WO2021099190A1 - Cooling system and component for an electric machine with hollow-conductor cooling - Google Patents

Cooling system and component for an electric machine with hollow-conductor cooling Download PDF

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WO2021099190A1
WO2021099190A1 PCT/EP2020/081720 EP2020081720W WO2021099190A1 WO 2021099190 A1 WO2021099190 A1 WO 2021099190A1 EP 2020081720 W EP2020081720 W EP 2020081720W WO 2021099190 A1 WO2021099190 A1 WO 2021099190A1
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waveguide
coolant
cooling system
connection element
component
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PCT/EP2020/081720
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Markus KLÖPZIG
Klaus Schleicher
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K3/22Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors consisting of hollow conductors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator
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    • H02K9/193Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil with provision for replenishing the cooling medium; with means for preventing leakage of the cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a cooling system for a component of an electrical machine with a waveguide which is part of a winding of the electrical machine and which is designed to allow a liquid coolant to flow through it.
  • the invention also relates to a construction part for an electrical machine with such a cooling system.
  • a component can be, for example, a stator or a rotor of the electrical machine.
  • a large part of the heat loss in such components is generated as Joule heat by the current flow in the conductor segments of the respective winding.
  • the windings according to the prior art are mostly indirectly coupled to a cooling system.
  • the winding is cooled in that the winding is indirectly coupled to a coolant by other elements of the component, in particular a yoke and / or conductor insulation and / or a housing wall of the machine.
  • the coolant can be, for example, cooling water or a cooling oil.
  • the turned conductor be at least partially designed as a waveguide in order to be able to lead coolant in its interior, whereby the conductor can come into direct contact with the coolant without additional thermal coupling elements.
  • each individual waveguide can be connected to a coolant inflow line and a coolant outflow line via two separate electrically insulating hose connectors. This large number of hose connectors takes up a lot of space and causes high manufacturing costs. In addition, such hose connectors are relatively maintenance-intensive.
  • the fluid-tight encapsulation of such a commondemit telhunt has proven to be relatively expensive in terms of apparatus.
  • the reliable electrical insulation of the individual waveguides fed from the common coolant chamber can be problematic.
  • the object of the present invention is therefore to specify a cooling system which overcomes the disadvantages mentioned.
  • a cooling system is to be made available which is based on waveguide cooling, the fluid-tight encapsulation in the area of the connection of the coolant line to the waveguide being simplified compared to the prior art.
  • a fluid-tight encapsulation of the coolant connection that is as reliable as possible should nevertheless be ensured.
  • a comparatively compact structure for the coolant connection is to be implemented in particular.
  • Another object is to specify a component for an electrical machine with such a cooling system.
  • the cooling system according to the invention is a cooling system for a component of an electrical machine, the machine (and accordingly also the component) having a central machine axis A.
  • the cooling system comprises at least one waveguide which forms a current-carrying (ie energized or energizable) part of a winding of the electrical machine and which is designed to have a liquid coolant flowing through it.
  • the waveguide has an opening in at least one first axial end region for introducing and / or discharging coolant.
  • the cooling system further comprises a connection element which has an internal coolant chamber which is defined by a boundary wall of the connection element.
  • connection element (and in particular its boundary wall) has a first opening which encloses the at least one waveguide in its first axial end region. Furthermore, the connection element (and in particular its boundary wall) has a second opening which is designed for introducing and / or discharging coolant into the internal coolant chamber.
  • the connection element (and in particular its boundary wall) is in such a way with encapsulated in a potting compound so that the transition area, which extends from the waveguide over the inner seal to the boundary wall, is completely covered by the potting compound towards the outside environment.
  • the component of the electrical machine can in particular be a rotor or a stator for such an electrical machine. Alternatively, however, it can also be a transformer winding, for example, in which case a transformer is also understood to be an electrical machine in the broader sense. It is essential that the component has a winding which can be cooled with the cooling system according to the invention based on the principle of waveguide cooling.
  • the waveguide thus fulfills a double function and serves, on the one hand, to introduce coolant into the area of the winding and, on the other hand, fulfills the function of a current-carrying conductor, which is also electrically part of the superordinate winding of the machine.
  • connection element thus acts as a type of adapter between the waveguide and a coolant supply line or a coolant discharge line.
  • the connection element described here comprises above all the internal coolant chamber, the boundary wall and the openings described.
  • the potting compound should not be viewed as part of the connection element, but rather it envelops it.
  • the first opening of the connection element serves to convey the fluidic coupling between the inner part of the Hohllei age and the coolant chamber of the connection element.
  • an axial end region of the waveguide can protrude through this first opening into the coolant chamber of the connection element.
  • Clarification should be mentioned that the described "axial end region" of the waveguide does not necessarily have to be an end piece of this conductor from an electrical point of view. It is only essential that it is a region of the waveguide which is geometrically located at an axial end of the winding and in which chem an opening for introducing and / or discharging coolant is expediently located in the waveguide or out of the waveguide.
  • Such an end region can, for example, either actually be an end piece of the hollow conductor or it can also be one
  • An opening can be provided in the area of this bending point, as is described, for example, in DE 102017204472 A1 for the hairpin-shaped conductor there.
  • the second opening of the connection element serves to convey the fluidic coupling between the coolant chamber of the connection element and a superordinate coolant supply line or a coolant discharge line.
  • the transition from the waveguide to the connection element is reliably encapsulated fluidically against the external environment.
  • This reliable encapsulation is achieved by the casting compound, which completely envelops at least the transition area between the waveguide and the connection element.
  • the boundary wall should be sealed against the at least one waveguide via a circumferential inner seal.
  • This seal should be “circumferential” in the sense that it closes the waveguide in a ring against the boundary wall. seals that surrounds the waveguide in the area of the first opening.
  • the term “inner seal” refers to the fact that it is additionally covered by the potting compound from the outside environment.
  • the function of the inner seal is to seal the interior of the connection element during the production of the cooling system (in particular during the potting step For this purpose, only a temporary fluid-tight seal of the transition between the boundary wall and the waveguide needs to be achieved by means of the inner seal.
  • the transition from the waveguide to the boundary wall of the connection element is essentially sealed by the potting compound so that it
  • the tightness of the inner seal then no longer matters.
  • the tightness in the area of this inner seal must therefore only be guaranteed during the casting with the potting compound.
  • the tightness only has to be given with respect to the potting compound and, for example, not compared to other, especially low-viscosity liquids or even gases.
  • the requirements for the tightness and the stability of this inner seal are relatively low, which significantly simplifies its design compared to the prior art.
  • Another advantage of the invention can be seen in the fact that with this embodiment a particularly long-term stable, fluid-tight encapsulation can be achieved in a relatively simple manner.
  • the long-term stability of the structure described is primarily about the stability of the interface between the material of the boundary wall and the potting compound. These two materials can be selected relatively free of other boundary conditions, so that a suitable material pairing can be selected, particularly with regard to the long-term stability of this interface.
  • no long-term stable seal against a metallic Lei termaterial is necessary, which is much more difficult to achieve with conventional sealants and potting compounds than one Sealing against electrically non-conductive materials.
  • the present invention can therefore also be used to implement a particularly long-term stable and thus low-maintenance seal in the end region of the waveguide.
  • the component according to the invention is designed as a component for an elec tric machine.
  • the component comprises an electrical winding and a cooling system according to the invention.
  • the waveguide described above is in particular part of the cooling system (since it enables the winding to be cooled directly) and a part of the electrical winding that is energized.
  • the advantages of the construction according to the invention result in a similar way to the advantages of the cooling system according to the invention described above.
  • the boundary wall can be formed from a material which is different from the material of the at least one waveguide.
  • the potting compound does not have to be optimized for mapping against the typically metallic material of the waveguide.
  • the boundary wall can be formed from a non-metallic material. The sealing by means of a potting compound against a non-metallic material is generally much easier to implement.
  • the waveguide can in particular have a metallic material, for example copper and / or an alloy containing copper.
  • the material of the boundary wall and the material of the waveguide can particularly advantageously have different coefficients of thermal expansion.
  • the thermal expansion coefficient of the casting compound is adapted to the thermal expansion coefficient of the boundary wall. This is comparatively easy to achieve, especially for a non-metallic material of the boundary wall.
  • the thermal expansion coefficients between the casting compound and the boundary wall By adapting the thermal expansion coefficients between the casting compound and the boundary wall, the formation of cracks in the area of the corresponding interface can be avoided or at least reduced particularly effectively.
  • the long-term stability and / or the fluid tightness for the sealing compound / boundary wall interface is greater than for the sealing compound / waveguide interface.
  • the impermeability and stability of the first-mentioned interface are particularly important.
  • the winding of the electrical machine can generally comprise a plurality of waveguides.
  • This plurality of waveguides can form a distributed winding, for example.
  • individual waveguides can be electrically connected to one another in their axial end regions.
  • all other waveguides which are not specifically connected to one another should expediently be electrically insulated from one another.
  • the mate rial of the boundary wall is an electrically non-conductive mate rial.
  • the boundary wall is formed from an electrically lei border material. This can be the case, for example, when the at least one waveguide is not energized.
  • one or more such non-energized waveguides can be used in an (otherwise energized) winding be interspersed in order to enable effective cooling of the winding.
  • the waveguide is completely encapsulated with the potting compound in such a way that there is no exposed interface between the waveguide and potting compound which can come into contact with the external environment.
  • This embodiment is particularly advantageous because a long-term stable, tight boundary surface between a metallic conductor and a potting compound is much more difficult to achieve than between a potting compound and a freely selectable material. It is therefore particularly preferred if the outwardly open boundary surfaces of the fluid-tight encapsulation are in particular only boundary surfaces between the potting compound and the boundary wall.
  • an interface between the waveguide and the potting compound should only exist if it does not continue anywhere to the external environment. It should therefore be closed in itself and should at most merge into an interface between the casting compound and the boundary wall.
  • the waveguide is then completely encapsulated with the potting compound towards the outer environment.
  • the waveguide can then be enclosed by the potting compound in its entire axially inner area, so that at most its axial end areas are connected to corresponding connection elements and are thus also encapsulated. These connections are in turn sealed by the potting compound, as described above.
  • connection element is completely encapsulated with the potting compound in such a way that the boundary wall can only come into contact with the external environment in the area of the second opening.
  • This embodiment leads to a particularly high fluid tightness in the area of the connection element, since the interface between the boundary wall and potting means, over which a potential leak could extend between the first opening and the external environment, is particularly long here.
  • the boundary wall is therefore encapsulated from the outside environment by means of the potting compound over all except in the area of the second opening.
  • the inner seal can be implemented by a separate sealing element which is arranged between the waveguide and the boundary wall of the connection element.
