of the rotor
  • FIG. 3 shows a detail of the stator of FIG. 2 in the region of a gap between two stator teeth which are adjacent in the circumferential direction
  • FIG. 4 shows a variant of the electric machine of FIG. 1, in which the coolant flowing through the cooling channels is also used to cool the shaft bearings of the rotor
  • Fig. 5-9 further different embodiments for the filled with plastic mass gap between two stator teeth.
  • FIG. 1 illustrates an example of an electrical machine 1 according to the invention in a sectional representation.
  • the electric machine 1 is dimensioned so that it can be used in a vehicle, preferably in a road vehicle.
  • the electric machine 1 comprises a rotor 3 and a stator 2 which are only roughly illustrated in FIG. 1.
  • the stator 2 is shown in a separate section in FIG. 2 in a cross section perpendicular to the axis of rotation D along the section line II-II of FIG.
  • the rotor 3 has a rotor shaft 31 and can have a plurality of magnets (not shown in detail in FIG. 1) whose magnetic polarization alternates along the circumferential direction U.
  • the rotor 3 is rotatable about a rotation axis D whose position is determined by the central longitudinal axis M of the rotor shaft 31.
  • an axial direction A is defined, which extends parallel to the rotation axis D.
  • a radial direction R is perpendicular to the axial direction A.
  • a circumferential direction U rotates about the rotation axis D.
  • the rotor 3 is arranged in the stator 2.
  • the electrical machine 1 shown here is a so-called internal rotor. It is also conceivable, however, a realization as a so-called external rotor, in which the rotor 3 is arranged outside of the stator 2.
  • the rotor shaft 31 is rotatably mounted on the stator 2 in a first shaft bearing 32a and axially spaced therefrom in a second shaft bearing 32b about the axis of rotation D.
  • the stator 2 also comprises, in a known manner, a plurality of stator windings 6 which can be electrically energized to produce a magnetic field. Magnetic interaction of the magnetic field generated by the magnets of the rotor 3 with the magnetic field generated by the stator windings 6 causes the rotor 3 to rotate.
  • the stator 2 may have an annular stator body 7, for example made of iron.
  • the stator body 7 can be formed from a plurality of stator body plates (not shown) stacked on each other along the axial direction A and glued together.
  • a plurality of stator teeth 8 are formed radially inwardly extending along the axial direction A, projecting radially inwardly away from the stator 7 and spaced along the circumferential direction U are arranged to each other.
  • Each stator tooth 8 carries a stator winding 6.
  • the individual stator windings 6 together form a winding arrangement. Depending on the number of magnetic poles to be formed by the stator windings 6, the individual stator windings 6 of the entire winding arrangement can be electrically wired together.
  • the electrically energized stator windings 6 generate waste heat which has to be removed from the machine 1 in order to prevent overheating and the associated damage or even destruction of the machine 1. Therefore, the stator windings 6 are cooled by means of a coolant K which is passed through the stator 2 and receives the heat generated by the stator windings 6 by heat transfer.
  • the machine 1 comprises a coolant distributor chamber 4, in which a coolant K can be introduced via a coolant inlet 33.
  • a coolant collecting chamber 5 is arranged.
  • the coolant distributor chamber 4 communicates fluidly with the coolant collector chamber 5 by means of a plurality of cooling channels 10, of which only one can be seen in the representation of FIG each have an annular geometry.
  • a plurality of cooling channels 10 are arranged spaced from each other, each extending along the axial direction A from the annular coolant distributor space 4 to the annular coolant collecting chamber 5.
  • the coolant K introduced into the coolant distributor chamber 4 via the coolant inlet 33 can be distributed to the individual cooling channels 10.
  • the coolant K After flowing through the cooling channels 10 and the absorption of heat from the stator windings, the coolant K is collected in the coolant collector chamber 5 and discharged from the machine 1 via a coolant outlet 34 provided on the stator 2.
  • stator windings 6 are arranged in intermediate spaces 9, which are formed between in each case two adjacent stator teeth 8 in the circumferential direction U.
  • Said interspaces 9 are also known to those skilled in the art as so-called “stator slots” or “stator slots” which, like the stator teeth 8, extend along the axial direction A.
  • FIG. 3 shows a gap 9 formed between two stator teeth 8 adjacent in the circumferential direction U-also referred to below as stator teeth 8a, 8b-in a detailed representation.
  • the plastic compound 1 1 is an injection molding compound made of an electrically insulating plastic. The use of an injection molding process simplifies and accelerates the production of the plastic compound.
  • the plastic material 1 1 consists of a single plastic material.
  • the arranged in the gap 9 cooling channel 10 and arranged in the same space 9 stator winding 6 are embedded.
  • the stator winding 6 arranged in the interspace 9 according to FIG. 3 is in each case partially associated with a first stator winding 6a, which is supported by a first stator tooth 8a and is partially associated with a second stator winding 6b which extends from a first stator tooth 8a adjacent in the circumferential direction U, the second stator tooth 8b is worn.
  • a virtual separation line 12 is shown in FIG.
  • the winding wires 13a shown on the left of the dividing line 12 in FIG. 3 belong to the stator winding 6a carried by the stator tooth 8a.
  • the winding wires 13b shown on the right of the dividing line 12 belong to the stator winding 6b supported by the stator tooth 8b.
  • an additional electrical insulation 15 made of an electrically insulating material is arranged in the respective gap 9 between the plastic compound 11 and the stator body 7 or the two stator teeth 8a, 8b delimiting the gap 9 in the circumferential direction U.
  • Particularly cost-effective proves an electrical insulation 15 made of paper.
  • the cooling channels 10 can each be formed by a tubular body 16, for example made of aluminum, which surrounds a tubular body interior 22.
  • one or more separating elements 18 may be formed on the tubular body 16 which subdivide the cooling channel 10 into subcooling channels 19 which are fluidically separated from one another.
  • the flow behavior of the coolant K in the cooling channel 10 can be improved, whereby an improved heat transfer to the coolant K is accompanied.
  • the tubular body 16 is additionally mechanically stiffened in this way.
  • three such separating elements 18 are shown, so that four partial cooling channels 19 result.
  • the tube body 16 forming the cooling channel 10 is designed as a flat tube 17, which has two broad sides 20 and two narrow sides 21 in a cross section perpendicular to the axis of rotation D of the rotor 3 (see FIG. In the cross section perpendicular to the axial direction A shown in FIG. 3, the two broad sides 20 of the flat tube 17 extend perpendicular to the radial direction R.
  • a length of the two broad sides 20 is at least four times, preferably at least ten times, a length of the two narrow sides 21.
  • the cooling channels 10 are arranged radially outside the stator windings 6 in the respective intermediate space 9.
  • the radial distance of the cooling channels 10 to the axis of rotation D of the rotor 3 is thus greater than that of the stator windings 6 to the rotation axis D.
  • the intermediate space 9 comprises a first subspace 9c, in which the stator winding 6 is arranged, and a second subspace 9d, in which the cooling channel 10 is arranged and which supplements the first subspace 9c to the intermediate space 9.
  • a positioning device 27 may be arranged between the two subspaces, by means of which the cooling channel 10 is positioned in the second subspace 9d.
  • Said positioning device 27 comprises two projections 28a, 28b, which are formed on the two adjacent in the circumferential direction U and the gap 9 limiting stator teeth 8a, 8b.
  • the two projections 28a, 28b face each other in the circumferential direction U and protrude into the gap for positioning the cooling channel.
  • the protrusions 28a, 28b act as a radial stop for the cooling channel 10 formed as a tubular body 16 or flat tube 17, which prevents undesired movement of the cooling channel 10, in particular during manufacture of the plastic compound 1 1, by means of injection molding radially inwards.
  • the plastic compound 1 1 made of the electrically insulating plastic can also be arranged on an outer circumferential side 30 of the stator body 7 and form a plastic coating 11 1 on the outer peripheral side 30.
  • the stator body 7 of the stator 2 which is typically formed of electrically conductive stator plates, can be electrically insulated from the environment. The provision of a separate housing for receiving the stator body 7 can thus be omitted.
  • the cooling channels 10 formed by tubular bodies 16 or flat tubes 17 are first introduced into the intermediate spaces 9. Subsequently, the electrical insulation 15, for example made of paper, is inserted into the intermediate spaces 9. Thereafter, the stator windings 6 are arranged on the stator teeth 8 and thus also introduced into the intermediate spaces 9 and then with the plastic mask. se 1 1 resulting plastic, such as a thermoset molded. In the course of the production of the plastic mass 1 1, the stator body 7 with the plastic material 1 1 resulting plastic, ie in particular with the thermoset, are overmolded. Likewise, in the course of the injection process, the coolant distributor 4 and the coolant collector 5 are produced.
  • the coolant distributor chamber 4 surrounds the first axial end section 14a of the respective stator winding 6 in a U-shaped or C-shaped manner, ie along its immediate axial extension, as well as radially inward and radially outward.
  • the coolant collector chamber 5 surrounds the second axial end section 14b of the respective stator winding 6 in a U-shaped or C-shaped manner, that is to say along its axial extension and radially inward and radially outward.
  • the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5 therefore have a U-shaped or C-shaped geometric shape.
  • cooling channels 10 are provided both radially inside and also radially outside of the stator winding 6.
  • the respective stator windings 6, including their axial end sections 14a, 14b, are in thermal contact with the coolant K via the cooling channels 10 and via the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5.
  • This allows effective cooling of the stator windings 6 including their axial end sections 14a, 14b. which is exposed during operation of the machine 1 thermally special loads.
  • the cooling channels 10 arranged radially outside the stator winding 6 can be dispensed with. As FIG.
  • the integrally formed plastic mass 1 1 can protrude axially from the intermediate spaces 9 on both sides. This also makes it possible to embed the coolant distributor chamber 4 and, alternatively or additionally, the coolant collector chamber 5 for thermal coupling to axial end sections 14a, 14b of the respective stator winding 6 in the plastic compound 11, which are arranged axially outside the respective intermediate space 9. In other words, in this embodiment, the one plastic compound 1 1 limits the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5 at least partially.
  • the stator 2 with the stator body 7 and the stator teeth 8 is arranged axially between a first and a second end shield 25a, 25b.
  • part of the coolant distributor chamber 4 is arranged in the first end shield 25a and part of the coolant reservoir 5 is arranged in a second end shield 25b.
  • the coolant distribution chamber 4 is thus limited both by the first end shield 25a and by the plastic compound 11. Accordingly, the coolant collector chamber 5 is bounded both by the second bearing plate 25b and by the plastic compound 11.
  • the coolant distribution chamber 4 and the coolant collector chamber 5 are each partially formed by a provided in the plastic material 1 1 cavity 41 a, 41 b.
  • the first cavity 41 a is supplemented by a formed in the first bearing plate 25 a cavity 42 a to the coolant distribution chamber 4.
  • the second cavity 41 b is supplemented by a formed in the second bearing plate 25 b cavity 42 b for coolant plenum 5.
  • a coolant supply 35 can be formed in the first end shield 25a, which connects the coolant distribution chamber 4 fluidically with a coolant inlet 33 provided on the outside, in particular as shown in FIG. 1, on the first end shield 25a.
  • a coolant outlet 36 can accordingly be formed in the second end shield 25b, which fluidly connects the coolant accumulator space 5 with a coolant inlet 34 provided on the outside, in particular as shown in FIG. 1, on the end shield 25b.
  • FIG. 4 shows a variant of the example of FIG. 1 in the longitudinal section along the axis of rotation D of the rotor 3.
  • the coolant supply 35 can be thermally connected to the one in FIG first bearing plate 25a arranged, first shaft bearing 32a be coupled.
  • the coolant discharge 36 can be thermally coupled to the second shaft bearing 32b arranged in the second end shield 25b.
  • a separate cooling device for cooling the shaft bearings 32a, 32b can be omitted in this way, resulting in cost advantages.
  • FIG. 1 shows a variant of the example of FIG. 1 in the longitudinal section along the axis of rotation D of the rotor 3.
  • the coolant inlet 33 and the coolant outlet 34 are provided on the outer end side 26a and 26b, respectively, of the first and second end shields 25a, 25b.
  • the stator windings 6 are arranged radially inside the cooling channels 10 with respect to the radial direction R.
  • the stator windings 6 are connected to an electrical connection 50 led out of the stator 2 through a provided in the second bearing plate 25b implementation 39 out to the outside, so that they can be electrically energized from the outside.
  • the bushing 39 is arranged with respect to the radial direction R between the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5 and the axis of rotation D.
  • FIG. 5 shows a development of the example of Figure 3.