  • a separate sealing element can be implemented by an O-ring.
  • it can be a solid sealing ring.
  • it can also be a ring-shaped adhesive seal, in which case the adhesive then forms the separate you telement.
  • the material of such an additional sealing element can be an elastic plastic, in particular an elastomer, or comprise such a material.
  • the sealing element can be made of rubber.
  • the inner seal can generally also be implemented without an additional sealing element.
  • the waveguide can be temporarily sealed against the material of the boundary wall via a press seal.
  • the waveguide is in direct contact with the inner seal.
  • This embodiment variant is particularly advantageous when only a single waveguide is connected to the connection element via the first opening.
  • the waveguide is at least in a partial area in indirect contact with the inner seal in such a way that an additional connecting element provides the contact between the waveguide and the inner seal.
  • This embodiment variant is particularly advantageous when several waveguides are coupled to the connection element via a common first opening. Several waveguides can therefore protrude through the same first opening into the connection element and there can be fluidically connected to the coolant chamber.
  • the connecting element described can simultaneously fulfill the function of an electrical connecting element which provides an electrical connection between two or more waveguides.
  • two waveguides can be electrically connected to each other in this way, which form forward and return conductors of a common turn of the winding.
  • the connecting element described can also only be present in a partial area of the connection point between the waveguide and the inner seal.
  • the connecting element can also enclose the waveguide in such a way that the contact between the waveguide and the inner seal is only mediated via this connecting element. This is mainly especially the case with a ring-shaped enveloping connecting element.
  • the connection element can have a plurality of first openings which each enclose one or more waveguides in their axial end regions.
  • the advantage of this embodiment is that a plurality of waveguides can be fluidically coupled to a coolant inflow line or a coolant outflow line in a particularly simple manner.
  • several waveguides of a distributed winding can be fluidically contacted, although a comparatively simple and robust structure can still be used.
  • One or more waveguides of the winding can thus protrude into each of the first openings.
  • the individual first openings of the superordinate connection element can particularly advantageously be distributed over different circumferential positions of the component.
  • the waveguides of several grooves of the component distributed over the circumference can be coupled to a coolant inflow line or coolant outflow line via the same connection element.
  • a single second opening is particularly advantageous. This single second opening can therefore serve to feed coolant into a plurality of waveguides or to discharge coolant from a plurality of waveguides.
  • connection element is designed in a ring shape or has the shape of a ring segment.
  • the inner coolant chamber of the connection element can form an annular or ring segment-shaped inner coolant channel.
  • This coolant channel can have a plurality of first openings which are distributed over a plurality of circumferential positions of the machine.
  • the material of the boundary wall can be a plastic. It can particularly advantageously be an organic polymer material, in particular a thermoplastic. Such a thermoplastic can be a filled thermoplastic, for example. Glass fiber material is particularly preferred as a filler material, for example in order to be able to set desired thermal properties.
  • the choice of a plastic material advantageously enables a particularly simple production of complex shapes of the boundary wall. Shaping by injection molding or by an additive manufacturing process can be used particularly advantageously.
  • the material of the potting compound can generally advantageously be a polymer or comprise such a material.
  • Temperature-resistant casting resins such as epoxy resins or polyurethanes, are particularly advantageous here.
  • Such a casting resin can preferably be temperature-resistant in the cured state corresponding to thermal class F, which corresponds to a maximum permissible continuous temperature of 155 ° C.
  • thermal class H which corresponds to a maximum permissible continuous temperature of 180 ° C.
  • this can be a closed cooling system with a closed coolant circuit.
  • the advantages of the invention with regard to permanent fluid-tight encapsulation are particularly effective in such a closed cooling system.
  • embodiments with open coolant systems should in principle also be encompassed by the invention.
  • this can be formed out as a stator of the electrical machine.
  • the coupling of the connection element described to an over- orderly coolant inflow line or coolant outflow line is particularly easy to implement.
  • the winding to be cooled is then a stator winding.
  • the component can also be, for example, a rotor of an electrical machine.
  • the winding to be cooled is then a rotor winding.
  • Methods are also known from the prior art for cooling such rotor windings to circulate the coolant used in particular in a closed coolant circuit in the rotating system or to transfer it between the rotating system and the stationary system.
  • the component can also be a component of an electrical machine, for example a transformer winding of a transformer.
  • the advantages of the invention in connection with the cooling of the winding come into play.
  • the winding can comprise both one or more waveguides and one or more solid conductors.
  • the winding can be composed of different conductors.
  • the number of waveguides can be less than the total number of conductors required for the winding. This reduces the number of inflow points or outflow points required for the coolant.
  • the expenditure on equipment for the fluidic coupling of the individual waveguides can be reduced even further compared to a winding that is composed exclusively of waveguides.
  • effective direct cooling of the winding can still be implemented.
  • the maximum number of waveguides corresponds to twice the number of turns, which results in a correspondingly high number of fluidic connection points. This maximum number is given in particular when the forward conductor and the return conductor of each turn are each formed by simple hollow conductor bars.
  • the maximum number of waveguides corresponds exactly to the number of turns.
  • the component can have at least one first connection element which is designed as an inflow chamber for the coolant.
  • the component can have at least one second connection element, which is designed as an outflow chamber for the coolant.
  • the first connection element thus serves in particular to fluidically connect the at least one waveguide to a superordinate coolant inflow line.
  • the second connection element is used accordingly to fluidically connect the at least one waveguide to an above-ordered coolant outflow line.
  • the at least one inflow chamber and the least one outflow chamber can be arranged in part on the same axial side of the construction.
  • the shortest length of a waveguide corresponds exactly to the length of a turn.
  • the waveguide can then be particularly advantageously designed in the shape of a hair needle.
  • One advantage of this first variant is, for example, that one axial side of the component can remain free of coolant connections. A particularly compact structure of the component can thus be advantageous will be realized.
  • This variant is particularly advantageous for electrical machines with a short axial length, because then only minor problems with hydraulic pressure losses occur within the waveguide.
  • the at least one inflow chamber and the at least one outflow chamber can be arranged on opposite axial sides of the component.
  • the shortest possible length of a waveguide corresponds to only half a turn. This means that even shorter waveguide lengths and thus lower hydraulic pressure losses can be achieved.
  • simple waveguide rods are therefore advantageously used for each forward conductor or return conductor of the winding.
  • This second version is to be preferred for machines with a somewhat larger axial length, in which hydraulic pressure losses play a greater role.
  • the component can be composed of a number s of segments.
  • the component can have a plurality n of connection elements, where n is either equal to 2-s or an integral multiple of 2-s.
  • n is either equal to 2-s or an integral multiple of 2-s.
  • the number s can be a plurality of segments, so that a real segmented component is present.
  • it can be a stator or rotor of an electrical machine segmented in the circumferential direction.
  • the number s can also be 1, so that it can in particular be a one-piece “complete stator” or “complete rotor” of an electrical machine.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view for part of a cooling system according to a first example of the invention
  • FIG. 2 shows a somewhat larger section of a similar one
  • Figure 3 shows a section of a cooling system according to a third example of the invention and Figures 4 and 5 show two axial longitudinal sections of subregions of electrical.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration for a partial area of a cooling system 1 of an electrical machine according to a first exemplary embodiment of the invention.
  • the cutting plane comprises on the one hand the axial direction a (which runs parallel to the machine axis) and a second direction r.
  • This second direction r can in principle either be a radial direction of the machine or a circumferential direction of the machine. Both geometric variants with regard to the arrangement of the elements shown here are therefore possible.
  • the sectional plane of FIG. 3 lies at a certain radial distance from the machine axis.
  • the cooling system 1 is used here as a cooling system for a stator of an electrical machine.
  • This stator comprises a stator winding, of which only two individual conductor sections are shown here as a representative, namely parts of two rod-shaped waveguides 3. Only a small portion of this waveguide is shown here, namely a first axial end region 3a. These two waveguides are guided parallel to one another in the axial end region 3a. Both have an internal cavity with an opening 4 for introducing and / or discharging coolant. The ones in the section of the Openings 4 shown in FIG. 1 are both used for feeding coolant into the waveguide. At the opposite ends of these waveguides, however, there are corresponding de, not shown here openings for discharging coolant.
  • connection element 5 In order to fluidically connect the two waveguides 3 to a coolant supply of the cooling system 1, the two illustrated axial end regions 3 a are coupled to a connection element 5.
  • This connection element 5 has an internal coolant chamber 6, from which a liquid coolant can be fed into the two waveguides 3. This is done via a first opening 5a of the connection element, which jointly encloses the two waveguides in the axial end regions.
  • the coolant is fed into the internal coolant chamber 6 again through a second opening 5b of the connection element 5, which can be connected to a superordinate coolant inflow line, not shown here.
  • the direction of flow of the coolant is illustrated here by arrow 12.
  • the internal coolant chamber 6 of the connection element 5 is defined by a boundary wall 7.
  • This limita- tion wall is formed, for example, from an electrically non-conductive material and in particular from plastic. In this way, unwanted electrical shorts in the area of this wall are avoided.
  • the fluid-tight sealing of the internal coolant chamber 6 from the external environment 10 is achieved in two successive stages during the manufacture of the stator. First of all, a temporary seal is created between the two waveguides 3 protruding into the opening 5a and the surrounding boundary wall 7. First, the two waveguides 3 are electrically and mechanically connected to one another via an additional connecting element 11.
  • Such a connecting element can be, for example, a metallic contact element which surrounds the two waveguides 3 in a ring-shaped manner in the manner of a clamp.
  • This connecting element 11 is in turn connected to the boundary wall 7 via an inner seal 8.
  • This inner seal can be, for example, a Act on the O-ring seal. It is essential that this inner seal 8 seals the two waveguides 3 at least temporarily in a fluid tight manner against the boundary wall. In this example, the seal between the waveguide and the inner seal is also conveyed via the connecting element 11. In a second step, this temporary seal is encapsulated with a potting compound 9 in such a way that the described connection area to the external environment 10 is completely encased.
  • connection element is completely encapsulated with the potting compound 9 that the limiting wall 7 is only exposed in the area of the second opening 5b to the external environment 10.
  • the boundary wall 7 continues to the right and left beyond the area shown. However, in the outlying areas not shown here, it can either be encased by the potting compound on the outside or (if the second direction r is a circumferential direction) closed in a ring shape.
  • a slightly larger section of a similar cooling system 1 according to a second example of the invention is ge shows.
  • a corresponds to the axial direction of the machine and the second direction r is intended to correspond to the circumferential direction of the machine for this example.
  • the section selected here shows a partial area of a distributed winding 13, which in turn is part of a stator winding of the machine.