  • the development of Figure 5 differs from the example of Figure 3 is that in the space 9 not only radially outside, but also radially inside a cooling channel 10 is provided, as in the example 3 may be formed as a tubular body 16 or as a flat tube 17.
  • the radially inner cooling channel 10 is shown as a flat tube 17 with two separating elements 18 and three partial cooling channels 19.
  • the above explanations for example of FIG. 3 apply mutatis mutandis mutatis mutandis to the example of FIG. 5 as far as appropriate.
  • FIG. 6 shows a gap 9 formed between two stator teeth 8 adjacent in the circumferential direction U-also referred to below as stator teeth 8a, 8b-in a detailed representation.
  • a plastic compound 11 of a plastic is provided in each of the interspaces 9 according to FIG.
  • the cooling medium 10 arranged in the interspace 9 and the stator winding (s) 6 arranged in the same interspace 9 are embedded in the plastic material 11, which for example consists of a thermoset material or may comprise thermosets.
  • a plastic material 1 1 is provided from a single plastic material in the space 9.
  • stator winding 6 arranged in the intermediate space 9 according to FIG. 6 is in each case partially associated with a first stator winding 6 a, which is carried by a first stator tooth 8a and is partially associated with a second stator winding 6b which is supported by a second stator tooth 8b adjacent to the first stator tooth 8a in the circumferential direction U.
  • a possible virtual separation line 12 is shown in FIG. 6, analogous to FIG.
  • the winding wires 13a shown on the left of the dividing line 12 in FIG. 6 belong to the stator winding 6a carried on the stator tooth 8a.
  • the winding wires 13b shown on the right of the dividing line 12 thus belong to the stator winding 6b carried by the second stator tooth 8b.
  • the cooling channel 10 formed in a respective space 9 is realized by a plurality of apertures 40 provided in the plastic compound 11 and through which the coolant K can flow.
  • the apertures 40 - four such breakthroughs 40 shown in FIG. 6 by way of example only - are arranged spaced apart from one another along the circumferential direction U and extend along the axial direction A in each case.
  • the apertures 40 can be realized as through-bores which can be inserted into the bore by means of a suitable drilling tool Plastic compound 1 1 are introduced.
  • the apertures 40 may each have the geometry of a rectangle with two broad sides 20 and two narrow sides 21 in the cross section perpendicular to the axis of rotation D. A length of the two broad sides 20 is at least twice, preferably at least four times, a length of the two narrow sides 21st
  • the advantageous geometry of a flat tube is modeled.
  • an electrical insulation 15 made of an electrically insulating material is arranged in the respective intermediate space 9 between the plastic compound 11 and the stator body 7 or the two stator teeth 8 delimiting the intermediate space 9 in the circumferential direction U.
  • a unwanted electrical short circuit of the affected stator winding 6 with the material of the stator body 7 and the stator teeth 8 - typically iron or other electrically conductive material - are avoided.
  • Particularly cost-effective proves an electrical insulation 15 made of paper.
  • the openings 40 forming the cooling channel 10 are arranged radially outside the stator windings 6 with respect to the radial direction R in the plastic mass 11.
  • the radial distance of the cooling channel 10 to the axis of rotation D of the rotor 3 is thus greater than the distance of the stator winding 6 to the rotation axis D.
  • the two broad sides 20 of the apertures 40 each extend perpendicular to the radial Direction R.
  • FIG. 7 shows a variant of the example of FIG. 6.
  • the cooling channel 10 is not arranged in the plastic compound 11 but in the stator body 7 of the stator 2.
  • the openings 40 forming the cooling channel 10 are arranged radially outside the intermediate space 9 and with respect to the circumferential direction U between two adjacent stator teeth 8a, 8b in the stator body 7.
  • the cooling channel 10 is formed by openings 40 which are provided in the stator body 7.
  • the cooling channel 10 can thus in the course of the production of the stator 7 by introducing the openings 40 - preferably in the form of holes using a suitable drilling tool - in the stator body 7 and in the stator body 7 forming stator body plates - are formed.
  • FIG. 8 shows a variant of the example of FIG. 7. Also in the variant according to FIG. 8, the openings 40 forming the cooling channel 10 are arranged in the stator body 7 of the stator 2. In the example of FIG. 8, the apertures 40 arranged in the stator body 7 are open towards the intermediate space 9. As can be seen from FIG. 8, the openings 40 become the gap 9 and closed by the space provided in the space 9 plastic mass 1 1 fluid-tight.
  • FIG. 9 shows a development of the example of FIG. 8.
  • a cooling channel 10 is provided both in the stator body 7 and in the plastic compound 11.
  • the cooling channel 10 provided in the stator body 7 - hereinafter also referred to as "radially outer cooling channel” 10a - is formed in an analogous manner to, for example, FIGURE 8 so that reference is made to the above explanations regarding FIGURE 8.
  • the cooling channel disposed in the plastics material 11 10 is also referred to below as “radially inner cooling channel” 10b.
  • the stator winding 6 is thus arranged between the two cooling channels 10a, 10b.
  • the radially outer cooling passage 10b can be formed by a tubular body 16, for example made of aluminum, which surrounds a tubular body interior 22.
  • a tubular body 16 for example made of aluminum, which surrounds a tubular body interior 22.
  • one or more separating elements 18 may be formed on the tubular body 16, which subdivide the cooling passage 10 into subcooling channels 19 which are fluidly separated from one another.
  • the flow behavior of the coolant K in the cooling passage 10 can be improved, which is accompanied by an improved heat transfer to the coolant.
  • the tubular body 16 is additionally mechanically stiffened.
  • two such separating elements 18 are shown by way of example, so that three partial cooling channels 19 result.
  • a different number of separating elements 18 is possible.
  • the tubular body 16 may be formed as a flat tube 17, which has two broad sides 20 and two narrow sides 21 in cross section perpendicular to the axial direction A.
  • a length of the two broad sides 20 in this case is at least four times, preferably at least ten times, a length of the two narrow sides 21.
  • the broad sides 20 extend perpendicular to the radial direction R.
  • the plastic compound 1 1 can also surround the axially projecting from the gap 9 of the stator body winding section of the stator 6 and thereby partially delimiting the coolant distribution chamber 4 and the coolant accumulator 5, so that the respective stator winding 6 or the respective winding section of the stator winding 6 electrically opposite Coolant is isolated when it flows through the respective cooling channel 10 during operation of the machine 1.
  • the coolant distribution chamber 4 and the coolant collecting chamber 5 are arranged in an axial extension of the stator body 7 adjacent to this.
  • the coolant distributor chamber 4 or the coolant collector chamber 5 does not protrude beyond the radial direction R of the stator body 7 or stator 2.
  • the stator winding 6 is in each case designed such that it is electrically insulated from the coolant K and from the stator body 7 of the stator 2 during operation of the electric machine 1, at least in the area within the respective intermediate space 9. An undesired electrical short circuit of the stator winding 6 with the stator body 7 - during operation of the electric machine 1 - with the coolant K is prevented in this way.
  • an electrical insulation of the stator winding 6 relative to the stator body 7, preferably also with respect to the gap 9 delimiting stator teeth 8, completely by the plastic material and / or by - already mentioned above - additional electrical insulation 15 is formed.
  • the additional electrical insulation 15 extends within the gap 9 over the entire along the axial direction A measured Length of the gap 9 so that it isolates the stator winding 6 from the stator body 7 and / or from the stator teeth 8.
  • the additional electrical insulation 15 encloses the stator winding 6 within the gap 9 over at least the entire length of the gap 9 along the circumferential boundary.
  • stator winding 6 is also electrically insulated from the cooling channel designed as a tubular body 16.
  • the electrical insulation is formed by the plastic compound and, alternatively or additionally, the additional electrical insulation 15.

Abstract

Elektrische Maschine (1 ), insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem Rotor (3), der um eine Rotationsachse (D) drehbar ist, durch welche eine axiale Richtung (A) der elektrischen Maschine (1 ) definiert ist, und mit einem Stator (2), der Statorwicklungen (6) aufweist, mit einem Kühlmittelverteilerraum (3) und einem axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum (4), wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) zum Kühlen der Statorwicklungen (6) mittels wenigstens eines von einem Kühlmittel (K) durchströmbaren Kühlkanals (10) fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum (5) kommuniziert, wobei zumindest eine Statorwicklung (6) zur thermischen Kopplung in eine Kunststoffmasse (11 ) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet ist, wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) im Bereich eines ersten und/oder zweiten axialen Endabschnitts (14a, 14b) zumindest einer Statorwicklung (6), vorzugsweise in einer axiale Verlängerung des ersten und/oder zweiten Endabschnitts (14a, 14b), angeordnet ist, wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) zur thermischen Ankopplung an die zumindest eine Statorwicklung (6) wenigstens teilweise in der Kunststoffmasse (11 ) angeordnet ist. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse (D) den ersten bzw. zweiten axialen Endabschnitt (14a, 14b) der zumindest einen Statorwicklung (6) U-förmig oder C-förmig umgibt.

Description

Elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Maschine.
Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann es sich allgemein um einen Elektromotor oder um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine kann als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet sein.
Eine gattungsgemäße Maschine ist beispielsweise aus der US 5,214,325 bekannt. Sie umfasst ein Gehäuse, das einen Innenraum umgibt und das einen in einer Umfangsrichtung des Gehäuses umlaufenden, den Innenraum radial begrenzenden Mantel, axial einerseits eine den Innenraum axial begrenzende Rückseitenwand und axial andererseits eine den Innenraum axial begrenzende Vorderseitenwand aufweist. Fest mit dem Mantel ist ein Stator der Maschine verbunden. Im Stator ist ein Rotor der Maschine angeordnet, wobei eine Rotorwelle des Rotors über ein vorderes Wellenlager an der Vorderseitenwand drehbar gelagert ist.
Typischerweise umfasst der Stator einer herkömmlichen elektrischen Maschine Statorwicklungen, die im Betrieb der Maschine elektrisch bestromt werden. Dabei entsteht Wärme, die zur Vermeidung einer Überhitzung und einer damit verbundenen Beschädigung oder gar Zerstörung des Stators abgeführt werden muss. Hierzu ist es aus herkömmlichen elektrischen Maschinen bekannt, diese mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Stators - insbesondere besagter Statorwicklungen - auszustatten. Eine solche Kühleinrichtung umfasst einen oder mehrere Kühlkanäle, die von einem Kühlmittel durchströmt werden und in der Nähe der Statorwicklungen im Stators angeordnet sind. Durch Wärmeübertragung von den Statorwicklungen auf das Kühlmittel kann Wärme vom Stator abgeführt werden.
Als nachteilig erweist sich dabei, dass ein effizienter Wärmeübergang vom Stator auf das durch den jeweiligen Kühlkanal strömende Kühlmittel nur mit erheblichem konstruktiven Aufwand verbunden ist. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten der elektrischen Maschine aus.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine elektrische Maschine zu schaffen, bei welcher dieser Nachteil weitgehend oder gar vollständig beseitigt ist. Insbesondere soll eine verbesserte Ausführungsform für eine elektrische Maschine geschaffen werden, welches sich durch eine verbesserte Kühlung der Statorwicklungen des Stators auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, die Statorwicklungen einer elektrischen Maschine in eine Kunststoffmasse aus einem Kunststoff einzubetten, in welcher auch ein Kühlmittelverteilerraum sowie ein Kühlmittelsammlerraum für ein Kühlmittel vorgesehen ist, welches durch thermische Wechselwirkung die von den Statorwicklungen erzeugte Abwärme aufnimmt. Dabei wird der Kunststoff als wärmeübertragendes Medium zur Übertragung von Wärme von den Statorwicklungen auf das Kühlmittel genutzt.
Auf diese Weise wird ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem durch den Stator geführten Kühlmittel hergestellt. Dies gilt insbesondere, wenn ein Kunststoff verwendet wird, der eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Hierzu eignen sich besonders sogenannte duroplastische Kunststoffe. Da ein Kunststoff typischerweise auch die Eigenschaften eines elektrischen Isolators besitzt, ist gleichzeitig sichergestellt, dass die zu kühlenden Statorwicklungen durch den Kunststoff nicht auf unerwünschte Weise elektrisch kurzgeschlossen werden. Somit kann auch bei hoher Abwärme-Entwicklung im Stator, wie sie beispielsweise in einem Hochlastbetrieb der elektrischen Maschine auftritt, sichergestellt werden, dass die anfallende Abwärme vom Stator abgeführt werden kann. Eine Beschädigung oder gar Zerstörung der elektrischen Maschine durch Überhitzung des Stators kann somit vermieden werden. Die Herstellung der erfindungswesentlichen Kunststoffmasse mit dem darin ausgebildeten Kühlmittelverteilerraum bzw. Kühlmittelsammlerraum kann mittels Spritzgießens erfolgen, bei welchem die zu kühlenden Statorwicklungen mit dem Kunststoff umspritzt werden. Die Einbettung der Statorwicklungen und des Kühlkanal in die Kunst- stoffmasse gestaltet sich daher sehr einfach.