  • This distributed winding is formed from multiple curved and overall hairpin-shaped waveguide segments 3, which can be configured, for example, similar to that described in DE 102017204472 A1.
  • the dimensions of the individual sections are not shown true to scale and are to be understood only extremely schematically.
  • connection element 5 is configured here overall similarly to the example in FIG. 1. It is essential for the example in FIG. 2 that the hairpin-shaped waveguide segments, apart from their first axial end regions 3a, are embedded in the potting compound 9 over their entire axial length. In the inner area 3c, in which the waveguides run in the grooves of the stator lamination stack, this stator lamination stack can in particular also be embedded in the potting compound 9 together with the Hohllei tern.
  • the two hollow conductors are completely encapsulated with respect to the external environment 10 over their entire length.
  • the casting compound 9 therefore only has surfaces 9a which are exposed to the outside in the opposite axial end regions.
  • the internal coolant channel 6 can continue in the circumferential direction r in both directions in the manner of a ring-shaped or ring-segment-shaped coolant channel 6a.
  • the opposite end pieces are also arranged in the first axial portion 3a of the stator. These opposite end pieces then correspond to the coolant outlet side of the individual waveguides. They can be fluidically coupled in an analogous manner to a corresponding, similarly designed second connection element 5. The same applies to the exit side of the waveguide 3 in FIG. 1.
  • Such a second connection element can in particular be arranged in a different radial plane than the first connection element shown here, which is provided for supplying coolant.
  • a supply of coolant with an inflow chamber and a discharge of coolant with a corresponding outflow chamber can be implemented in the same axial end region.
  • the respective second openings 5b of the individual connection elements 5 can be provided with a corresponding corresponding superordinate coolant inflow line or coolant outflow line.
  • FIG. 3 shows a partial area of a cooling system 1 according to a third example of the invention.
  • a sectional plane is shown which comprises an axial direction a parallel to the machine axis and the circumferential direction as a second direction r.
  • the cooling system has a connection element 5, which is provided for the fluidic coupling of a plurality of waveguides to a closed coolant circuit.
  • connection element 5 shown is intended to correspond, by way of example, to an outflow chamber for the coolant, as is indicated by the direction of flow 12.
  • An analog inflow chamber can, however, basically be constructed in the same way.
  • the section in FIG. 3 is selected such that two first openings 5a branching off from the annular coolant channel 6a are visible. These are representative of a significantly larger number of such first openings, which can be partially distributed over the circumferential direction of the construction.
  • only a single hollow conductor 3 protrudes into each of these first openings.
  • a plurality of waveguides to be coupled to the internal coolant chamber 6 via a common first opening.
  • the individual waveguides 3 shown are each temporarily sealed directly (that is, not via an additional connecting element) via the inner seal 8 against the surrounding boundary wall 7.
  • the inner seal only serves to effect a temporary seal with respect to the potting compound 9 applied in the second step.
  • the inner seal 8 is designed, for example, as a solid sealing ring and, in each case, also forms a separate sealing element here. From the seal with the potting compound, similar to the two previous examples, the final fluid-tight seal of the connection area with respect to the coolant used.
  • the waveguides 3 shown are each electrically connected to an associated solid conductor 23, with which they can together form a turn of the winding. These Massivlei ter are also part of the winding of the machine component.
  • the opposite axial end region 3b of the individual conductor segments is not shown in FIG. In principle, it can be designed similar to the example in FIG. 2, so that the conductors are particularly hairpin-shaped and form both the outgoing conductor and the return conductor of a superordinate turn via corresponding bends in the end areas 3b. Alternatively, however, it is also possible and under certain circumstances advantageous if the individual conductor segments (both the waveguides and the solid conductors) are designed as simple conductor bars. Then it is useful if a corresponding connection element 5 is also seen in the opposite axial end region 3b, which is then designed analogously to the supply of coolant tel.
  • FIGs 4 and 5 two general variants are shown schematically how the coupling of the already described parts of the cooling system to a superordinate coolant inflow line 47 and a superordinate coolant outflow line 48 can be implemented in the two axial end regions 3a and 3b. Shown in each case are longitudinal sections of electrical machines 41 along the machine axis A. Both figures representatively show only the portion of the inner rotor 43 and the outer stator 42 located above the machine axis A Stator 42 that component of the machine which is cooled with the cooling system according to the invention. However, this is only one possible implementation and it is alternatively also possible that the rotor of the machine is cooled in the manner according to the invention.
  • FIG. 4 shows an electrical machine, the stator 42 of which is cooled with a cooling system 1.
  • This cooling system 1 has coolant connections only in one axial end region. Since this is the end region which corresponds to the first axial end region 3 a of the stator winding 44.
  • This stator winding 44 is embedded in its axially inwardly lowing area in the grooves of a laminated stator core 45.
  • the stator winding 44 can either only be composed of hollow conductors, similar to the examples in FIGS. 1 and 2, or it can be composed of a mixture of hollow conductors and solid conductors, similar to the example in FIG. that the stator winding comprises at least one waveguide.
  • the one-sided fluidic coupling to the coolant circuit is made possible by the fact that the cooling system has both an inflow chamber 51 and an outflow chamber 52 at the same axial end.
  • Each of these two chambers 51 and 52 is formed by a connection element 5 which, for example, can be configured similarly to that described in connection with FIGS. 1 to 3.
  • connection element 5 which, for example, can be configured similarly to that described in connection with FIGS. 1 to 3.
  • these two chambers 51 and 52 are only indicated very schematically. In particular, they are only indicated by the outline of the area 49 encapsulated with potting compound, which extends into the relevant axial end area 3a.
  • These two chambers 51 and 52 can each be configured in a ring shape or at least have the shape of a ring segment so that they can be coupled to the waveguides at different circumferential positions.
  • the two individual chambers can, for example, be arranged in different radial directions Be arranged levels of the machine. Alternatively or additionally, they can also form a complex network of individual inflow channels and outflow channels that are nested in one another and are only offset from one another at individual positions in the axial, radial and / or azimuthal directions.
  • the inflow chamber 51 is fluidically coupled to a superordinate coolant inflow line 47 and the outflow chamber 52 is coupled to a superordinate coolant outflow line 48.
  • the position of these two lines 47 and 48 shown in FIG. 4 is also to be understood only extremely schematically.
  • the two lines can in particular be arranged adjacent to one another in the axial direction, in the radial direction and / or in the azimuthal direction. It is only essential that they are located at the same axial end of the machine component.
  • FIG. 5 also shows a similar electrical machine 41, the stator 42 of which is cooled by a cooling system 1 according to the present invention.
  • the coolant inflow line 47 and the coolant outflow line 48 are arranged at opposite axial ends of the stator.
  • an inflow chamber 51 is provided, which is formed by a connection element, as has been described above.
  • an outflow chamber 52 is provided for connection to the coolant outflow line, which is likewise formed by such a connection element.
  • the inflow chamber 51 and the outflow chamber 52 are arranged at different axial ends of the stator.
  • connection element 12 flow direction 13 distributed winding

Abstract

The invention specifies a cooling system (1) for a component of an electric machine having a central machine axis A. The cooling system (1) comprises - at least one hollow conductor (3), which is part of a winding of the electric machine and is designed to have a liquid coolant flowing through it, wherein, in at least one axial end region (3a), the hollow conductor (3) has an opening (4) for the introduction and/or discharge of coolant, - and at least one connection element (5), which has an inner coolant chamber (6), which is defined by a boundary wall (7) of the connection element (5), - wherein the connection element (5) has a first opening (5a), which encloses the axial end region (3a) of the at least one hollow conductor (3), - wherein the boundary wall (7) is sealed in relation to the at least one hollow conductor (3) via an encircling inner seal (8), - wherein the connection element (5) has a second opening (5b), which is designed for the introduction and/or discharge of coolant into the inner coolant chamber (6), - and wherein the connection element (5) has a casting compound (9) cast around it such that the casting compound (9) completely covers the transition region of the hollow conductor (3), via the inner seal (8), to the boundary wall (7) in the direction of the exterior surroundings (10). The invention also specifies a component (42) for an electric machine (41), the component comprising an electrical winding (44) and such a cooling system (1).

Description

Beschreibung description
Kühlsystem und Bauteil für eine elektrische Maschine mit Hohlleiterkühlung Cooling system and component for an electrical machine with waveguide cooling
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein Bauteil einer elektrischen Maschine mit einem Hohlleiter, der Teil einer Wicklung der elektrischen Maschine ist und der da zu ausgebildet ist, von einem flüssigen Kühlmittel durch strömt zu werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bau teil für eine elektrische Maschine mit einem solchen Kühlsys tem. The present invention relates to a cooling system for a component of an electrical machine with a waveguide which is part of a winding of the electrical machine and which is designed to allow a liquid coolant to flow through it. The invention also relates to a construction part for an electrical machine with such a cooling system.
Bei bekannten Bauteilen für elektrische Maschinen, insbeson dere bei solchen mit hohen Leistungsdichten, müssen Maßnahmen getroffen werden, um die in den Wicklungen der Maschinenbau teile freigesetzte Verlustwärme effektiv abzuführen und so eine Überhitzung der Wicklung zu vermeiden. Bei einem solchen Bauteil kann es sich beispielsweise um einen Stator oder um einen Rotor der elektrischen Maschine handeln. Ein großer Teil der Verlustwärme in solchen Bauteilen wird als Joulesche Wärme durch den Stromfluss in den Leitersegmenten der jewei ligen Wicklung erzeugt. Um diese Stromwärmeverluste der Ro torwicklungen oder Statorwicklungen abzuführen, werden die Wicklungen nach dem Stand der Technik zumeist indirekt an ein Kühlungssystem gekoppelt. Mit anderen Worten erfolgt die Küh lung der Wicklung dadurch, dass die Wicklung durch andere Elemente des Bauteils, insbesondere ein Joch und/oder eine Leiterisolierung und/oder eine Gehäusewand der Maschine indi rekt an ein Kühlmittel angekoppelt ist. Bei dem Kühlmittel kann es sich beispielsweise um Kühlwasser oder um ein Kühlöl handeln. In known components for electrical machines, especially those with high power densities, measures must be taken to effectively dissipate the heat loss released in the windings of the mechanical engineering parts and thus avoid overheating of the winding. Such a component can be, for example, a stator or a rotor of the electrical machine. A large part of the heat loss in such components is generated as Joule heat by the current flow in the conductor segments of the respective winding. In order to dissipate these current heat losses from the Ro torwicklungen or stator windings, the windings according to the prior art are mostly indirectly coupled to a cooling system. In other words, the winding is cooled in that the winding is indirectly coupled to a coolant by other elements of the component, in particular a yoke and / or conductor insulation and / or a housing wall of the machine. The coolant can be, for example, cooling water or a cooling oil.
Im Unterschied zu den beschriebenen Maschinen mit indirekter Wicklungskühlung ist es nach dem Stand der Technik auch be kannt, Leitersegmente der Wicklung in direktem Kontakt zu einem Kühlmittel anzuordnen, um sie also direkt entwärmen zu können. Hierzu kann beispielsweise der für die Wicklung ver- wendete Leiter zumindest abschnittsweise als Hohlleiter aus geführt sein, um Kühlmittel in seinem Inneren führen zu kön nen, wodurch der Leiter ohne zusätzliche thermische Kopp lungselemente in direkten Kontakt mit dem Kühlmittel treten kann. Bei einer solchen Lösung wird die Verlustwärme der Wicklung unmittelbar dort abgeführt, wo sie entsteht. Tech nisch aufwendig ist hierbei jedoch die elektrische und flui- dische Ankopplung dieser Hohlleiterspulen, da die einzelnen Wicklungssegmente zum einen durch elektrische Kontakte an einen äußeren Stromkreis angeschlossen werden müssen und da zum anderen die einzelnen Windungen meist getrennt voneinan der an Zuflüsse und Abflüsse eines äußeren Kühlmittelkreis laufs angeschlossen werden müssen. Dies muss insbesondere so erfolgen, dass elektrische Kurzschlüsse durch das Kühlmittel zwischen den auf unterschiedlichem elektrischem Potenzial be findlichen Windungen vermieden werden. Hierzu ist es meist erforderlich, die einzelnen Windungen getrennt mit separaten Zuleitungen und Ableitungen für das Kühlmittel zu verbinden. Dadurch entsteht ein hoher apparativer Aufwand für das An schließen der einzelnen Leitungen. Beispielsweise kann jeder einzelne Hohlleiter über zwei separate elektrisch isolierende Schlauchverbinder mit einer Kühlmittelzuflussleitung und einer Kühlmittelabflussleitung verbunden werden. Diese Viel zahl von Schlauchverbindern beansprucht viel Bauraum und ver ursacht hohe Kosten in der Herstellung. Außerdem sind solche Schlauchverbinder relativ wartungsintensiv. In contrast to the described machines with indirect winding cooling, it is also known from the prior art to arrange conductor segments of the winding in direct contact with a coolant so that they can be cooled directly. For this purpose, for example, the turned conductor be at least partially designed as a waveguide in order to be able to lead coolant in its interior, whereby the conductor can come into direct contact with the coolant without additional thermal coupling elements. With such a solution, the heat loss from the winding is dissipated directly where it arises. However, the electrical and fluid coupling of these waveguide coils is technically complex, since the individual winding segments have to be connected to an external circuit through electrical contacts and the individual windings are usually separated from one another to the inflows and outflows of an external coolant circuit must be connected during the run. In particular, this must be done in such a way that electrical short circuits caused by the coolant between the windings which are at different electrical potentials are avoided. For this it is usually necessary to connect the individual turns separately with separate supply lines and discharge lines for the coolant. This creates a high outlay in terms of equipment for connecting the individual lines. For example, each individual waveguide can be connected to a coolant inflow line and a coolant outflow line via two separate electrically insulating hose connectors. This large number of hose connectors takes up a lot of space and causes high manufacturing costs. In addition, such hose connectors are relatively maintenance-intensive.
In der DE 102017204472 Al wird das alternative Konzept einer in einem axialen Endbereich angeordneten fluidisch gekapsel ten Kühlmittelkammer beschrieben, in welche die offenen Enden der Hohlleiterstäbe hineinragen. Hierdurch wird erreicht, dass aus der Kühlmittelkammer das Kühlmittel gleichzeitig in mehrere solche Hohlleiterstäbe hineingeleitet werden kann.In DE 102017204472 A1 the alternative concept of a fluidically encapsulated coolant chamber arranged in an axial end region is described, into which the open ends of the waveguide rods protrude. This ensures that the coolant can be fed from the coolant chamber into a plurality of such waveguide rods at the same time.
Die fluiddichte Kapselung einer solchen gemeinsamen Kühlmit telkammer hat sich jedoch als apparativ relativ aufwendig er wiesen. Außerdem kann die zuverlässige elektrische Isolation der einzelnen aus der gemeinsamen Kühlmittelkammer gespeisten Hohlleiter problematisch sein. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kühlsys- tem anzugeben, welches die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll ein Kühlsystem zur Verfügung gestellt wer den, welches auf einer Hohlleiterkühlung basiert, wobei die fluiddichte Kapselung im Bereich des Anschlusses der Kühlmit telleitung an den Hohlleiter im Vergleich zum Stand der Tech nik vereinfacht ist. Dabei soll trotzdem eine möglichst zu verlässige fluiddichte Kapselung des Kühlmittelanschlusses gewährleistet sein. Weiterhin soll dabei insbesondere ein vergleichsweise kompakter Aufbau für den Kühlmittelanschluss realisiert werden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein Bauteil für eine elektrische Maschine mit einem solchen Kühlsystem anzugeben. The fluid-tight encapsulation of such a common Kühlmit telkammer, however, has proven to be relatively expensive in terms of apparatus. In addition, the reliable electrical insulation of the individual waveguides fed from the common coolant chamber can be problematic. The object of the present invention is therefore to specify a cooling system which overcomes the disadvantages mentioned. In particular, a cooling system is to be made available which is based on waveguide cooling, the fluid-tight encapsulation in the area of the connection of the coolant line to the waveguide being simplified compared to the prior art. A fluid-tight encapsulation of the coolant connection that is as reliable as possible should nevertheless be ensured. Furthermore, a comparatively compact structure for the coolant connection is to be implemented in particular. Another object is to specify a component for an electrical machine with such a cooling system.
Diese Aufgaben werden durch das in Anspruch 1 beschriebene Kühlsystem und das in Anspruch 10 beschriebene Bauteil ge löst. Das erfindungsgemäße Kühlsystem ist ein Kühlsystem für ein Bauteil einer elektrischen Maschine, wobei die Maschine (und entsprechend auch das Bauteil) eine zentrale Maschinen achse A aufweist. Das Kühlsystem umfasst wenigstens einen Hohlleiter, der einen stromtragenden (also bestromten bzw. bestrombaren) Teil einer Wicklung der elektrischen Maschine bildet und der dazu ausgebildet ist, von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt zu werden. Dabei weist der Hohlleiter in wenigstens einem ersten axialen Endbereich eine Öffnung zum Einleiten und/oder Ausleiten von Kühlmittel auf. Weiter hin umfasst das Kühlsystem ein Anschlusselement, welches eine innenliegende Kühlmittelkammer aufweist, die durch eine Be grenzungswand des Anschlusselements definiert ist. Das An schlusselement (und insbesondere dessen Begrenzungswand) weist eine erste Öffnung auf, welche den wenigstens einen Hohlleiter in seinem ersten axialen Endbereich umschließt. Weiterhin weist das Anschlusselement (und insbesondere dessen Begrenzungswand) eine zweite Öffnung auf, welche zum Einlei ten und/oder Ausleiten von Kühlmittel in die innenliegende Kühlmittelkammer ausgebildet ist. Dabei ist das Anschlussele ment (und insbesondere dessen Begrenzungswand) derart mit einer Vergussmasse umgossen, dass der Übergangsbereich, der sich vom Hohlleiter über die innere Dichtung zur Begrenzungs wand erstreckt, zur äußeren Umgebung hin vollständig von der Vergussmasse abgedeckt ist. These objects are solved by the cooling system described in claim 1 and the component described in claim 10 ge. The cooling system according to the invention is a cooling system for a component of an electrical machine, the machine (and accordingly also the component) having a central machine axis A. The cooling system comprises at least one waveguide which forms a current-carrying (ie energized or energizable) part of a winding of the electrical machine and which is designed to have a liquid coolant flowing through it. The waveguide has an opening in at least one first axial end region for introducing and / or discharging coolant. The cooling system further comprises a connection element which has an internal coolant chamber which is defined by a boundary wall of the connection element. The connection element (and in particular its boundary wall) has a first opening which encloses the at least one waveguide in its first axial end region. Furthermore, the connection element (and in particular its boundary wall) has a second opening which is designed for introducing and / or discharging coolant into the internal coolant chamber. The connection element (and in particular its boundary wall) is in such a way with encapsulated in a potting compound so that the transition area, which extends from the waveguide over the inner seal to the boundary wall, is completely covered by the potting compound towards the outside environment.
Das Bauteil der elektrischen Maschine kann insbesondere ein Rotor oder ein Stator für eine solche elektrische Maschine sein. Alternativ kann es sich aber auch beispielsweise um eine Transformatorwicklung handeln, wobei also auch ein Transformator als eine elektrische Maschine im weiteren Sinne verstanden wird. Wesentlich ist, dass das Bauteil eine Wick lung aufweist, welche mit dem erfindungsgemäßen Kühlsystem nach dem Prinzip der Hohlleiterkühlung gekühlt werden kann. Der Hohlleiter erfüllt also eine Doppelfunktion und dient einerseits zum Einbringen von Kühlmittel in den Bereich der Wicklung und erfüllt andererseits die Funktion eines strom tragenden Leiters, welcher auch elektrisch Teil der überge ordneten Wicklung der Maschine ist. Er ist also insbesondere elektrisch leitend mit den übrigen Teilen der Wicklung ver bunden und als Teil einer übergeordneten Spule in diese inte griert. Dabei wird die fluidische Ankopplung des innenliegen den Teils des Hohlleiters an einen Kühlmittelzufluss und/oder einen Kühlmittelabfluss über das beschriebene Anschlussele ment vermittelt. Dieses Anschlusselement wirkt also als eine Art Adapter zwischen dem Hohlleiter und einer Kühlmittelzu flussleitung beziehungsweise einer Kühlmittelabflussleitung. Dabei umfasst das beschriebene Anschlusselement vor allem die innenliegende Kühlmittelkammer, die Begrenzungswand und die beschriebenen Öffnungen. Insbesondere soll die Vergussmasse nicht als Teil des Anschlusselements angesehen werden, son dern es umhüllt dieses. The component of the electrical machine can in particular be a rotor or a stator for such an electrical machine. Alternatively, however, it can also be a transformer winding, for example, in which case a transformer is also understood to be an electrical machine in the broader sense. It is essential that the component has a winding which can be cooled with the cooling system according to the invention based on the principle of waveguide cooling. The waveguide thus fulfills a double function and serves, on the one hand, to introduce coolant into the area of the winding and, on the other hand, fulfills the function of a current-carrying conductor, which is also electrically part of the superordinate winding of the machine. So it is in particular electrically conductive with the other parts of the winding connected and inte grated as part of a higher-level coil in this. The fluidic coupling of the inner part of the waveguide to a coolant inflow and / or a coolant outflow is conveyed via the described connection element. This connection element thus acts as a type of adapter between the waveguide and a coolant supply line or a coolant discharge line. The connection element described here comprises above all the internal coolant chamber, the boundary wall and the openings described. In particular, the potting compound should not be viewed as part of the connection element, but rather it envelops it.