Zur Kühlung der Statorwicklungen kann das Kühlmittel ausgehend vom in der Kunststoffmasse ausgebildeten Kühlmittelsammlerraum auf mehrere Kühlkanäle verteilt werden, in welchen das Kühlmittel durch thermische Wechselwirkung von den Statorwicklungen Abwärme aufnimmt. Nach dem Durchströmen der Kühlkanäle kann das Kühlmittel im Kühlmittelsammlerraum gesammelt werden. Da der Kühlmittelverteilerraum und der Kühlmittelsammlerraum erfindungsgemäß in der Kunststoffmasse angeordnet sind, kann das im Kühlmittelverteilerraum vorhandene Kühlmittel schon vor dem Verteilen auf die Kühlkanäle zur Kühlung der Statorwicklung verwendet werden. Entsprechendes gilt für das nach dem Durchströmen der Kühlkanäle im Kühlmittelsammlerraum gesammelte Kühlmittel. Im Ergebnis wird somit eine verbesserte Kühlung der Statorwicklungen erzielt. Da der Kühlmittelverteilerraum bzw. Kühlmittelsammlerraum somit direkt benachbart zu den zu kühlenden Statorwicklungen angeordnet ist, wird auf diese Weise eine effektive thermische Ankopplung des Kühlmittelverteilerraums bzw. Kühlmittelsammlerraums an die zu kühlenden Statorwicklungen erreicht. Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug, umfasst einen Rotor, der um eine Rotationsachse drehbar ist. Durch die Rotationsachse wird eine axiale Richtung der elektrischen Maschine definiert. Die Maschine umfasst ferner einen Stator, der mehrere Statorwicklungen aufweist. Die Maschine umfasst ferner einen Kühlmittelverteilerraum und einen axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum. Der Kühlmittelverteilerraum ist zum Kühlen der von der Statorwicklung erzeugten Abwärme von einem Kühlmittel durchströmbar und kommuniziert mittels wenigstens eines Kühlkanals fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum. Bevorzugt sind wenigstens zwei, besonders bevorzugt eine Mehrzahl solcher Kühlkanäle vorgesehen. Zumindest eine Statorwicklung ist zur thermischen Ankopplung an das Kühlmittel zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, in eine Kunststoffmasse aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet. Dabei sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum im Bereich eines ersten und/oder zweiten axialen Endabschnitts zumindest einer Statorwicklung angeordnet. Vorzugsweise sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum in einer axialen Verlängerung des ersten bzw. zweiten Endabschnitts angeordnet. Erfindungsgemäß sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum zur thermischen Ankopplung an die zumindest eine Statorwicklung wenigstens teilweise in der Kunststoffmasse ausgebildet und somit zumindest teilweise von dieser begrenzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umgibt der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse den ersten bzw. zweiten axialen Endabschnitt der zumindest einen Statorwicklung U-förmig oder C-förmig.
Besonders bevorzugt besitzen der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung eine U-förmige oder C-förmige geometrische Formgebung. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum radial außen und radial innen am ersten bzw. zweiten Endabschnitt der zumindest einen Statorwicklung angeordnet.
Zweckmäßig können der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse des Rotors eine ringförmige geometrische Formgebung besitzen. Dies erlaubt die Anordnung einer Mehrzahl von Kühlkanälen beabstandet zueinander entlang der Umfangsrichtung entlang des Stators.
Besonders bevorzugt begrenzt die zumindest eine Kunststoffmasse den Kühlmittelverteilerraum und/oder den Kühlmittelsammlerraum zumindest teilweise. Die Bereitstellung eines separaten Gehäuses kann somit entfallen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum durch einen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in der Kunststoffmasse vorgesehenen Hohlraum ausgebildet. Die Bereitstellung einer separaten Umhüllung bzw. eines Gehäuses zur Begrenzung des Kühlmittelverteilerraums bzw. Kühlmittelsammlerraums kann somit entfallen. Damit gehen nicht unerhebliche Kostenvorteile einher.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist auch der zumindest eine Kühlkanal in die zumindest eine Kunststoffmasse aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet. Dies stellt eine gute thermische Ankopplung des durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittels an die betreffenden Statorwicklungen sicher.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform besitzt der Stator sich entlang der axialen Richtung erstreckende und entlang einer Umfangsrichtung beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne, welche die Statorwicklungen tra- gen. Bei dieser Ausführungsform ist die Kunststoffmasse mit dem zumindest einen Kühlkanal und mit der zumindest einen Statorwicklung in einem Zwischenraum angeordnet, welcher zwischen zwei in der Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen ausgebildet ist. Diese Maßnahme stellt einen besonders guten Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem Kühlkanal sicher, da der Kühlkanal in dem Zwischenraum in unmittelbarer Nachbarschaft zu den zu kühlenden Statorwicklungen angeordnet ist. Darüber hinaus kann besagter Zwischenraum zwischen den Statorzähnen bei der Herstellung der Kunststoffmasse in der Art einer Gussform verwendet werden, in welche der Kunststoff der Kunststoffmasse eingespritzt wird. Dies vereinfacht die Herstellung der Kunststoffmasse, da die Bereitstellung einer separaten Gussform entfallen kann.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung schlägt vor, den Zwischenraum in einen ersten und einen zweiten Teilraum zu unterteilen. Bei dieser Ausgestaltung ist im ersten Teilraum die zumindest eine Statorwicklung angeordnet. Im zweiten Teilraum ist der zumindest eine Kühlkanal angeordnet. Zwischen den beiden Teilräumen ist eine Positionierhilfe ausgebildet, mittels welcher der zumindest eine Kühlkanal im zweiten Teilraum positioniert werden kann. Diese Maßnahme erlaubt eine präzise und stabile Positionierung des Kühlkanals - bei welchem es sich typischerweise um einen Rohrkörper bzw. um ein Flachrohr handelt -, wenn dieser zusammen mit den Statorwicklungen im Zwischenraum zwischen den beiden Statorzähnen mit dem die Kunststoffmasse ergebenden Kunststoff umspritzt wird.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausgestaltung umfasst die Positionierhilfe zwei Vorsprünge, die an zwei in der Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen ausgebildet sind. Die beiden Vorsprünge sind einander in der Umfangsrichtung des Rotors zugewandt und ragen zur Positionierung des Kühlkanals in den Zwischenraum hinein. Diese Ausgestaltung erlaubt eine besonders genaue Ausrichtung des Kühlkanals im Zwischenraum vor dem Umspritzen mit dem Kunststoff der Kunststoffmasse.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die in dem Zwischenraum angeordnete Kunststoffmasse aus einem einzigen Kunststoffmaterial. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Zwischenraum, bevorzugt zwischen der Statorwicklung bzw. Kunststoffmasse und dem Statorzahn, eine zusätzliche elektrische Isolation aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet. Da bei dieser Ausführungsform nur ein einziges Kunststoffmaterial in die Zwischenräume eingebracht werden muss, kann die Herstellung der Kunststoffmasse aus diesem Kunststoff in einem einzigen Spritzgussschritt erfolgen. Die Herstellung der Kunststoffmasse gestaltet sich daher besonders einfach, womit Kostenvorteile einhergehen.
Zweckmäßig umfasst der elektrisch isolierende Kunststoff der Kunststoffmasse einen Duroplasten oder ist ein Duroplast. Alternativ kann der elektrisch isolierende Kunststoff der Kunststoffmasse einen Thermoplasten umfassen oder ein Thermoplast sein. Auch eine Kombination aus einem Duroplasten und einem Thermoplasten ist in einer weiteren Variante denkbar.
Zweckmäßig füllt die Kunststoffmasse den Zwischenraum im Wesentlichen vollständig aus. Auf diese Weise wird die Ausbildung von unerwünschten Zwischenräumen, etwa in der Art von Luftspalten, die zu einer unerwünschten Minderung des Wärmeübergangs führen würden, vermieden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ragt die zumindest eine Kunststoffmasse axial, vorzugsweise beidseitig, aus dem Zwischenraum heraus. Somit kann die Kunststoffmasse zur Ausbildung des Kühlmittelverteilerraums bzw. Kühlmittelsammlerraums verwendet werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal radial außerhalb und/oder radial innerhalb der jeweiligen Statorwicklung in dem Zwischenraum angeordnet. Dies ermöglicht eine platzsparende Anordnung des Kühlkanals nahe an den zu kühlenden Statorwicklungen, so dass die elektrische Maschine für die Kühlung der Statorwicklungen nur wenig Bauraum benötigt
Eine bevorzugte Ausgestaltung schlägt vor, den zumindest einen Kühlkanal als Rohrkörper auszubilden, der einen Rohrkörperinnenraum umgibt. Bei dieser Variante ist am Rohrkörper wenigstens ein Trennelement ausgeformt, welches den Rohrkörperinnenraum in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle unterteilt. Mittels besagter Trennelemente kann der Rohrkörper ausgesteift werden, sodass sich seine mechanische Festigkeit erhöht.
Zweckmäßig kann der Rohrkörper als Flachrohr mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten ausgebildet sein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung schlägt vor, den Rohrkörper als Flachrohr auszubilden, welches sich entlang der axialen Richtung erstreckt und in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten aufweist. Zweckmäßig erstreckt sich in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung zumindest eine Breitseite des Flachrohrs senkrecht zur radialen Richtung. Eine Länge der beiden Breitseiten kann dabei bevorzugt wenigstens das Vierfache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, einer Länge der beiden Schmalseiten betragen.
Besonders bevorzugt ist der zumindest eine Kühlkanal vollständig in der Kunst- stoffmasse aus dem Kunststoff angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Stator in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung ringförmig ausgebildet und besitzt sich entlang der axialen Richtung erstreckende und entlang einer Umfangsrich- tung des Stators beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne, welche die Statorwicklungen tragen. Bei dieser Ausführungsform ist die Kunststoffmasse mit dem zumindest einen Kühlkanal und mit der zumindest einen Statorwicklung in einem Zwischenraum angeordnet, welcher zwischen zwei in der Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen ausgebildet ist. Diese Maßnahme stellt einen besonders effektiven Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem Kühlkanal sicher, da sich der im Zwischenraum angeordnete Kühlkanal in unmittelbarer Nachbarschaft zu den kühlenden Statorwicklungen befindet. Darüber hinaus kann der Zwischenraum zwischen den Statorzähnen bei der Herstellung der Kunststoffmasse in der Art einer Gussform verwendet werden, in welche der Kunststoff der Kunststoffmasse eingespritzt wird. Dies vereinfacht die Herstellung der Kunststoffmasse, da die Bereitstellung einer separaten Gussform entfallen kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal durch wenigstens einen, vorzugsweise durch mehrere, in der Kunststoffmasse vorgesehenen und von dem Kühlmittel durchströmbaren Durchbruch/Durchbrüche gebildet ist. Besonders bevorzugt sind mehrere solche Durchbrüche vorgesehen. Die Bereitstellung eines separaten Rohrkörpers o.ä. zur Begrenzung des Kühlkanals entfällt bei dieser Variante. Damit gehen reduzierte Herstellungskosten einher. Besagter Durchbruch kann in Form einer Durchgangsbohrung realisiert sein, die mittels einer geeigneten Bohrwerkzeugs in die Kunststoffmasse eingebracht wird. Die Bereitstellung eines separaten Rohrkörpers o.ä. zur Begrenzung des Kühlkanals entfällt bei dieser Variante. Damit gehen reduzierte Herstellungskosten einher.
Zweckmäßig kann zumindest ein Durchbruch in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Rechtecks mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten aufweist. Auf diese Weise wird dem Durchbruch die vorteilhafte Geometrie eines Flachrohrs verliehen, welche wiederum eine bauraumsparende Anordnung des Kühlkanals in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Statorwick- lung(en) erlaubt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Kühlkanal im Statorkörper angeordnet und wird durch wenigstens einen, von dem Kühlmittel durchströmbaren Durchbruch gebildet. Besagter Durchbruch kann in Form einer Durchgangsbohrung realisiert sein, die mittels einer geeigneten Bohrwerkzeugs im Zuge der Herstellung der elektrischen Maschine in den Statorkörper eingebracht wird. Die Bereitstellung eines separaten Rohrkörpers o.ä. zur Begrenzung des Kühlkanals entfällt bei dieser Variante. Damit gehen reduzierte Herstellungskosten einher.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der den Kühlkanal bildende Durchbruch zum Zwischenraum hin offen ausgebildet. Außerdem ist besagter Durchbruch von der im Zwischenraum angeordneten Kunststoffmasse fluiddicht verschlossen. Bei dieser Variante sind die Durchbrüche besonders einfach herzustellen, womit Kostenvorteile bei der Herstellung einhergehen.