Die erste Öffnung des Anschlusselements dient dazu, die flui dische Kopplung zwischen dem innenliegenden Teil des Hohllei ters und der Kühlmittelkammer des Anschlusselements zu ver mitteln. Hierzu kann ein axialer Endbereich des Hohlleiters durch diese erste Öffnung in die Kühlmittelkammer des An schlusselements hineinragen. Klarstellen soll erwähnt werden, dass der beschriebene „axiale Endbereich" des Hohlleiters nicht notwendigerweise auch elektrisch gesehen ein Endstück dieses Leiters sein muss. Wesentlich ist nur, dass es sich um einen Bereich des Hohlleiters handelt, welcher sich geomet risch an einem axialen Ende der Wicklung befindet und in wel chem sich zweckmäßig eine Öffnung zum Einleiten und/oder Aus leiten von Kühlmittel in den Hohlleiter bzw. aus dem Hohllei ter befindet. Bei einem solchen Endbereich kann es sich bei spielsweise entweder tatsächlich um ein Endstück des Hohllei ters handeln oder aber es kann sich auch um eine Biegestelle eines haarnadelförmig gebogenen Leiters handeln. Dabei kann im Bereich dieser Biegestelle eine Öffnung vorgesehen sein, wie dies beispielsweise in der DE 102017204472 Al für die dortigen haarnadelförmigen Leiter beschrieben ist. The first opening of the connection element serves to convey the fluidic coupling between the inner part of the Hohllei age and the coolant chamber of the connection element. For this purpose, an axial end region of the waveguide can protrude through this first opening into the coolant chamber of the connection element. Clarification should be mentioned that the described "axial end region" of the waveguide does not necessarily have to be an end piece of this conductor from an electrical point of view. It is only essential that it is a region of the waveguide which is geometrically located at an axial end of the winding and in which chem an opening for introducing and / or discharging coolant is expediently located in the waveguide or out of the waveguide. Such an end region can, for example, either actually be an end piece of the hollow conductor or it can also be one An opening can be provided in the area of this bending point, as is described, for example, in DE 102017204472 A1 for the hairpin-shaped conductor there.
Entsprechend dient die zweite Öffnung des Anschlusselements dazu, die fluidische Kopplung zwischen der Kühlmittelkammer des Anschlusselements und einer übergeordneten Kühlmittelzu flussleitung beziehungsweise einer Kühlmittelabflussleitung zu vermitteln. Correspondingly, the second opening of the connection element serves to convey the fluidic coupling between the coolant chamber of the connection element and a superordinate coolant supply line or a coolant discharge line.
Wesentlich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist, dass der Übergang von dem Hohlleiter zu dem Anschlus selement zuverlässig fluidisch gegen die äußere Umgebung ge kapselt ist. Diese zuverlässige Kapselung wird durch die Ver gussmasse erreicht, welche zumindest den Übergangsbereich zwischen dem Hohlleiter und dem Anschlusselement vollständig umhüllt. Bei einer solchen Umhüllung mit einer Vergussmasse ist es relativ einfach, durch geeignete Materialpaarung eine dauerhafte fluiddichte Abdichtung zwischen der Vergussmasse und den übrigen Elementen - insbesondere zwischen der Ver gussmasse und der Begrenzungswand - zu erreichen. It is essential in connection with the present invention that the transition from the waveguide to the connection element is reliably encapsulated fluidically against the external environment. This reliable encapsulation is achieved by the casting compound, which completely envelops at least the transition area between the waveguide and the connection element. In the case of such an encapsulation with a potting compound, it is relatively easy to achieve a permanent, fluid-tight seal between the potting compound and the other elements, in particular between the potting compound and the boundary wall, by suitable material pairing.
Zusätzlich zu dieser äußeren Verkapselung mittels der Ver gussmasse soll die Begrenzungswand über eine umlaufende inne re Dichtung gegen den wenigstens einen Hohlleiter abgedichtet sein. Diese Dichtung soll „umlaufend" sein in dem Sinne, dass sie den Hohlleiter ringförmig gegen die Begrenzungswand ab- dichtet, die den Hohlleiter im Bereich der ersten Öffnung umgibt. Die Bezeichnung „innere Dichtung" bezieht sich da rauf, dass diese zur äußeren Umgebung hin zusätzlich von der Vergussmasse abgedeckt ist. Die Funktion der inneren Dichtung besteht darin, den Innenraum des Anschlusselements während der Herstellung des Kühlsystems abzudichten (insbesondere während des Schritts des Vergießens mit der Vergussmasse). Hierzu muss mittels der inneren Dichtung nur eine temporäre fluiddichte Abdichtung des Übergangs zwischen Begrenzungswand und Hohlleiter erreicht werden. Nach der Fertigstellung des Kühlsystems wird ja der Übergang vom Hohlleiter zur Begren zungswand des Anschlusselements im Wesentlichen durch die Vergussmasse abgedichtet, so dass es auf die Dichtigkeit der inneren Dichtung dann nicht mehr ankommt. Die Dichtigkeit im Bereich dieser inneren Dichtung muss also einerseits nur wäh rend des Vergießens mit der Vergussmasse gewährleistet sein. Andererseits muss die Dichtigkeit auch nur gegenüber der Ver gussmasse gegeben sein und beispielsweise nicht gegenüber an deren, insbesondere niedrigviskosen Flüssigkeiten oder gar Gasen. Somit sind die Anforderungen an die Dichtigkeit und die Stabilität dieser inneren Dichtung relativ gering, was ihre Ausgestaltung im Vergleich zum Stand der Technik deut lich vereinfacht. In addition to this external encapsulation by means of the casting compound, the boundary wall should be sealed against the at least one waveguide via a circumferential inner seal. This seal should be "circumferential" in the sense that it closes the waveguide in a ring against the boundary wall. seals that surrounds the waveguide in the area of the first opening. The term "inner seal" refers to the fact that it is additionally covered by the potting compound from the outside environment. The function of the inner seal is to seal the interior of the connection element during the production of the cooling system (in particular during the potting step For this purpose, only a temporary fluid-tight seal of the transition between the boundary wall and the waveguide needs to be achieved by means of the inner seal. After the completion of the cooling system, the transition from the waveguide to the boundary wall of the connection element is essentially sealed by the potting compound so that it The tightness of the inner seal then no longer matters. The tightness in the area of this inner seal must therefore only be guaranteed during the casting with the potting compound. On the other hand, the tightness only has to be given with respect to the potting compound and, for example, not compared to other, especially low-viscosity liquids or even gases. Thus, the requirements for the tightness and the stability of this inner seal are relatively low, which significantly simplifies its design compared to the prior art.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass mit dieser Ausgestaltung auf relativ einfache Weise eine be sonders langzeitstabile fluiddichte Kapselung erreicht werden kann. Dies wird dadurch ermöglicht, dass es bei der Lang- zeitstabilität des beschriebenen Aufbaus vor allem auf die Stabilität der Grenzfläche zwischen dem Material der Begren zungswand und der Vergussmasse ankommt. Diese beiden Materia lien können relativ frei von sonstigen Randbedingungen ge wählt werden, sodass insbesondere im Hinblick auf die Lang- zeitstabilität dieser Grenzfläche eine geeignete Materialpaa rung ausgewählt werden kann. Insbesondere ist hierbei keine langzeitstabile Abdichtung gegenüber einem metallischen Lei termaterial nötig, was mit herkömmlichen Dichtmitteln und Vergussmassen wesentlich schwerer zu erreichen ist als eine Abdichtung gegenüber elektrisch nichtleitenden Materialien. Somit kann durch die vorliegende Erfindung auch eine beson ders langzeitstabile und somit wartungsarme Abdichtung in dem Endbereich des Hohlleiters realisiert werden. Another advantage of the invention can be seen in the fact that with this embodiment a particularly long-term stable, fluid-tight encapsulation can be achieved in a relatively simple manner. This is made possible by the fact that the long-term stability of the structure described is primarily about the stability of the interface between the material of the boundary wall and the potting compound. These two materials can be selected relatively free of other boundary conditions, so that a suitable material pairing can be selected, particularly with regard to the long-term stability of this interface. In particular, no long-term stable seal against a metallic Lei termaterial is necessary, which is much more difficult to achieve with conventional sealants and potting compounds than one Sealing against electrically non-conductive materials. The present invention can therefore also be used to implement a particularly long-term stable and thus low-maintenance seal in the end region of the waveguide.
Das erfindungsgemäße Bauteil ist als Bauteil für eine elek trische Maschine ausgelegt. Das Bauteil umfasst eine elektri sche Wicklung und ein erfindungsgemäßes Kühlsystem. Der wei ter oben beschriebene Hohlleiter ist dabei insbesondere so wohl Teil des Kühlsystems (da er die direkte Kühlung der Wicklung ermöglicht) als auch ein bestromter Teil der elek trischen Wicklung. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Bau teils ergeben sich dabei analog zu den weiter oben beschrie benen Vorteilen des erfindungsgemäßen Kühlsystems. The component according to the invention is designed as a component for an elec tric machine. The component comprises an electrical winding and a cooling system according to the invention. The waveguide described above is in particular part of the cooling system (since it enables the winding to be cooled directly) and a part of the electrical winding that is energized. The advantages of the construction according to the invention result in a similar way to the advantages of the cooling system according to the invention described above.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfin dung gehen aus den von den Ansprüchen 1 und 10 abhängigen An sprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei kön nen die beschriebenen Ausgestaltungen des Kühlsystems und des Bauteils allgemein vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Advantageous refinements and developments of the invention emerge from the claims dependent on claims 1 and 10 and the following description. The described configurations of the cooling system and the component can generally be advantageously combined with one another.