Zweckmäßig ist der zumindest eine Kühlkanal im Statorkörper bzgl. der Umfangs- richtung im Bereich zwischen zwei benachbarten Statorzähnen angeordnet. Dies ermöglicht es, den Kühlkanal nahe an den zu kühlenden Statorwicklungen anzuordnen, was die Wärmeübertragung von den Statorwicklungen zum Kühlkanal verbessert.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind zumindest ein Kühlkanal in der Kunststoffmasse und zumindest ein weiterer Kühlkanal im Statorkörper angeordnet. Diese Variante benötigt besonders wenig Bauraum, da sowohl der Statorkörper als auch Kunststoffmasse zur Aufnahme des Kühlkanals benutzt werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Stator entlang der axialen Richtung zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerschild angeordnet, die sich entlang der axialen Richtung gegenüberliegen. Bei dieser Ausführungsform ist ein Teil des Kühlmittelverteilerraums im ersten Lagerschild angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein Teil des Kühlmittelsammlerraums im zweiten Lagerschild angeordnet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist im ersten Lagerschild eine Kühlmittelzuführung ausgebildet, welche den Kühlmittelverteilerraum fluidisch mit einem außen, vorzugsweise stirnseitig, am ersten Lagerschild vorgesehenen Kühlmitteleinlass verbindet. Ferner ist im zweiten Lagerschild eine Kühlmittelabführung ausgebildet, welche den Kühlmittelsammlerraum fluidisch mit einem außen, vorzugsweise stirnseitig, am zweiten Lagerschild vorgesehenen Kühlmittel- auslass verbindet. Besonders bevorzugt kann die Kühlmittelzuführung thermisch mit einem im ersten Lagerschild vorgesehenen ersten Wellenlager zur drehbaren Lagerung des Stators verbunden sein. In analoger Weise kann die Kühlmittelabführung thermisch mit einem im zweiten Lagerschild vorgesehenen zweiten Wellenlager zur drehbaren Lagerung des Stators verbunden sein.
Besonders bevorzugt ist die Kunststoffmasse eine Spritzgussmasse aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff. Die Anwendung eines Spritzgussverfahrens vereinfacht und beschleunigt die Herstellung der Kunststoffmasse. Dies führt zu Kostenvorteilen bei der Herstellung der elektrischen Maschine.
Besonders bevorzugt ist die gesamte Kunststoffmasse, also insbesondere die in den Zwischenräumen zwischen den Statorzähnen angeordnete und die den Kühlmittelverteilerraum und den Kühlmittelsammlerraum begrenzende Kunst- stoffmasse, einstückig ausgebildet. Diese Maßnahme vereinfacht die Herstellung der elektrischen Maschine, womit Kostenvorteile einhergehen. Besonders bevorzugt schließen der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmit- telsammlerraunn axial an die zumindest eine Statorwicklung an. Da der Kühlmittelverteilerraum bzw. Kühlmittelsammlerraum somit bzgl. der axialen Richtung direkt benachbart zu den zu kühlenden Statorwicklungen angeordnet ist, wird auf diese Weise eine effektive thermische Ankopplung des Kühlmittelverteilerraums bzw. Kühlmittelsammlerraums an die zu kühlenden Statorwicklungen erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt der Kühlmittelsammlerraum und/oder der Kühlmittelverteilerraum radial außen und/oder radial innen sowie axial endseitig an die zumindest eine Statorwicklung, vorzugsweise an deren ersten bzw. zweiten axialen Endabschnitt, an.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Stator einen, vorzugsweise ringförmigen, Statorkörper, von welchem die Statorzähne abstehen. Bei dieser Weiterbildung ist die Kunststoffmasse aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff auf einer Außenumfangsseite des Statorkörpers angeordnet ist und vorzugsweise auf dieser Außenumfangsseite eine Kunststoffbeschichtung ausbildet. Somit kann der Stator elektrisch gegen die Umgebung isoliert werden. Die Bereitstellung eines separaten Gehäuses zur Aufnahme des Statorkörpers kann somit entfallen. Auch eine Beschichtung zumindest einer oder beider Stirnseiten des Statorkörper mit der Kunststoffmasse ist in einer optionalen Variante denkbar. Auch eine Beschichtung zumindest einer oder beider Stirnseiten des Statorkörpers mit der Kunststoffmasse ist in einer optionalen Variante denkbar. In einer weiteren Variante kann die Kunststoffmasse den Statorkörper, vorzugsweise vollständig, umhüllen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umgibt die Kunststoffmasse zumindest eine axial aus der Zwischenraum des Statorkörpers herausragenden Wicklungsabschnitt zumindest einer Statorwicklung zumindest teilweise und begrenzt dabei den Kühlmittelverteilerraum und/oder den Kühlmittelsammlerraunn teilweise, so dass dieser Wicklungsabschnitt der Statorwicklung elektrisch gegenüber dem Kühlmittel isoliert ist. Ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss des Kühlmittels mit der Statorwicklung im Betrieb der elektrischen Maschine wird auf diese Weise verhindert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kommuniziert der Kühlmittelverteilerraum mittels einer Mehrzahl von Kühlkanälen fluidisch mit dem Kühlmittelverteilerraum.
Zweckmäßig erstreckt sich die Mehrzahl von Kühlkanälen, jeweils im Abstand zueinander, entlang der axialen Richtung. Diese Maßnahme stellt sicher, dass alle axialen Abschnitte der Statorwicklungen gekühlt werden.
Bevorzugt sind die Kühlkanäle entlang einer Umfangsrichtung des Stators im Abstand zueinander angeordnet. Diese Maßnahme stellt sicher, dass entlang der Umfangsrichtung alle Statorwicklungen gekühlt werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Kühlmittelverteilerraum und/oder Kühlmittelsammlerraum ausschließlich in einer axialen Verlängerung des Statorkörpers benachbart zu diesem angeordnet. Bevorzugt ragt bei dieser Ausführungsform der Kühlmittelverteilerraum bzw. der Kühlmittelsammlerraum entlang einer radialen Richtung des Statorkörpers bzw. Stators nicht über diesen hinaus. Diese Ausführungsform benötigt in radialer Richtung nur sehr wenig Bauraum.
Besonders bevorzugt ist zumindest eine Statorwicklung derart ausgebildet, dass sie im Betrieb der elektrischen Maschine zumindest im Bereich innerhalb des jeweiligen Zwischenraums elektrisch vom Kühlmittel und vom Statorkörper isoliert. Besonders bevorzugt gilt dies für alle Statorwicklungen der elektrischen Maschi- ne. Ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss der Statorwicklung mit dem Statorkörper - im Betrieb der elektrischen Maschine - mit dem Kühlmittel wird auf diese Weise verhindert.
Besonders zweckmäßig ist diese elektrische Isolierung der zumindest einen Statorwicklung vom Statorkörper, vorzugsweise auch von den den Zwischenraum begrenzenden Statorzähnen, vollständig durch die Kunststoffmasse und/oder durch die - bereits oben erwähnten - zusätzliche elektrische Isolation gebildet. Die Bereitstellung eines weiteren elektrischen Isolators kann auf diese Weise entfallen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die zusätzliche elektrische Isolation innerhalb des Zwischenraums über die gesamte entlang der axialen Richtung gemessene Länge des Zwischenraums, so dass sie die Statorwicklung vom Statorkörper und von den den Zwischenraum begrenzenden Statorzähnen isoliert.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umschließt die zusätzliche elektrische Isolation die Statorwicklung innerhalb des Zwischenraums über mindestens die gesamte Länge des Zwischenraums entlang dessen Umfang.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Statorwicklung auch elektrisch von dem als Rohrkörper ausgebildeten Kühlkanal isoliert. Dabei ist die elektrische Isolierung durch die Kunststoffmasse und/oder die zusätzliche Isolation gebildet.
Besonders bevorzugt können die Statorwicklungen Teil einer verteilten Wicklung sein. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer vorangehend vorgestellten elektrischen Maschine. Die oben erläuterten Vorteile der elektrischen Maschine übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Fahrzeug.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse des Rotor,
Fig. 2 den Stator der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse des Rotors,
Fig. 3 eine Detail des Stators der Figur 2 im Bereich eines Zwischenraum zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen, Fig. 4 eine Variante der elektrischen Maschine der Figur 1 , bei welcher das durch die Kühlkanäle strömende Kühlmittel auch zur Kühlung der Wellenlager des Rotors verwendet wird,
Fig. 5-9 weitere unterschiedliche Ausgestaltungsvarianten für den mit Kunst- stoffmasse befüllten Zwischenraum zwischen zwei Statorzähnen.
Figur 1 illustriert ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 in einer Schnittdarstellung. Die elektrische Maschine 1 ist so dimensioniert, dass sie in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Straßenfahrzeug, eingesetzt werden kann.
Die elektrische Maschine 1 umfasst einen in der Figur 1 nur grobschematisch dargestellten Rotor 3 und einen Stator 2. Zur Verdeutlichung ist der Stator 2 in Figur 2 in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse D entlang der Schnittlinie II - II der Figur 1 in separater Darstellung dargestellt. Entsprechend Figur 1 besitzt der Rotor 3 eine Rotorwelle 31 und kann mehrere, in der Figur 1 nicht näher dargestellte Magnete aufweisen, deren magnetischer Polarisation entlang der Umfangsrichtung U abwechselt. Der Rotor 3 ist um eine Rotationsachse D drehbar, deren Lage durch die Mittellängsachse M der Rotorwelle 31 festgelegt ist. Durch die Rotationsachse D wird eine axiale Richtung A definiert, welche sich parallel zur Rotationsachse D erstreckt. Eine radiale Richtung R steht senkrecht zur axialen Richtung A. Eine Umfangsrichtung U rotiert um die Rotationsachse D.
Wie Figur 1 erkennen lässt, ist der Rotor 3 im Stator 2 angeordnet. Somit handelt es sich bei der hier gezeigten elektrischen Maschine 1 um einen sogenannten Innenläufer. Denkbar ist aber auch eine Realisierung als sogenannter Außenläufer, bei welcher der Rotor 3 außerhalb des Stators 2 angeordnet ist. Die Rotorwelle 31 ist in einem ersten Wellenlager 32a und, dazu axial beabstandet, in einem zweiten Wellenlager 32b um die Rotationsachse D drehbar am Stator 2 gelagert.
Der Stator 2 umfasst außerdem in bekannter Weise mehrere, zum Erzeugen eines magnetischen Feld elektrisch bestrombare Statorwicklungen 6. Durch magnetische Wechselwirkung des von den Magneten des Rotor 3 erzeugten magnetischen Feldes mit dem von den Statorwicklungen 6 erzeugten magnetischen Feld wird der Rotor 3 in Rotation versetzt.
Dem Querschnitt der Figur 2 entnimmt man, dass der Stator 2 einen ringförmigen Statorkörper 7, beispielsweise aus Eisen, aufweisen kann. Insbesondere kann der Statorkörper 7 aus mehreren, entlang der axialen Richtung A aufeinandergesta- pelten und miteinander verklebten Statorkörperplatten (nicht gezeigt) gebildet sein. An dem Statorkörper 7 sind radial innen mehrere Statorzähne 8 angeformt, die sich entlang der axialen Richtung A erstrecken, radial nach innen vom Statorkörper 7 weg abstehen und entlang der Umfangsrichtung U beabstandet zueinander angeordnet sind. Jeder Statorzahn 8 trägt eine Statorwicklung 6. Die einzelnen Statorwicklungen 6 bilden zusammen eine Wicklungsanordnung. Je nach Anzahl der von den Statorwicklungen 6 zu bildenden magnetischen Pole können die einzelnen Statorwicklungen 6 der gesamten Wicklungsanordnung entsprechend elektrisch miteinander verdrahtet sein.