So kann gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform die Begrenzungswand aus einem Material gebildet sein, welches von dem Material des wenigstens einen Hohlleiters verschieden ist. Dies ermöglicht es besonders vorteilhaft, für die Ver gussmasse ein Material zu wählen, welches besonders im Hin blick auf eine langzeitstabile Abdichtung gegen das Material der Begrenzungswand optimiert ist. Dagegen muss die Verguss masse nicht auf eine Abbildung gegen das typischerweise me tallische Material des Hohlleiters optimiert sein. Insbeson dere kann die Begrenzungswand aus einem nichtmetallischen Ma terial gebildet sein. Die Abdichtung mittels einer Verguss masse gegenüber einem nichtmetallischen Material ist allge mein wesentlich einfacher zu realisieren. Allgemein kann der Hohlleiter insbesondere ein metallisches Material aufweisen, beispielsweise Kupfer und/oder eine kupferhaltige Legierung. Besonders vorteilhaft können das Material der Begrenzungswand und das Material des Hohlleiters unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Allgemein ist es günstig, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient der Vergussmasse an den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Begrenzungs wand angepasst ist. Dies ist insbesondere für ein nichtmetal lisches Material der Begrenzungswand vergleichsweise einfach zu erreichen. Durch die Anpassung der thermischen Ausdeh nungskoeffizienten zwischen Vergussmasse und Begrenzungswand kann besonders wirksam die Rissbildung im Bereich der ent sprechenden Grenzfläche vermieden oder zumindest reduziert werden. Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der vorliegen den Erfindung, wenn die Langzeitstabilität und/oder die flui- dische Dichtigkeit für die Grenzfläche Vergussmasse/Begren zungswand größer ist als für die Grenzfläche Vergussmas se/Hohlleiter. Für die wirksame fluiddichte Kapselung kommt es im Rahmen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nämlich vor allem auf die Dichtigkeit und die Stabilität der erstgenann ten Grenzfläche an. Thus, according to a generally advantageous embodiment, the boundary wall can be formed from a material which is different from the material of the at least one waveguide. This makes it possible in a particularly advantageous manner to select a material for the casting compound which is optimized particularly with regard to a long-term stable seal against the material of the boundary wall. In contrast, the potting compound does not have to be optimized for mapping against the typically metallic material of the waveguide. In particular, the boundary wall can be formed from a non-metallic material. The sealing by means of a potting compound against a non-metallic material is generally much easier to implement. In general, the waveguide can in particular have a metallic material, for example copper and / or an alloy containing copper. The material of the boundary wall and the material of the waveguide can particularly advantageously have different coefficients of thermal expansion. In general, it is advantageous if the thermal expansion coefficient of the casting compound is adapted to the thermal expansion coefficient of the boundary wall. This is comparatively easy to achieve, especially for a non-metallic material of the boundary wall. By adapting the thermal expansion coefficients between the casting compound and the boundary wall, the formation of cracks in the area of the corresponding interface can be avoided or at least reduced particularly effectively. It is particularly advantageous within the scope of the present invention if the long-term stability and / or the fluid tightness for the sealing compound / boundary wall interface is greater than for the sealing compound / waveguide interface. For the effective fluid-tight encapsulation, in the context of the embodiment according to the invention, the impermeability and stability of the first-mentioned interface are particularly important.
Die Wicklung der elektrischen Maschine kann allgemein mehrere Hohlleiter umfassen. Diese Mehrzahl von Hohlleitern kann bei spielsweise eine verteilte Wicklung ausbilden. Dazu können einzelne Hohlleiter in ihren axialen Endbereichen elektrisch miteinander verbunden sein. Dagegen sollten alle anderen Hohlleiter, welche nicht gezielt miteinander verbunden sind, zweckmäßig elektrisch gegeneinander isoliert sein. The winding of the electrical machine can generally comprise a plurality of waveguides. This plurality of waveguides can form a distributed winding, for example. For this purpose, individual waveguides can be electrically connected to one another in their axial end regions. On the other hand, all other waveguides which are not specifically connected to one another should expediently be electrically insulated from one another.
Für die elektrische Isolation des wenigstens Hohlleiters ge gen die Umgebung ist es allgemein vorteilhaft, wenn das Mate rial der Begrenzungswand ein elektrisch nichtleitendes Mate rial ist. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denk bar, bei denen die Begrenzungswand aus einem elektrisch lei tenden Material gebildet ist. Dies kann zum Beispiel dann der Fall sein, wenn der wenigstens eine Hohlleiter unbestromt ist. Beispielsweise können ein oder mehrere solcher unbe- stromter Hohlleiter in eine (ansonsten bestromte) Wicklung eingestreut sein, um eine effektive Kühlung der Wicklung zu ermöglichen. For the electrical insulation of the at least waveguide ge against the environment, it is generally advantageous if the mate rial of the boundary wall is an electrically non-conductive mate rial. However, other embodiments are also conceivable in which the boundary wall is formed from an electrically lei border material. This can be the case, for example, when the at least one waveguide is not energized. For example, one or more such non-energized waveguides can be used in an (otherwise energized) winding be interspersed in order to enable effective cooling of the winding.
Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlleiter derart vollständig mit der Vergussmasse umgossen, dass keine offenliegende Grenzfläche zwischen Hohlleiter und Vergussmasse vorliegt, welche in Kontakt mit der äußeren Um gebung treten kann. Diese Ausführungsform ist deswegen beson ders vorteilhaft, weil eine langzeitstabile, dichte Grenzflä che zwischen einem metallischen Leiter und einer Vergussmasse wesentlich schwerer zu realisieren ist als zwischen einer Vergussmasse und einem frei wählbaren Material. Daher ist es besonders bevorzugt, wenn die nach außen offenen Grenzflächen der fluiddichten Verkapselung insbesondere nur Grenzflächen zwischen der Vergussmasse und der Begrenzungswand sind. Durch die Vermeidung einer offenliegenden Grenzfläche zwischen Hohlleiter und Vergussmasse wird vorteilhaft erreicht, dass auch bei einem Abriss des Kontakts zwischen Hohlleiter und Vergussmasse die fluiddichte Kapselung der innenliegenden Kühlmittelkammer erhalten bleibt. Mit anderen Worten sollte eine Grenzfläche zwischen Hohlleiter und Vergussmasse vor teilhaft nur dann existieren, wenn sie sich nirgends zur äußeren Umgebung hin fortsetzt. Sie sollte also in sich ge schlossen sein und sollte höchstens in eine Grenzfläche zwi schen Vergussmasse und Begrenzungswand übergehen. According to a generally preferred embodiment, the waveguide is completely encapsulated with the potting compound in such a way that there is no exposed interface between the waveguide and potting compound which can come into contact with the external environment. This embodiment is particularly advantageous because a long-term stable, tight boundary surface between a metallic conductor and a potting compound is much more difficult to achieve than between a potting compound and a freely selectable material. It is therefore particularly preferred if the outwardly open boundary surfaces of the fluid-tight encapsulation are in particular only boundary surfaces between the potting compound and the boundary wall. By avoiding an exposed interface between the waveguide and the potting compound, it is advantageously achieved that the fluid-tight encapsulation of the internal coolant chamber is retained even if the contact between the waveguide and potting compound is broken. In other words, an interface between the waveguide and the potting compound should only exist if it does not continue anywhere to the external environment. It should therefore be closed in itself and should at most merge into an interface between the casting compound and the boundary wall.
Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen dieser Ausführungs form, wenn überhaupt keine nach außen offenen Oberflächen des Hohlleiters vorliegen. Der Hohlleiter ist dann also zur äuße ren Umgebung hin vollständig mit der Vergussmasse umgossen. Insbesondere kann der Hohlleiter dann in seinem gesamten axi al innenliegenden Bereich von der Vergussmasse umschlossen sein, sodass höchstens seine axialen Endbereiche mit entspre chenden Anschlusselementen verbunden sind und somit ebenfalls gekapselt sind. Dabei sind diese Verbindungen wiederum durch die Vergussmasse abgedichtet, wie weiter oben beschrieben.In the context of this embodiment, it is particularly advantageous if there are no outwardly open surfaces of the waveguide at all. The waveguide is then completely encapsulated with the potting compound towards the outer environment. In particular, the waveguide can then be enclosed by the potting compound in its entire axially inner area, so that at most its axial end areas are connected to corresponding connection elements and are thus also encapsulated. These connections are in turn sealed by the potting compound, as described above.
Ein nach außen hin offen liegender Bereich des Hohlleiters wird insgesamt vorteilhaft vermieden. Allgemein vorteilhaft ist es weiterhin, wenn das Anschlus selement derart vollständig mit der Vergussmasse umgossen ist, dass die Begrenzungswand nur im Bereich der zweiten Öff nung in Kontakt mit der äußeren Umgebung treten kann. Diese Ausführungsform führt zu einer besonders hohen Fluiddichtig keit im Bereich des Anschlusselements, da die Grenzfläche zwischen Begrenzungswand und Vergussmittel, über welche sich ein potentielles Leck zwischen der ersten Öffnung und der äußeren Umgebung erstrecken könnte, hier besonders lang ist. Die Begrenzungswand ist bei dieser Ausführungsform also über all außer im Bereich der zweiten Öffnung mittels der Verguss masse zusätzlich gegen die äußere Umgebung gekapselt. A region of the waveguide that is open to the outside is advantageously avoided overall. It is also generally advantageous if the connection element is completely encapsulated with the potting compound in such a way that the boundary wall can only come into contact with the external environment in the area of the second opening. This embodiment leads to a particularly high fluid tightness in the area of the connection element, since the interface between the boundary wall and potting means, over which a potential leak could extend between the first opening and the external environment, is particularly long here. In this embodiment, the boundary wall is therefore encapsulated from the outside environment by means of the potting compound over all except in the area of the second opening.
Für die Ausgestaltung der inneren Dichtung sind verschiedene Varianten denkbar. So kann die innere Dichtung beispielsweise durch ein separates Dichtelement realisiert sein, welches zwischen dem Hohlleiter und der Begrenzungswand des Anschlus selements angeordnet ist. Beispielsweise kann ein solches se parates Dichtelement durch einen O-Ring realisiert sein. Es kann sich alternativ auch um einen massiven Dichtring han deln. Alternativ kann es sich auch um eine ringförmige Klebe dichtung handeln, wobei dann der Kleber das separate Dich telement bildet. Allgemein vorteilhaft kann das Material eines solchen zusätzlichen Dichtelement ein elastischer Kunststoff, insbesondere ein Elastomer sein oder ein solches Material umfassen. Beispielsweise kann das Dichtelement aus Gummi sein. Various variants are conceivable for the design of the inner seal. For example, the inner seal can be implemented by a separate sealing element which is arranged between the waveguide and the boundary wall of the connection element. For example, such a separate sealing element can be implemented by an O-ring. Alternatively, it can be a solid sealing ring. Alternatively, it can also be a ring-shaped adhesive seal, in which case the adhesive then forms the separate you telement. Generally advantageously, the material of such an additional sealing element can be an elastic plastic, in particular an elastomer, or comprise such a material. For example, the sealing element can be made of rubber.