Im Betrieb der Maschine 1 erzeugen die elektrisch bestromten Statorwicklungen 6 Abwärme, die aus der Maschine 1 abgeführt werden muss, um eine Überhitzung und eine damit einhergehende Beschädigung oder gar Zerstörung der Maschine 1 verhindern. Daher werden die Statorwicklungen 6 mithilfe eines Kühlmittels K gekühlt, welches durch den Stator 2 geführt wird und die von den Statorwicklungen 6 erzeugte Abwärme durch Wärmeübertragung aufnimmt. Um das Kühlmittel K durch den Stator 2 zu führen, umfasst die Maschine 1 einen Kühlmittelverteilerraum 4, in welchen über einen Kühlmitteleinlass 33 ein Kühlmittel K eingeleitet werden kann. Entlang der axialen Richtung A im Abstand zum Kühlmittelverteilerraum 4 ist ein Kühlmittelsammlerraum 5 angeordnet. Der Kühlmittelverteilerraum 4 kommuniziert mittels mehrerer Kühlkanäle 10, von welchen in der Darstellung der Figur 1 nur ein einzige erkennbar ist, fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum 5. In einem in den Figuren nicht gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A können der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammlerraum 5 jeweils eine ringförmige Geometrie besitzen. Entlang der Umfangsrichtung U sind mehrere Kühlkanäle 10 beabstandet zueinander angeordnet, die sich jeweils entlang der axialen Richtung A vom ringförmigen Kühlmittelverteilerraum 4 zum ringförmigen Kühlmittelsammlerraum 5 erstrecken. Somit kann das über den Kühlmitteleinlass 33 in den Kühlmittelverteilerraum 4 eingebrachtes Kühlmittel K auf die einzelnen Kühlkanäle 10 verteilt werden. Nach dem Durchströmen der Kühlkanäle 10 und der Aufnahme von Wärme von den Statorwicklungen wird das Kühlmittel K im Kühlmittelsammlerraum 5 gesammelt und über einen am Stator 2 vorgesehenen Kühlmittelauslass 34 wieder aus der Maschine 1 ausgeleitet.
Wie die Darstellung der Figuren 1 und 2 erkennen lassen, sind die Statorwicklungen 6 in Zwischenräumen 9 angeordnet, die zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Statorzähnen 8 ausgebildet sind. Besagte Zwischenräume 9 sind dem einschlägigen Fachmann auch als sogenannte "Stator-Nuten" oder "Stator-Schlitze" bekannt, die sich ebenso wie die Statorzähne 8 entlang der axialen Richtung A erstrecken.
Nun sei das Augenmerk auf die Darstellung der Figur 3 gerichtet, welche einen zwischen zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Statorzähnen 8 - im Folgenden auch als Statorzähne 8a, 8b bezeichnet - ausgebildeten Zwischenraum 9 in einer Detaildarstellung zeigt. Um die Wärmeübertragung der von den Statorwick- lungen 6 erzeugten Abwärme auf das durch die Kühlkanäle 10 strömende Kühlmittel K zu verbessern, ist entsprechend Figur 3 in den Zwischenräumen 9 jeweils eine Kunststoffmasse 1 1 aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Kunststoffmasse 1 1 eine Spritzgussmasse aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff. Die Anwendung eines Spritzgussverfahrens vereinfacht und beschleunigt die Herstellung der Kunststoffmasse. Beim Beispiel der Figur 3 besteht die Kunststoffmasse 1 1 aus einem einzigen Kunststoffmaterial. In die Kunststoffmasse 1 1 , die beispielsweise aus einem Duroplasten oder einem Thermoplasten bestehen kann, sind der in den Zwischenraum 9 angeordnete Kühlkanal 10 und die in demselben Zwischenraum 9 angeordnete Statorwicklung 6 eingebettet. Es versteht sich, die dass die gemäß Figur 3 in dem Zwischenraum 9 angeordnete Statorwicklung 6 jeweils teilweise einer ersten Statorwicklung 6a zugehörig ist, die von einem ersten Statorzahn 8a getragen ist, und teilweise einer zweiten Statorwicklung 6b zugeordnet ist, die von einem dem ersten Statorzahn 8a in Umfangsrichtung U benachbarten, zweiten Statorzahn 8b getragen ist. Zur Verdeutlichung dieses Szenarios ist in Figur 3 eine virtuelle Trennlinie 12 eingezeichnet. Die in Figur 3 links der Trennlinie 12 gezeigten Wicklungsdrähte 13a gehören zu der von dem Statorzahn 8a getragenen Statorwicklung 6a. Die rechts der Trennlinie 12 gezeigten Wicklungsdrähte 13b gehören zu der von dem Statorzahn 8b getragenen Statorwicklung 6b.
Wie die Detaildarstellung der Figur 3 weiter erkennen lässt, ist im jeweiligen Zwischenraum 9 zwischen der Kunststoffmasse 1 1 und dem Statorkörper 7 bzw. den beiden den Zwischenraum 9 in Umfangsrichtung U begrenzenden Statorzähnen 8a, 8b eine zusätzliche elektrische Isolation 15 aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet. Als besonders kostengünstig erweist sich eine elektrische Isolation 15 aus Papier. Auf diese Weise kann im Falle, dass die Kunststoffmasse 1 1 aufgrund von thermischer Überlastung aufspringt oder auf andere Weise beschädigt wird, ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss der Statorwicklung 6 mit dem Material des Statorkörpers 7 bzw. der Statorzähne 8 bzw. 8a, 8b - typi- scherweise Eisen oder ein anderes geeignetes, elektrisch leitendes Material - vermieden werden.
Wie die Detaildarstellung der Figur 3 belegt, können die Kühlkanäle 10 jeweils durch einen Rohrkörper 16, beispielsweise aus Aluminium, gebildet sein, der einen Rohrkörperinnenraum 22 umgibt. Optional können, wie in der Detaildarstellung der Figur 3 gezeigt, am Rohrkörper 16 ein oder mehrere Trennelemente 18 ausgeformt sein, welche den Kühlkanal 10 in fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle 19 unterteilt. Auf diese Weise kann das Strömungsverhalten des Kühlmittels K im Kühlkanal 10 verbessert werden, womit ein verbesserter Wärmeübergang auf das Kühlmittel K einhergeht. Außerdem wird der Rohrkörper 16 auf diese Weise zusätzlich mechanisch ausgesteift. In Figur 3 sind exemplarisch drei solche Trennelemente 18 dargestellt, so dass sich vier Teilkühlkanäle 19 ergeben. Selbstredend ist in Varianten des Beispiels eine andere Anzahl an Trennelementen 18 möglich. Der den Kühlkanal 10 bildenden Rohrkörper 16 ist als Flachrohr 17 ausgebildet, welches in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse D des Rotors 3 (vgl. Figur 3) zwei Breitseiten 20 und zwei Schmalseiten 21 besitzt. In dem in Figur 3 gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A erstrecken sich die beiden Breitseiten 20 des Flachrohrs 17 senkrecht zur radialen Richtung R. Eine Länge der beiden Breitseiten 20 beträgt wenigstens das Vierfache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, einer Länge der beiden Schmalseiten 21 .
Im Beispiel der Figuren 1 bis 3 sind die Kühlkanäle 10 radial außerhalb der Statorwicklungen 6 im jeweiligen Zwischenraum 9 angeordnet. Der radiale Abstand der Kühlkanäle 10 zur Rotationsachse D des Rotors 3 ist also größer als jener der Statorwicklungen 6 zur Rotationsachse D. Denkbar ist aber auch eine Anordnung der Kühlkanäle 10 radial innen. Gemäß Figur 3 umfasst der Zwischenraum 9 einen ersten Teilraum 9c, in welchem die Statorwicklung 6 angeordnet ist, und einen zweiten Teilraum 9d, in welchem der Kühlkanal 10 angeordnet ist und welcher den ersten Teilraum 9c zum Zwischenraum 9 ergänzt. Wie die Figuren 3 und 4 erkennen lassen, kann
zwischen den beiden Teilräumen eine Positioniereinrichtung 27 angeordnet sein, mittels welcher der Kühlkanal 10 im zweiten Teilraum 9d positioniert wird. Besagte Positioniereinrichtung 27 umfasst zwei Vorsprünge 28a, 28b, die an den beiden in der Umfangsrichtung U benachbarten und den Zwischenraum 9 begrenzenden Statorzähnen 8a, 8b ausgebildet sind. Die beiden Vorsprünge 28a, 28b sind einander in der Umfangsrichtung U zugewandt und ragen zur Positionierung des Kühlkanals in den Zwischenraum hinein. Die Vorsprünge 28a, 28b wirken für den als Rohrkörper 16 bzw. Flachrohr 17 ausgebildeten Kühlkanal 10 als radialer Anschlag, der eine unerwünschte Bewegung des Kühlkanals 10, insbesondere beim Herstellen der Kunststoffmasse 1 1 mittels Spritzgießens radial nach innen verhindert.
Gemäß Figur 1 kann die Kunststoffmasse 1 1 aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff auch auf einer Außenumfangsseite 30 des Statorkörpers 7 angeordnet sein und auf der Außenumfangsseite 30 eine Kunststoffbeschichtung 1 1 .1 ausbilden. Somit kann der typischerweise aus elektrisch leitenden Statorplatten gebildete Statorkörper 7 des Stators 2 elektrisch gegen die Umgebung isoliert werden. Die Bereitstellung eines separaten Gehäuses zur Aufnahme des Statorkörpers 7 kann somit entfallen.
Zur Herstellung einer elektrischen Maschine 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 werden zunächst die durch Rohrkörper 16 bzw. Flachrohre 17 gebildeten Kühlkanäle 10 in die Zwischenräume 9 eingebracht. Anschließend wird die elektrische Isolation 15, beispielsweise aus Papier, in die Zwischenräume 9 eingesetzt. Danach werden die Statorwicklungen 6 auf den Statorzähnen 8 angeordnet und somit auch in die Zwischenräume 9 eingebracht und anschließend mit dem die Kunststoffmas- se 1 1 ergebenden Kunststoff, beispielsweise einem Duroplasten, umspritzt. Im Zuge der Herstellung der Kunststoffmasse 1 1 kann auch der Statorkörper 7 mit dem die Kunststoffmasse 1 1 ergebenden Kunststoff, also insbesondere mit dem Duroplasten, umspritzt werden. Ebenso werden im Zuge des Spritzvorgangs der Kühlmittelverteiler 4 und der Kühlmittelsammler 5 hergestellt.
Im Folgenden wird wieder auf die Figur 1 Bezug genommen. In dem in Figur 1 dargestellten Längsschnitt entlang der Rotationsachse D umgibt der Kühlmittelverteilerraum 4 den ersten axialen Endabschnitt 14a der jeweiligen Statorwicklung 6 U-förmig oder C-förmig, also entlang dessen unmittelbarer axialer Verlängerung, sowie radial innen und radial außen. Entsprechend umgibt der Kühlmittelsammlerraum 5 in dem Längsschnitt entlang der Rotationsachse D den zweiten axialen Endabschnitt 14b der jeweiligen Statorwicklung 6 U-förmig oder C-förmig, also entlang dessen axialer Verlängerung sowie radial innen und radial außen. Der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammlerraum 5 besitzt in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung A also eine U-förmige oder C-förmige geometrische Formgebung.
Bei dieser Variante sind Kühlkanäle 10 sowohl radial innerhalb also auch radial außerhalb der Statorwicklung 6 vorgesehen. Somit sind die jeweiligen Statorwicklungen 6 einschließlich ihrer axialen Endabschnitte 14a, 14b über die Kühlkanäle 10 sowie über den Kühlmittelverteilerraum 4 und den Kühlmittelsammlerraum 5 in thermischem Kontakt mit dem Kühlmittel K. Dies erlaubt eine effektive Kühlung der Statorwicklungen 6 einschließlich ihrer axialen Endabschnitte 14a, 14b, die im Betrieb der Maschine 1 thermisch besonderen Belastungen ausgesetzt ist. In einer vereinfachten Variante kann auf die radial innerhalb der Statorwicklung 6 angeordneten Kühlkanäle 10 verzichtet sein. In einer weiteren vereinfachten Variante kann auf die radial außerhalb der Statorwicklung 6 angeordneten Kühlkanäle 10 verzichtet sein. Wie die Figur 1 anschaulich belegt, kann die einstückig ausgebildete Kunststoff- masse 1 1 axial beidseitig aus den Zwischenräumen 9 herausragen. Dies erlaubt es, auch den Kühlmittelverteilerraum 4 sowie, alternativ oder zusätzlich, den Kühlmittelsammlerraum 5 zur thermischen Ankopplung an axiale Endabschnitte 14a, 14b der jeweiligen Statorwicklung 6 in die Kunststoffmasse 1 1 einzubetten, die axial außerhalb des jeweiligen Zwischenraum 9 angeordnet sind. Mit anderen Worten, bei dieser Ausführungsvariante begrenzt die eine Kunststoffmasse 1 1 den Kühlmittelverteilerraum 4 sowie den Kühlmittelsammlerraum 5 jeweils zumindest teilweise.
Auf diese Weise kann auch im Bereich der üblicherweise thermisch besonders belasteten axialen Endabschnitten 14 a, 14b der betreffenden Statorwicklung 6 ein effektiver Wärmeübergang an das im Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. Kühlmittelsammlerraum 5 vorhandene Kühlmittel K hergestellt werden. Diese Maßnahme erlaubt eine besonders effektive Kühlung der beiden axialen Endabschnitte 14a, 14b der Statorwicklung 6.
Ferner ist gemäß Figur 1 der Stator 2 mit dem Statorkörper 7 und den Statorzähnen 8 axial zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerschild 25a, 25b angeordnet. Wie die Figur 1 erkennen lässt, ist ein Teil des Kühlmittelverteilerraums 4 in dem ersten Lagerschild 25a und ein Teil des Kühlmittelsammlerraums 5 in einem zweiten Lagerschild 25b angeordnet. Der Kühlmittelverteilerraum 4 wird also sowohl vom ersten Lagerschild 25a als auch von der Kunststoffmasse 1 1 begrenzt. Entsprechend wird der Kühlmittelsammlerraum 5 sowohl vom zweiten Lagerschild 25b als auch von der Kunststoffmasse 1 1 begrenzt.
Der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammlerraum 5 sind jeweils teilweise durch einen in der Kunststoffmasse 1 1 vorgesehenen Hohlraum 41 a, 41 b gebildet. Der erste Hohlraum 41 a wird durch einen im ersten Lagerschild 25a ausgebildeten Hohlraum 42a zum Kühlmittelverteilerraum 4 ergänzt. Entspre- chend wird der zweite Hohlraum 41 b durch einen im zweiten Lagerschild 25b ausgebildeten Hohlraum 42b zum Kühlmittelsammlerraum 5 ergänzt.
Im ersten Lagerschild 25a kann ferner eine Kühlmittelzuführung 35 ausgebildet sein, welche den Kühlmittelverteilerraum 4 fluidisch mit einem außen, insbesondere wie in Figur 1 dargestellt umfangsseitig, am ersten Lagerschild 25a vorgesehenen Kühlmitteleinlass 33 verbindet. Im zweiten Lagerschild 25b kann entsprechend eine Kühlmittelabführung 36 ausgebildet sein, welche den Kühlmittelsammlerraum 5 fluidisch mit einem außen, insbesondere wie in Figur 1 dargestellt umfangsseitig, am Lagerschild 25b vorgesehenen Kühlmitteleinlass 34 verbindet. Dies ermöglicht eine Anordnung des Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. des Kühlmittelsammlerraum 5 jeweils radial außen am ersten bzw. zweiten Endabschnitt 14a, 14b der betreffenden Statorwicklung 6 und auch in der Verlängerung dieser Endabschnitte 14a, 14b entlang der axialen Richtung A. Die im Betrieb der Maschine 1 thermisch besonders belasteten Endabschnitte 14a, 14b der Statorwicklungen 6 können auf diese Weise besonders effektiv gekühlt werden.
Die Figur 4 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 1 in dem Längsschnitt entlang der Rotationsachse D des Rotors 3. Um auch die Rotorwelle 31 sowie die beiden Wellenlager 32a, 32b im Betrieb der Maschine 1 zu kühlen, kann die Kühlmittelzuführung 35 thermisch an das im ersten Lagerschild 25a angeordnete, erste Wellenlager 32a gekoppelt sein. Ebenso kann die Kühlmittelabführung 36 thermisch an das im zweiten Lagerschild 25b angeordnete, zweite Wellenlager 32b gekoppelt sein. Eine separate Kühleinrichtung zum Kühlen der Wellenlager 32a, 32b kann auf diese Weise entfallen, woraus sich Kostenvorteile ergeben. Im Beispiel der Figur 4 sind der Kühlmitteleinlass 33 und der Kühlmittelauslass 34 an der äußeren Stirnseite 26a bzw. 26b des ersten bzw. zweiten Lagerschilds 25a, 25b vorgesehen. Bei der Variante gemäß den Figuren 4 und 1 sind die Statorwicklungen 6 bzgl. der radialen Richtung R radial innerhalb der Kühlkanäle 10 angeordnet. Die Statorwicklungen 6 sind mit einem elektrischen Anschluss 50 durch eine im zweiten Lagerschild 25b vorgesehene Durchführung 39 aus dem Stator 2 heraus nach außen geführt, so dass sie von außen elektrisch bestromt werden können. Die Durchführung 39 ist bzgl. der radialen Richtung R zwischen dem Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. dem Kühlmittelsammlerraum 5 und der Drehachse D angeordnet.
Die Figur 5 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der Figur 3. Die Weiterbildung der Figur 5 unterscheidet sich vom Beispiel der Figur 3 darin, dass im Zwischenraum 9 nicht nur radial außen, sondern zusätzlich auch radial innen ein Kühlkanal 10 vorgesehen ist, der wie im Beispiel der Figur 3 als Rohrkörper 16 bzw. als Flachrohr 17 ausgebildet sein kann. Exemplarisch ist der radial innere Kühlkanal 10 als Flachrohr 17 mit zwei Trennelementen 18 und drei Teilkühlkanälen 19 dargestellt. Obige Erläuterungen zum Beispiel der Figur 3 gelten, soweit sinnvoll, mutatis mutandis auch für das Beispiel der Figur 5.
Nun sei das Augenmerk auf die Darstellung der Figur 6 gerichtet, welche einen zwischen zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Statorzähnen 8 - im Folgenden auch als Statorzähne 8a, 8b bezeichnet - ausgebildeten Zwischenraum 9 in einer Detaildarstellung zeigt. Um die Wärmeübertragung der von den Statorwicklungen 6 erzeugten Abwärme auf das durch die Kühlkanäle 10 strömende Kühlmittel K zu verbessern, ist entsprechend Figur 6 in den Zwischenräumen 9 jeweils eine Kunststoffmasse 1 1 aus einem Kunststoff vorgesehen. In die Kunststoffmas- se 1 1 , die beispielsweise aus einem Duroplasten bestehen oder einen Duroplasten umfassen kann, sind der in dem Zwischenraum 9 angeordnete Kühlkanal 10 und die in demselben Zwischenraum 9 angeordnete(n) Statorwicklung(en) 6 eingebettet. Beim Beispiel der Figur 6 ist in dem Zwischenraum 9 eine Kunststoffmasse 1 1 aus einem einzigen Kunststoffmaterial vorgesehen.
Es versteht sich, die dass die in dem Zwischenraum 9 gemäß Figur 6 angeordnete Statorwicklung 6 jeweils teilweise einer ersten Statorwicklung 6a zugehörig ist, die von einem ersten Statorzahn 8a getragen ist, und teilweise einer zweiten Statorwicklung 6b zugeordnet ist, die von einem dem ersten Statorzahn 8a in Um- fangsrichtung U benachbarten, zweiten Statorzahn 8b getragen ist. Zur Verdeutlichung dieses Szenarios ist in Figur 6 - in analoger Weise zu Figur 3 - eine mögliche virtuelle Trennlinie 12 eingezeichnet. Die in Figur 6 links der Trennlinie 12 gezeigten Wicklungsdrähte 13a gehören zu der auf dem Statorzahn 8a getragenen Statorwicklung 6a. Die rechts der Trennlinie 12 gezeigten Wicklungsdrähte 13b gehören folglich zu der von dem zweiten Statorzahn 8b getragenen Statorwicklung 6b.
Im Beispiel der Figur 6 ist der in einem jeweiligen Zwischenraum 9 ausgebildete Kühlkanal 10 durch mehrere in der Kunststoffmasse 1 1 vorgesehene und von dem Kühlmittel K durchströmbare Durchbrüche 40 realisiert. Die Durchbrüche 40 - in Figur 6 sind rein beispielhaft vier solche Durchbrüche 40 gezeigt - sind entlang der Umfangsrichtung U beabstandet zueinander angeordnet und erstrecken sich jeweils entlang der axialen Richtung A. Die Durchbrüche 40 können als Durchgangsbohrungen realisiert sein, die mittels eines geeigneten Bohrwerkzeugs in die Kunststoffmasse 1 1 eingebracht werden. Die Durchbrüche 40 können in dem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse D jeweils die Geometrie eines Rechtecks mit zwei Breitseiten 20 und mit zwei Schmalseiten 21 aufweisen. Eine Länge der beiden Breitseiten 20 beträgt dabei wenigstens das Zweifache, vorzugsweise wenigstens das Vierfache, einer Länge der beiden Schmalseiten 21 . Somit wird die vorteilhafte Geometrie eines Flachrohrs nachgebildet.
Wie die Detaildarstellung der Figur 6 weiter erkennen lässt, ist im jeweiligen Zwischenraum 9 zwischen der Kunststoffmasse 1 1 und dem Statorkörper 7 bzw. den beiden den Zwischenraum 9 in Umfangsrichtung U begrenzenden Statorzähnen 8 eine elektrische Isolation 15 aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet. Auf diese Weise kann im Falle, dass die Kunststoffmasse 1 1 aufgrund von thermischer Überlastung aufspringt oder auf andere Weise beschädigt wird, ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss der betroffenen Statorwicklung 6 mit dem Material des Statorkörpers 7 bzw. der Statorzähne 8 - typischerweise Eisen oder ein anderes elektrisch leitendes Material - vermieden werden. Als besonders kostengünstig erweist sich eine elektrische Isolation 15 aus Papier.
Im Beispiel der Figur 6 sind die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 bzgl. der radialen Richtung R radial außerhalb der Statorwicklungen 6 in der Kunst- stoffmasse 1 1 angeordnet. Der radiale Abstand des Kühlkanals 10 zur Rotationsachse D des Rotors 3 ist also größer als der Abstand der Statorwicklung 6 zur Rotationsachse D. In dem in Figur 6 gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A erstrecken sich die beiden Breitseiten 20 der Durchbrüche 40 jeweils senkrecht zur radialen Richtung R.
Die Figur 7 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 6. Bei der Maschine 1 gemäß Figur 7 ist der Kühlkanal 10 nicht in der Kunststoffmasse 1 1 , sondern im Statorkörper 7 des Stators 2 angeordnet. Wie Figur 7 erkennen lässt, sind die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 radial außerhalb des Zwischenraums 9 und bzgl. der Umfangsrichtung U zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 8a, 8b im Statorkörper 7 angeordnet. In analoger Weise zum Beispiel der Figur 6 ist der Kühlkanal 10 durch Durchbrüche 40 gebildet, die im Statorkörper 7 vorgesehen sind. Der Kühlkanal 10 kann somit im Zuge der Herstellung des Statorkörpers 7 durch Einbringen der Durchbrüche 40 - bevorzugt in Form von Bohrungen mit Hilfe eines geeigneten Bohrwerkzeugs - in den Statorkörper 7 bzw. in die den Statorkörper 7 bildenden Statorkörperplatten - gebildet werden.
Die Figur 8 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 7. Auch bei der Variante gemäß Figur 8 sind die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 im Statorkörper 7 des Stators 2 angeordnet. Im Beispiel der Figur 8 sind die im Statorkörper 7 angeordneten Durchbrüche 40 zum Zwischenraum 9 hin offen ausgebildet. Wie Figur 8 erkennen lässt, werden die Durchbrüche 40 zum Zwischenraum 9 hin und von der im Zwischenraum 9 vorgesehenen Kunststoffmasse 1 1 fluiddicht verschlossen.
Figur 9 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der Figur 8. Bei der Maschine 1 gemäß Figur 9 ist sowohl im Statorkörper 7 als auch in der Kunststoffmasse 1 1 ein Kühlkanal 10 vorgesehen. Der im Statorkörper 7 vorgesehene Kühlkanal 10 - im Folgenden auch als„radial äußerer Kühlkanal" 10a bezeichnet - ist in analoger Weise zum Beispiel der Figur 8 ausgebildet, so dass auf obige Erläuterungen zu Figur 8 verwiesen wird. Der in der Kunststoffmasse 1 1 angeordnete Kühlkanal 10 wird im Folgenden auch als„radial innerer Kühlkanal" 10b bezeichnet. Bezüglich der radialen Richtung R ist die Statorwicklung 6 also zwischen den beiden Kühlkanälen 10a, 10b angeordnet. Wie die Detaildarstellung der Figur 9 zeigt, kann der radial äußere Kühlkanal 10b durch einen Rohrkörper 16, beispielsweise aus Aluminium, gebildet sein, der einen Rohrkörperinnenraum 22 umgibt. Optional können, wie in der Detaildarstellung der Figur 9 gezeigt, am Rohrkörper 16 ein oder mehrere Trennelemente 18 ausgeformt sein, welche den Kühlkanal 10 in fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle 19 unterteilen. Auf diese Weise kann das Strömungsverhalten des Kühlmittels K im Kühlkanal 10 verbessert werden, womit ein verbesserter Wärmeübergang auf das Kühlmittel einhergeht. Außerdem wird der Rohrkörper 16 zusätzlich mechanisch ausgesteift. Im Beispiel der Figur 9 sind exemplarisch zwei solche Trennelemente 18 dargestellt, so dass sich drei Teilkühlkanäle 19 ergeben. Selbstredend ist in Varianten des Beispiels auch eine andere Anzahl an Trennelementen 18 möglich. Der Rohrkörper 16 kann als Flachrohr 17 ausgebildet sein, welches im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A zwei Breitseiten 20 und zwei Schmalseiten 21 aufweist. Eine Länge der beiden Breitseiten 20 beträgt in diesem Fall wenigstens das Vierfache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, einer Länge der beiden Schmalseiten 21 . Die Breitseiten 20 erstrecken sich senkrecht zur radialen Richtung R. Die vorangehend diskutierten Varianten gemäß den Figuren 3 bis 9 können, soweit dies sinnvoll ist, miteinander kombiniert werden.
Die Kunststoffmasse 1 1 kann auch den axial aus dem Zwischenraum 9 des Statorkörpers herausragenden Wicklungsabschnitt der Statorwicklung 6 umgeben und dabei den Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. den Kühlmittelsammlerraum 5 teilweise begrenzen, so dass die betreffende Statorwicklung 6 bzw. der betreffende Wicklungsabschnitt der Statorwicklung 6 elektrisch gegenüber dem Kühlmittel isoliert ist, wenn dieses im Betrieb der Maschine 1 durch den betreffenden Kühlkanal 10 strömt.
Zweckmäßig sind der Kühlmittelverteilerraum 4 sowie der Kühlmittelsammlerraum 5 in einer axialen Verlängerung des Statorkörpers 7 benachbart zu diesem angeordnet. Bevorzugt ragt der Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. der Kühlmittelsammlerraum 5 entlang der radialen Richtung R des Statorkörpers 7 bzw. Stators 2 nicht über diesen hinaus.
Die Statorwicklung 6 ist jeweils derart ausgebildet, dass sie im Betrieb der elektrischen Maschine 1 zumindest im Bereich innerhalb des jeweiligen Zwischenraums 9elektrisch vom Kühlmittel K und vom Statorkörper 7 des Stators 2 isoliert ist. Ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss der Statorwicklung 6 mit dem Statorkörper 7 - im Betrieb der elektrischen Maschine 1 - mit dem Kühlmittel K wird auf diese Weise verhindert. Zweckmäßig ist eine solche elektrische Isolierung der Statorwicklung 6 gegenüber dem Statorkörper 7, vorzugsweise auch gegenüber den den Zwischenraum 9 begrenzenden Statorzähnen 8, vollständig durch die Kunststoffmasse und/oder durch die - bereits oben erwähnten - zusätzliche elektrische Isolation 15 gebildet.
Zweckmäßig erstreckt sich die zusätzliche elektrische Isolation 15 innerhalb des Zwischenraums 9 über die gesamte entlang der axialen Richtung A gemessene Länge des Zwischenraums 9, so dass sie die Statorwicklung 6 vom Statorkörper 7 und bzw. von den Statorzähnen 8 isoliert.
Zweckmäßig umschließt die zusätzliche elektrische Isolation 15 die Statorwicklung 6 innerhalb des Zwischenraums 9 über mindestens die gesamte Länge des Zwischenraums 9 entlang dessen umfangsseitiger Begrenzung.
Zweckmäßig ist die Statorwicklung 6 auch elektrisch von dem als Rohrkörper 16 ausgebildeten Kühlkanal isoliert. Dabei ist die elektrische Isolierung durch die Kunststoffmasse sowie, alternativ oder zusätzlich, den zusätzliche elektrische Isolation 15 gebildet.
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Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine (1 ), insbesondere für ein Fahrzeug,
mit einem Rotor (3), der um eine Rotationsachse (D) drehbar ist, durch welche eine axiale Richtung (A) der elektrischen Maschine (1 ) definiert ist, und mit einem Stator (2), der Statorwicklungen (6) aufweist,
- mit einem Kühlmittelverteilerraum (3) und einem axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum (4), wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) zum Kühlen der Statorwicklungen (6) mittels wenigstens eines von einem Kühlmittel (K) durchströmbaren Kühlkanals (10) fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum (5) kommuniziert, wobei zumindest eine Statorwicklung (6) zur thermischen Kopplung in eine Kunststoffmasse (11 ) aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet ist,
wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) im Bereich eines ersten und/oder zweiten axialen Endabschnitts (14a, 14b) zumindest einer Statorwicklung (6), vorzugsweise in einer axiale Verlängerung des ersten und/oder zweiten Endabschnitts (14a, 14b), angeordnet ist, wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) zur thermischen Ankopplung an die zumindest eine Statorwicklung (6) wenigstens teilweise in der Kunststoffmasse (11 ) angeordnet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass,
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse (D) den ersten bzw. zweiten axialen Endabschnitt (14a, 14b) der zumindest einen Statorwicklung (6) U- förmig oder C-förmig umgibt.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) in dem Längsschnitt entlang der axialen Richtung (A) eine U-förmige oder C- förmige geometrische Formgebung besitzt.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass,
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) sowohl radial außen als auch radial innen am ersten bzw. zweiten Endabschnitt (14a, 14b) der zumindest einen Statörwicklung (6) angeordnet ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass,
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse (D) des Rotors (3) eine ringförmige geometrische Formgebung besitzt.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kunststoffmasse (11 ) den Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder den Kühlmittelsammlerraum (5) zumindest teilweise begrenzt.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) durch einen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in der Kunststoffmasse (11 ) ausgebildeten Hohlraum (41 a, 41 b) gebildet ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
auch der zumindest eine Kühlkanal (10) in die zumindest eine Kunststoffmasse (11 ) aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet ist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (2) sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckende und entlang einer Umfangsrichtung (U) des Rotors (3) beabstandet zueinander angeord- ι nete Statorzähne (8) besitzt, welche die Statorwicklungen (6) tragen, wobei die Kunststoffmasse (11 ) mit dem zumindest einen Kühlkanal (10) und mit der zumindest einen Statorwicklung (6) in einem Zwischenraum (9) angeordnet ist, der zwischen zwei in der Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8) ausgebildet ist.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Zwischenraum (9) einen ersten Teilraum (9c), in welchem die zumindest eine Statorwicklung (6) angeordnet ist, und einen zweiten Teilraum (9d), in welchem der zumindest eine Kühlkanal (10) angeordnet ist, umfasst, zwischen den beiden Teilräumen (9c, 9d) eine Positionierhilfe (27) angeordnet ist, mittels welcher der zumindest eine Kühlkanal (10) im zweiten Teilraum (9d) positioniert ist.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Positionierhilfe (27) zwei Vorsprünge (28a, 28b) umfasst, die an zwei in der Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8a, 8b) ausgebildet sind,
die beiden Vorsprünge (28a, 28b) einander in der Umfangsrichtung (U) zugewandt sind und zur Positionierung des Kühlkanals (10) in den Zwischenraum (9) hineinragen.
12. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in zumindest einem Zwischenraum (9) die Kunststoffmasse (11 ) aus einem einzigen Kunststoff(material) besteht,
in dem Zwischenraum (9) eine zusätzliche elektrische Isolation (15) aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet ist.
I
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zusätzliche elektrische Isolation (15) zwischen der Statorwicklung (6) und dem Statorzahn (8), vorzugsweise zwischen der Kunststoff masse (11 ) und dem Statorzahn (8), angeordnet ist.
14. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrisch isolierende Kunststoff einen Duroplasten umfasst oder ein Duroplast ist, und/oder dass
der elektrisch isolierende Kunststoff einen Thermoplasten umfasst oder ein Thermoplast ist.
15. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in zumindest einem, vorzugsweise in jedem, Zwischenraum (9) zwischen zwei jeweils in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8a, 8b) zumindest ein Kühlkanal (10) mit darin angeordneter Kunststoffmasse (11 ) vorgesehen ist.
16. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühlkanal (10) radial außerhalb und/oder radial innerhalb der jeweiligen Statorwicklung (6) im Zwischenraum (9) angeordnet ist.
17. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kühlkanal (10) als Rohrkörper (16) ausgebildet ist, der einen Rohrkörperinnenraum (22) umgibt,
wobei am Rohrkörper (16) wenigstens ein Trennelement (18) ausgeformt ist, welühes den Rohrkörperinnenraum (22) in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle (19) unterteilt.
18. Elektrische Maschine nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrkörper (16) als Flachrohr (17) mit zwei Breitseiten (20) und zwei Schmalseiten (21 ) ausgebildet ist.
19. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrkörper (16) als Flachrohr (17) ausgebildet ist,
wobei sich in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) zumindest eine Breitseite (20) des Flachrohrs (17) im Wesentlichen senkrecht zur radialen Richtung (R) erstreckt.
20. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kühlkanal (10) vollständig in der Kunststoffmasse (11 ) angeordnet ist.
21. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (2) einen ringförmigen Statorkörper (7) umfasst, vom Statorkörper (7) sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckende und entlang einer Umfangsrichtung (U) beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne (8) abstehen, welche die Statorwicklungen (6) tragen,
wobei zumindest eine Kunststoffmasse (11 ) mit dem zumindest einen Kühlkanal (10) und mit der zumindest einen Statorwicklung (6) in einem Zwischenraum (9) angeordnet ist, der zwischen zwei in der Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8) ausgebildet ist. i
22. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kühlkanal (10) durch wenigstens einen, vorzugsweise ' durch mehrere, in der Kunststoffmasse (11 )-vorgesehene(n) und von dem Kühlmittel (K) durchströmbaren Durchbruch/Durchbrüche (40) gebildet ist.
23. Elektrische Maschine nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Durchbruch (40) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) die Geometrie eines Rechtecks mit zwei Breitseiten (20) und zwei Schmalseiten (21 ) aufweist.
24. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Kühlkanal (10) im Statorkörper (7) angeordnet und durch wenigstens einen, von dem Kühlmittel (K) durchströmbaren Durchbruch (40) gebildet ist.
25. Elektrische Maschine nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
der den Kühlkanal (10) bildende Durchbruch (40) zum Zwischenraum (9) hin offen ausgebildet ist und von der im Zwischenraum (9) angeordneten Kunst- stoffmasse (11 ) fluiddicht verschlossen ist.
26. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Kühlkanal (10, 10b) in der Kunststoff masse (11 ) und zumindest ein Kühlkanal (10, 10a) im Statorkörper (7) vorgesehen ist.
27. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass,
der Stator (2) entlang der axialeniRichtung (A) zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerschild (25a, 25b) angeordnet ist, die sich axial gegenüberliegen,
wobei ein Teil des Kühlmittelverteilerraums (4) im ersten Lagerschild (25a) angeordnet ist und/oder ein Teil des Kühlmittelsammlerraums (5) im zweiten Lagerschild (25b) angeordnet ist,
wobei die beiden Lagerschilde (25a, 25b) vorzugsweise als separate Bauteile ausgebildet sind, welche den Kühlmittelverteilerraum (4) bzw. den Kühlmittelsammlerraum (5) zumindest teilweise begrenzen.
28. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
im ersten Lagerschild (25a) eine Kühlmittelzuführung (35) ausgebildet ist, welche den Kühlmittelverteilerraum (4) fluidisch mit einem außen, vorzugsweise stirnseitig, am ersten Lagerschild (25a) vorgesehenen Kühlmitteleinlass (33) verbindet,
wobei vorzugsweise die Kühlmittelzuführung (35) thermisch mit einem im ersten Lagerschild (25a) vorgesehenen ersten Wellenlager (32a) zur drehbaren Lagerung des Stators (2) verbunden ist, und/oder dass
im zweiten Lagerschild (25b) eine Kühlmittelabführung (36) ausgebildet ist, welche den Kühlmittelsammlerraum (5) fluidisch mit einem außen, vorzugsweise stirnseitig, am zweiten Lagerschild (25b) vorgesehenen Kühlmittelaus- lass (34) verbindet, wobei vorzugsweise die Kühlmittelabführung (36) thermisch mit einem im zweiten Lagerschild (25b) vorgesehenen zweiten Wellenlager (33a) zur drehbaren Lagerung des Stators (2) verbunden ist.
29. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kunststoffmasse (11 ) eine Spritzgussmasse aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff ist.
30. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kunststoff masse einstückig ausgebildet ist. -·
31. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kunststoffmasse (11 ) zumindest einen axial aus dem Zwischenraum (9) herausragenden Wicklungsabschnitt der Statorwicklung (6) zumindest teilweise umgibt und dabei den Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder den Kühlmittelsammlerraum (5) teilweise begrenzt, so dieser Wicklungsabschnitt im Betrieb der Maschine (1 ) elektrisch gegenüber dem Kühlmittel (K) isoliert ist.
32. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelverteilerraum (4) mittels einer Mehrzahl von Kühlkanälen (10) fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum (5) kommuniziert.
33. Elektrische Maschine nach Anspruch 32,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mehrzahl von Kühlkanälen (10) sich zueinander beabstandet entlang der axialen Richtung (A) erstrecken.
34. Elektrische Maschine nach Anspruch 32 oder 33,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlkanäle (10) entlang einer Umfangsrichtung (U) des Stators (2) im Abstand zueinander angeordnet sind.
35. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder Kühlmittelsammlerraum (5) ausschließlich in einer axialen Verlängerung des Statorkörpers (7) oder Stators (2) benachbart zu diesem angeordnet ist und sich vorzugsweise entlang einer radialen Richtung (R) des Statorkörpers (7) bzw. Stators (2) nicht über diesen hinaus ragt.'
36. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Statorwicklung (6) derart ausgebildet ist, dass sie im Betrieb der elektrischen Maschine (1 ) zumindest im Bereich innerhalb des jeweiligen Zwischenraums (9) elektrisch vom Kühlmittel (K) und vom Statorkörper (7) isoliert ist.
37. Elektrische Maschine nach Anspruch 36,
dadurch gekennzeichnet, dass
diese elektrische Isolierung der zumindest einen Statorwicklung (6) vom Statorkörper (7), vorzugsweise auch von den den Zwischenraum (9) begrenzenden Statorzähnen (8), Bevorzugt vollständig durch die Kunststoffmasse (11 ) und/oder durch die zusätzlichen elektrische Isolation (15) gebildet ist.
38. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 7 bis 37,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die zusätzliche elektrische Isolation (15) innerhalb des Zwischenraums über die gesamte entlang der axialen Richtung (A) gemessene Länge der Zwischenraums erstreckt, so dass sie die Statorwicklung (6) vom Statorkörper (7) und von den den jeweiligen Zwischenraum (9) begrenzenden Statorzähnen (8) isoliert.
39. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 38,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zusätzliche elektrische Isolation (15) die Statorwicklung (6) innerhalb des Zwischenraums (9) über mindestens die gesamte Länge des Zwischenraums (6) entlang dessen Umfang umschließt. ι
40. Elektrische Maschine nach Anspruch 38 oder 39, wenn rückbezogen auf Anspruch 17, ■'->
dadurch gekennzeichnet, dass
dass die zumindest eine Statorwicklung (6) durch die Kunststoffmasse (1 ) und/oder die zusätzliche Isolation (15) elektrisch von dem als Rohrkörper (16) ausgebildeten Kühlkanal (10) isoliert ist.
41. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (2) einen, vorzugsweise ringförmigen, Statorkörper (7) umfasst, die Kunststoffmasse (11 ) aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff auf einer Außenumfangsseite (30) des Statorkörpers (7) angeordnet ist und vorzugsweise auf dieser Außenumfangsseite (30) eine Außenbeschichtung (11.1 ) ausbildet.
42. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Statorwicklungen (6) Teil einer verteilten Wicklung sind.
43. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ309032B6 (cs) * 2020-10-22 2021-12-08 Jan Manoch Elektromotor
CN114079353A (zh) * 2020-08-14 2022-02-22 保时捷股份公司 具有电动机器和逆变器的动力传动系、机动车辆

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017210785A1 (de) * 2017-06-27 2018-12-27 Mahle International Gmbh Elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug
GB2586989B (en) * 2019-09-11 2022-07-27 Rolls Royce Plc Electric Machines
FR3112909B1 (fr) * 2020-07-23 2022-08-12 Erneo Machine électrique à bobinage torique refroidie par un liquide caloporteur
CN112697630B (zh) * 2020-12-18 2023-06-06 西安中车永电捷力风能有限公司 一种发电机定子局部冷热冲击装置
DE102021107454B4 (de) * 2021-03-25 2023-02-02 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Statoreinrichtung für eine elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung
WO2023074571A1 (ja) * 2021-10-27 2023-05-04 住友ベークライト株式会社 ステータ及び構造体
DE102022134483A1 (de) 2022-12-22 2023-04-13 Daimler Truck AG Verfahren zum Einbringen eines Kühlkanals in den Stator

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960803A (en) * 1973-06-22 1976-06-01 Westinghouse Electric Corporation Flexible nontacky prepreg for bonding coils in high voltage devices and method of making said prepreg
US5214325A (en) 1990-12-20 1993-05-25 General Electric Company Methods and apparatus for ventilating electric machines
FR2788385A1 (fr) * 1999-01-13 2000-07-13 Mitsubishi Electric Corp Alternateur sans balais pour vehicule
WO2005004309A1 (de) * 2003-07-01 2005-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Elektromotor für einen antrieb eines fahrzeugs, insbesondere bahnantriebe, sowie einen antrieb mit einem solchen elektromotor
JP2005354821A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Honda Motor Co Ltd モータ
US20080042498A1 (en) * 2006-06-27 2008-02-21 Alexander Beer Method for manufacturing an electric machine and electric machine manufactured according to said method
US20120001503A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Rong-Jong Owng Electric motor having heat pipes
US20140265662A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Baldor Electric Company Micro-Channel Heat Exchanger Integrated Into Stator Core of Electrical Machine
DE102013223059A1 (de) * 2013-11-13 2015-05-13 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit vergossenem Wickelkopf

Family Cites Families (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2390130A (en) * 1943-06-04 1945-12-04 Sigmund Corp Cooling means for dynamoelectric machines
JPS5035284A (de) 1973-07-24 1975-04-03
JPS577875U (de) * 1980-06-13 1982-01-16
US5065064A (en) 1990-05-31 1991-11-12 General Electric Company Rotor slot insulation in rotors with subslots
JPH0425456U (de) * 1990-06-22 1992-02-28
JPH0539178U (ja) * 1991-10-21 1993-05-25 三菱電機株式会社 回転電機の固定子
AU3052697A (en) * 1996-05-29 1998-01-05 Asea Brown Boveri Ab Rotary electric machine with axial cooling
DE10115186A1 (de) * 2001-03-27 2002-10-24 Rexroth Indramat Gmbh Gekühltes Primärteil oder Sekundärteil eines Elektromotors
ES2319392T3 (es) 2001-04-20 2009-05-07 Converteam Ltd Refrigeracion de un arrollamiento de entrehierro de maquinas electricas.
JP2003070199A (ja) * 2001-08-27 2003-03-07 Hitachi Ltd モータまたは発電機及びその製造方法
US6870292B2 (en) * 2001-11-28 2005-03-22 Nissan Motor Co., Ltd. Stator for motor
EP1490946A1 (de) * 2002-04-01 2004-12-29 Nissan Motor Company, Limited Stator-kühlungsanordnung für einen mehrschicht-elektromotor mit mehreren achswellen
JP4496710B2 (ja) 2003-03-27 2010-07-07 日産自動車株式会社 回転電機の冷却構造
US7538457B2 (en) * 2006-01-27 2009-05-26 General Motors Corporation Electric motor assemblies with coolant flow for concentrated windings
DE102006029803A1 (de) * 2006-06-27 2008-01-03 Salwit Agrarenergie Gmbh Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Maschine sowie elektrische Maschine, hergestellt nach diesem Verfahren
US7705495B2 (en) 2006-11-17 2010-04-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Cooling system for an electric motor
JP5469873B2 (ja) * 2008-03-11 2014-04-16 株式会社日立製作所 回転電機
ES2402667T5 (es) * 2008-04-19 2016-06-28 Grundfos Management A/S Componente de carcasa de estator para un motor encapsulado hermético
IT1392107B1 (it) * 2008-11-28 2012-02-09 Lucchi Parte statorica di macchina elettrica a flusso assiale con sistema di raffreddamento a liquido.
DE102008061450A1 (de) * 2008-12-10 2010-06-17 Linde Material Handling Gmbh Elektrische Maschine
CN201393142Y (zh) 2009-03-10 2010-01-27 武汉唯特特种电机有限公司 一种液冷电机
EP2320540A1 (de) * 2009-11-05 2011-05-11 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur Kühlung einer elektrischen Maschine
JP2011234433A (ja) 2010-04-23 2011-11-17 Ihi Corp モータの冷却構造
SE534838C2 (sv) * 2010-05-21 2012-01-17 Bae Systems Haegglunds Ab Kylanordning för elmotor
US8508085B2 (en) * 2010-10-04 2013-08-13 Remy Technologies, Llc Internal cooling of stator assembly in an electric machine
US8970073B2 (en) * 2010-10-19 2015-03-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooling structure for rotary electric machine
EP2523312B1 (de) 2011-05-12 2018-11-28 Siemens Aktiengesellschaft Statoranordnung
JP2013179746A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Daikin Ind Ltd 回転電気機械および電気車両
EP2645544B1 (de) * 2012-03-28 2020-10-07 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit effizienter Innenkühlung
DK201270179A (en) * 2012-04-11 2013-10-11 Envision Energy Denmark Aps Wind turbine with improved cooling
US10770953B2 (en) * 2013-04-03 2020-09-08 Lcdrives Corp. Liquid cooled stator for high efficiency machine
CN203352307U (zh) 2013-05-17 2013-12-18 曹宇轩 一种电机定子铁心的结构及电机定子的冷却装置
JP6107523B2 (ja) 2013-08-02 2017-04-05 マツダ株式会社 回転電機
JP6049566B2 (ja) * 2013-08-08 2016-12-21 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機
DE102013226851A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Rotatorische dynamoelektrische Maschine mit einem Kühlsystem
EP2933902B1 (de) * 2014-04-17 2016-06-01 Siemens Aktiengesellschaft Entwärmung einer elektrischen Maschine
CN105464996B (zh) * 2014-08-15 2019-06-11 德昌电机(深圳)有限公司 电动液泵
KR20160046581A (ko) * 2014-10-21 2016-04-29 주식회사 동희홀딩스 스테이터 냉각유로방식 전동기
FR3036882B1 (fr) * 2015-05-28 2018-08-10 Alstom Transport Technologies Stator comprenant un radiateur integre
US9847702B2 (en) * 2015-06-08 2017-12-19 General Electric Company In-situ method for sealing fluid cooled conduits for a generator

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3960803A (en) * 1973-06-22 1976-06-01 Westinghouse Electric Corporation Flexible nontacky prepreg for bonding coils in high voltage devices and method of making said prepreg
US5214325A (en) 1990-12-20 1993-05-25 General Electric Company Methods and apparatus for ventilating electric machines
FR2788385A1 (fr) * 1999-01-13 2000-07-13 Mitsubishi Electric Corp Alternateur sans balais pour vehicule
WO2005004309A1 (de) * 2003-07-01 2005-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Elektromotor für einen antrieb eines fahrzeugs, insbesondere bahnantriebe, sowie einen antrieb mit einem solchen elektromotor
JP2005354821A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Honda Motor Co Ltd モータ
US20080042498A1 (en) * 2006-06-27 2008-02-21 Alexander Beer Method for manufacturing an electric machine and electric machine manufactured according to said method
US20120001503A1 (en) * 2010-07-01 2012-01-05 Rong-Jong Owng Electric motor having heat pipes
US20140265662A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-18 Baldor Electric Company Micro-Channel Heat Exchanger Integrated Into Stator Core of Electrical Machine
DE102013223059A1 (de) * 2013-11-13 2015-05-13 Robert Bosch Gmbh Elektrische Maschine mit vergossenem Wickelkopf

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114079353A (zh) * 2020-08-14 2022-02-22 保时捷股份公司 具有电动机器和逆变器的动力传动系、机动车辆
CZ309032B6 (cs) * 2020-10-22 2021-12-08 Jan Manoch Elektromotor

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