Die innere Dichtung kann jedoch allgemein auch ohne ein zu sätzliches Dichtelement realisiert sein. So kann beispiels weise der Hohlleiter über eine Pressdichtung temporär gegen das Material der Begrenzungswand abgedichtet sein. However, the inner seal can generally also be implemented without an additional sealing element. For example, the waveguide can be temporarily sealed against the material of the boundary wall via a press seal.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsvariante für die innere Dichtung ist der Hohlleiter direkt mit der inneren Dichtung in Kontakt. Bei dieser Ausführungsvariante ist also kein zusätzliches Element zwischen dem Hohlleiter und der in- neren Dichtung vorgesehen. Sofern ein separates Dichtelement vorliegt, ist der Hohlleiter mit diesem Dichtelement in di rektem Kontakt. Auf diese Weise kann eine besonders einfache temporäre Abdichtung mittels der inneren Dichtung erreicht werden. Diese Ausführungsvariante ist vor allem dann beson ders vorteilhaft, wenn nur ein einzelner Hohlleiter über die erste Öffnung mit dem Anschlusselement verbunden wird. According to a first advantageous embodiment variant for the inner seal, the waveguide is in direct contact with the inner seal. In this variant there is no additional element between the waveguide and the internal neren seal provided. If there is a separate sealing element, the waveguide is in direct contact with this sealing element. In this way, a particularly simple temporary seal can be achieved by means of the inner seal. This embodiment variant is particularly advantageous when only a single waveguide is connected to the connection element via the first opening.
Gemäß einer alternativen zweiten Ausführungsvariante für die innere Dichtung steht der Hohlleiter zumindest in einem Teil bereich derart indirekt mit der inneren Dichtung in Kontakt, dass ein zusätzliches Verbindungselement den Kontakt zwischen dem Hohlleiter und der inneren Dichtung vermittelt. Diese Ausführungsvariante ist vor allem dann besonders vorteilhaft, wenn mehrere Hohlleiter über eine gemeinsame erste Öffnung mit dem Anschlusselement gekoppelt werden. Es können also mehrere Hohlleiter durch dieselbe erste Öffnung in das An schlusselement hineinragen und dort zusammen fluidisch mit der Kühlmittelkammer verbunden sein. According to an alternative, second embodiment variant for the inner seal, the waveguide is at least in a partial area in indirect contact with the inner seal in such a way that an additional connecting element provides the contact between the waveguide and the inner seal. This embodiment variant is particularly advantageous when several waveguides are coupled to the connection element via a common first opening. Several waveguides can therefore protrude through the same first opening into the connection element and there can be fluidically connected to the coolant chamber.
In diesem Fall kann das beschriebene Verbindungselement gleichzeitig die Funktion eines elektrischen Verbindungsele ments erfüllen, welches eine elektrische Verbindung zwischen zwei oder mehr Hohlleitern vermittelt. Insbesondere können auf diese Weise zwei Hohlleiter elektrisch miteinander ver bunden sein, welche Hin- und Rückleiter einer gemeinsamen Windung der Wicklung ausbilden. In this case, the connecting element described can simultaneously fulfill the function of an electrical connecting element which provides an electrical connection between two or more waveguides. In particular, two waveguides can be electrically connected to each other in this way, which form forward and return conductors of a common turn of the winding.
Bei dieser zweiten Ausführungsvariante kann das beschriebene Verbindungselement auch nur in einem Teilbereich der Verbin dungsstelle zwischen Hohlleiter und innerer Dichtung vorlie gen. Hierbei können insbesondere nebeneinander ein direkter Kontakt und ein indirekter Kontakt zwischen dem Hohlleiter und der inneren Dichtung vorliegen. Optional kann aber auch das Verbindungselement den Hohlleiter derart umschließen, dass der Kontakt zwischen Hohlleiter und innerer Dichtung nur über dieses Verbindungselement vermittelt wird. Dies ist ins- besondere bei einem ringförmig umhüllenden Verbindungselement der Fall. In this second variant, the connecting element described can also only be present in a partial area of the connection point between the waveguide and the inner seal. In particular, there can be a direct contact and an indirect contact between the waveguide and the inner seal next to one another. Optionally, however, the connecting element can also enclose the waveguide in such a way that the contact between the waveguide and the inner seal is only mediated via this connecting element. This is mainly especially the case with a ring-shaped enveloping connecting element.
Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform des Kühl systems kann das Anschlusselement mehrere erste Öffnungen aufweisen, welche jeweils einen oder mehrere Hohlleiter in ihren axialen Endbereichen umschließen. Der Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass so auf besonders einfache Weise eine Mehrzahl von Hohlleitern fluidisch mit einer Kühl mittelzuflussleitung beziehungsweise eine Kühlmittel Abfluss leitung gekoppelt werden können. Insbesondere können mehrere Hohlleiter einer verteilten Wicklung fluidisch kontaktiert werden, wobei trotzdem ein vergleichsweise einfacher und ro buster Aufbau zum Einsatz kommen kann. In jede der ersten Öffnungen können also ein oder mehrere Hohlleiter der Wick lung hineinragen. Die einzelnen ersten Öffnungen des überge ordneten Anschlusselements können besonders vorteilhaft über unterschiedliche Umfangspositionen des Bauteils verteilt sein. So können insbesondere die Hohlleiter von mehreren über den Umfang verteilten Nuten des Bauteils über dasselbe An schlusselement mit einer Kühlmittelzuflussleitung beziehungs weise Kühlmittel Abflussleitung gekoppelt sein. Besonders vorteilhaft ist für diese Ankopplung von mehreren Hohlleitern mit nur einem Anschlusselement insbesondere auch nur eine einzige zweite Öffnung nötig. Diese einzige zweite Öffnung kann also zur Einspeisung von Kühlmittel in eine Mehrzahl von Hohlleitern beziehungsweise zur Ausleitung von Kühlmittel aus einer Mehrzahl von Hohlleitern dienen. According to a generally advantageous embodiment of the cooling system, the connection element can have a plurality of first openings which each enclose one or more waveguides in their axial end regions. The advantage of this embodiment is that a plurality of waveguides can be fluidically coupled to a coolant inflow line or a coolant outflow line in a particularly simple manner. In particular, several waveguides of a distributed winding can be fluidically contacted, although a comparatively simple and robust structure can still be used. One or more waveguides of the winding can thus protrude into each of the first openings. The individual first openings of the superordinate connection element can particularly advantageously be distributed over different circumferential positions of the component. In particular, the waveguides of several grooves of the component distributed over the circumference can be coupled to a coolant inflow line or coolant outflow line via the same connection element. For this coupling of several waveguides with only one connection element, in particular only a single second opening is particularly advantageous. This single second opening can therefore serve to feed coolant into a plurality of waveguides or to discharge coolant from a plurality of waveguides.
Besonders vorteilhaft ist es bei dieser Ausführungsform, wenn das Anschlusselement ringförmig ausgestaltet ist oder die Form eines Ringsegments aufweist. Dabei kann die innenliegen de Kühlmittelkammer des Anschlusselements einen ringförmigen bzw. ringsegment-förmigen innenliegenden Kühlmittelkanal aus bilden. Dieser Kühlmittelkanal kann eine Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweisen, welche über eine Mehrzahl von Umfangspo sitionen der Maschine verteilt sind. Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform kann das Material der Begrenzungswand ein Kunststoff sein. Besonders vorteilhaft kann es sich dabei um ein organisches polymeres Material handeln, insbesondere um einen Thermoplasten. Ein solcher Thermoplast kann beispielsweise ein gefüllter Thermo plast sein. Dabei ist Glasfasermaterial als Füllmaterial be sonders bevorzugt, beispielsweise um gewünschte thermische Eigenschaften einstellen zu können. Allgemein ermöglicht die Wahl eines Kunststoffmaterials vorteilhaft eine besonders einfache Herstellung von komplexen Formen der Begrenzungs wand. Besonders vorteilhaft kann dabei eine Formgebung über Spritzgießen oder über ein additives Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen. In this embodiment, it is particularly advantageous if the connection element is designed in a ring shape or has the shape of a ring segment. The inner coolant chamber of the connection element can form an annular or ring segment-shaped inner coolant channel. This coolant channel can have a plurality of first openings which are distributed over a plurality of circumferential positions of the machine. According to a generally advantageous embodiment, the material of the boundary wall can be a plastic. It can particularly advantageously be an organic polymer material, in particular a thermoplastic. Such a thermoplastic can be a filled thermoplastic, for example. Glass fiber material is particularly preferred as a filler material, for example in order to be able to set desired thermal properties. In general, the choice of a plastic material advantageously enables a particularly simple production of complex shapes of the boundary wall. Shaping by injection molding or by an additive manufacturing process can be used particularly advantageously.
Das Material der Vergussmasse kann allgemein vorteilhaft ein Polymer sein beziehungsweise ein solches Material umfassen. Besonders vorteilhaft sind hier temperaturfeste Gießharze, wie beispielsweise Epoxidharze oder Polyurethane. Bevorzugt kann ein solches Gießharz im gehärteten Zustand temperatur fest entsprechend der thermischen Klasse F sein, was einer höchstzulässigen Dauertemperatur von 155 °C entspricht. Be sonders bevorzugt kann ein solches Gießharz sogar temperatur fest entsprechend der thermischen Klasse H sein, was einer höchstzulässigen Dauertemperatur von 180 °C entspricht. The material of the potting compound can generally advantageously be a polymer or comprise such a material. Temperature-resistant casting resins, such as epoxy resins or polyurethanes, are particularly advantageous here. Such a casting resin can preferably be temperature-resistant in the cured state corresponding to thermal class F, which corresponds to a maximum permissible continuous temperature of 155 ° C. Particularly preferably, such a casting resin can even be temperature-resistant in accordance with thermal class H, which corresponds to a maximum permissible continuous temperature of 180 ° C.
Gemäß einer weiteren allgemein vorteilhaften Ausführungsform des Kühlsystems kann dieses ein geschlossenes Kühlsystem mit einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf sein. Die Vorteile der Erfindung im Hinblick auf eine dauerhafte fluiddichte Kapselung kommen bei einem solchen geschlossenen Kühlsystem besonders wirksam zum Tragen. Allerdings sollen auch Ausfüh rungsformen mit offenen Kühlmittelsystemen grundsätzlich von der Erfindung umfasst sein. According to a further generally advantageous embodiment of the cooling system, this can be a closed cooling system with a closed coolant circuit. The advantages of the invention with regard to permanent fluid-tight encapsulation are particularly effective in such a closed cooling system. However, embodiments with open coolant systems should in principle also be encompassed by the invention.
Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform des Bau teils kann dieses als Stator der elektrischen Maschine ausge bildet sein. Bei einem solchen feststehenden Bauteil ist die Ankopplung des beschriebenen Anschlusselements an eine über- geordnete Kühlmittelzuflussleitung beziehungsweise Kühlmit telabflussleitung besonders einfach zu realisieren. Bei der zu kühlenden Wicklung handelt es sich dann also um eine Statorwicklung . According to a generally advantageous embodiment of the construction part this can be formed out as a stator of the electrical machine. In the case of such a fixed component, the coupling of the connection element described to an over- orderly coolant inflow line or coolant outflow line is particularly easy to implement. The winding to be cooled is then a stator winding.
Alternativ kann es sich bei dem Bauteil aber auch beispiels weise um einen Rotor einer elektrischen Maschine handeln. Bei der zu kühlenden Wicklung handelt es sich dann also um eine Rotorwicklung. Auch für die Kühlung solcher Rotorwicklungen sind aus dem Stand der Technik Methoden bekannt, um das ver wendete Kühlmittel insbesondere in einem geschlossenen Kühl mittelkreislauf im rotierenden System zu zirkulieren oder auch zwischen dem rotierenden System und dem feststehenden System zu übertragen. Alternatively, however, the component can also be, for example, a rotor of an electrical machine. The winding to be cooled is then a rotor winding. Methods are also known from the prior art for cooling such rotor windings to circulate the coolant used in particular in a closed coolant circuit in the rotating system or to transfer it between the rotating system and the stationary system.
Alternativ kann es sich bei dem Bauteil aber auch um ein an derweitiges Bauteil einer elektrischen Maschine handeln, bei spielsweise um eine Transformatorwicklung eines Transforma tors. Auch hier kommen die Vorteile der Erfindung im Zusam menhang mit der Kühlung der Wicklung zum Tragen. Alternatively, however, the component can also be a component of an electrical machine, for example a transformer winding of a transformer. Here, too, the advantages of the invention in connection with the cooling of the winding come into play.
Gemäß einer weiteren allgemein vorteilhaften Ausführungsform des Bauteils kann die Wicklung sowohl einen oder mehrere Hohlleiter als auch einen oder mehrere Massivleiter umfassen. Mit anderen Worten kann die Wicklung aus unterschiedlichen Leitern zusammengesetzt sein. Somit kann die Zahl der Hohl leiter geringer sein als die Zahl der insgesamt für die Wick lung benötigten Leiter. Hierdurch wird die Zahl der benötig ten Zuflussstellen beziehungsweise Abflussstellen für das Kühlmittel reduziert. Insgesamt kann so der apparative Auf wand für die fluidische Ankopplung der einzelnen Hohlleiter im Vergleich zu einer Wicklung, die ausschließlich aus Hohl leitern zusammengesetzt ist, noch weiter reduziert werden. Abhängig von dem Anteil der eingesetzten Hohlleiter kann trotzdem noch eine effektive Direktkühlung der Wicklung rea lisiert werden. Alternativ ist es jedoch grundsätzlich allgemein auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, dass die Wicklung aus schließlich aus Hohlleitern zusammengesetzt ist. In diesem Fall entspricht die maximale Anzahl der Hohlleiter dem Dop pelten der Windungszahl, was eine entsprechend hohe Anzahl von fluidischen Verbindungsstellen zur Folge hat. Diese maxi male Anzahl liegt insbesondere dann vor, wenn der Hinleiter und der Rückleiter jeder Windung jeweils durch einfache hohle Leiterstäbe gebildet sein. Bei der Verwendung von haarnadel förmig umgebogenen Hohlleitern entspricht die maximale Anzahl der Hohlleiter dagegen genau der Windungszahl. According to a further generally advantageous embodiment of the component, the winding can comprise both one or more waveguides and one or more solid conductors. In other words, the winding can be composed of different conductors. Thus, the number of waveguides can be less than the total number of conductors required for the winding. This reduces the number of inflow points or outflow points required for the coolant. Overall, the expenditure on equipment for the fluidic coupling of the individual waveguides can be reduced even further compared to a winding that is composed exclusively of waveguides. Depending on the proportion of waveguides used, effective direct cooling of the winding can still be implemented. Alternatively, however, it is generally also possible and under certain circumstances advantageous for the winding to be composed exclusively of waveguides. In this case, the maximum number of waveguides corresponds to twice the number of turns, which results in a correspondingly high number of fluidic connection points. This maximum number is given in particular when the forward conductor and the return conductor of each turn are each formed by simple hollow conductor bars. When using waveguides bent in the shape of a hairpin, on the other hand, the maximum number of waveguides corresponds exactly to the number of turns.
Gemäß einer allgemein vorteilhaften Ausführungsform kann das Bauteil wenigstens ein erstes Anschlusselement aufweisen, welches als Zuflusskammer für das Kühlmittel ausgestaltet ist. Zusätzlich kann das Bauteil wenigstens ein zweites An schlusselement aufweisen, welches als Abflusskammer für das Kühlmittel ausgestaltet ist. Das erste Anschlusselement dient also insbesondere dazu, den wenigstens einen Hohlleiter flui- disch mit einer übergeordneten Kühlmittelzuflussleitung zu verbinden. Das zweite Anschlusselement dient entsprechend da zu, den wenigstens einen Hohlleiter fluidisch mit einer über geordneten Kühlmittelabflussleitung zu verbinden. Durch die Verwendung von zwei solchen erfindungsgemäß ausgestalteten Anschlusselementen kann somit auf relativ einfache Weise eine Ankopplung des wenigstens einen Hohlleiters an einen überge ordneten Kühlmittelkreislauf realisiert werden. According to a generally advantageous embodiment, the component can have at least one first connection element which is designed as an inflow chamber for the coolant. In addition, the component can have at least one second connection element, which is designed as an outflow chamber for the coolant. The first connection element thus serves in particular to fluidically connect the at least one waveguide to a superordinate coolant inflow line. The second connection element is used accordingly to fluidically connect the at least one waveguide to an above-ordered coolant outflow line. By using two such connection elements designed according to the invention, a coupling of the at least one waveguide to a superordinate coolant circuit can thus be implemented in a relatively simple manner.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante dieser Ausführungs form können die wenigstens eine Zuflusskammer und die wenig stens eine Abflusskammer auf derselben axialen Seite des Bau teils angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform entspricht die kürzeste Länge eines Hohlleiters genau der Länge einer Windung. Besonders vorteilhaft kann dann der Hohlleiter haar nadelförmig ausgestaltet sein. Ein Vorteil dieser ersten Va riante liegt beispielsweise darin, dass eine axiale Seite des Bauteils frei von Kühlmittelanschlüssen bleiben kann. Somit kann vorteilhaft ein besonders kompakter Aufbau des Bauteils realisiert werden. Diese Variante ist besonders für elektri sche Maschinen mit einer geringen axialen Länge vorteilhaft, weil dann nur geringe Probleme mit hydraulischen Druckverlus ten innerhalb des Hohlleiters auftreten. According to a first advantageous variant of this embodiment, the at least one inflow chamber and the least one outflow chamber can be arranged in part on the same axial side of the construction. In this embodiment, the shortest length of a waveguide corresponds exactly to the length of a turn. The waveguide can then be particularly advantageously designed in the shape of a hair needle. One advantage of this first variant is, for example, that one axial side of the component can remain free of coolant connections. A particularly compact structure of the component can thus be advantageous will be realized. This variant is particularly advantageous for electrical machines with a short axial length, because then only minor problems with hydraulic pressure losses occur within the waveguide.
Gemäß einer alternativen, zweiten vorteilhaften Variante kön nen die wenigstens eine Zuflusskammer und die wenigstens eine Abflusskammer auf gegenüberliegenden axialen Seiten des Bau teils angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsvariante ent spricht die kürzestmögliche Länge eines Hohlleiters sogar nur einer halben Windung. Dadurch können also noch geringere Hohlleiterlängen und somit geringere hydraulische Druckver luste realisiert werden. Bei dieser Ausführungsform kommen also vorteilhaft einfache Hohlleiterstäbe für jeden Hinleiter bzw. Rückleiter der Wicklung zum Einsatz. Diese zweite Aus führungsvariante ist vor allem für Maschinen mit etwas größe rer axialer Länge zu bevorzugen, bei denen hydraulische Druckverluste eine größere Rolle spielen. According to an alternative, second advantageous variant, the at least one inflow chamber and the at least one outflow chamber can be arranged on opposite axial sides of the component. In this variant, the shortest possible length of a waveguide corresponds to only half a turn. This means that even shorter waveguide lengths and thus lower hydraulic pressure losses can be achieved. In this embodiment, simple waveguide rods are therefore advantageously used for each forward conductor or return conductor of the winding. This second version is to be preferred for machines with a somewhat larger axial length, in which hydraulic pressure losses play a greater role.
Gemäß einer weiteren allgemein vorteilhaften Ausführungsform des Bauteils kann dieses aus einer Anzahl s von Segmenten zu sammengesetzt sein. Dabei kann das Bauteil eine Mehrzahl n von Anschlusselementen aufweisen, wobei n entweder gleich 2-s oder ein ganzzahliges Vielfaches von 2-s ist. Somit liegt für jedes Segment des Bauteils insbesondere zumindest eine Zu flusskammer und eine Abflusskammer vor. Allgemein vorteilhaft kann es sich bei der Anzahl s um eine Mehrzahl von Segmenten handeln, so dass ein echtes segmentiertes Bauteil vorliegt. Beispielsweise kann es sich um einen in Umfangsrichtung seg mentierten Stator oder Rotor einer elektrischen Maschine han deln. Alternativ kann die Anzahl s aber auch 1 sein, so dass es sich insbesondere um einen einstückigen „Komplettstator" oder „Komplettrotor" einer elektrischen Maschine handeln kann. According to a further generally advantageous embodiment of the component, it can be composed of a number s of segments. The component can have a plurality n of connection elements, where n is either equal to 2-s or an integral multiple of 2-s. Thus, there is in particular at least one inflow chamber and one outflow chamber for each segment of the component. Generally advantageously, the number s can be a plurality of segments, so that a real segmented component is present. For example, it can be a stator or rotor of an electrical machine segmented in the circumferential direction. Alternatively, however, the number s can also be 1, so that it can in particular be a one-piece “complete stator” or “complete rotor” of an electrical machine.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen: Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung für einen Teil eines Kühlsystems nach einem ersten Beispiel der Er findung zeigt, The invention is described below on the basis of a few preferred exemplary embodiments with reference to the attached drawings, in which: Figure 1 shows a schematic sectional view for part of a cooling system according to a first example of the invention,
Figur 2 einen etwas größeren Ausschnitts eines ähnlichenFIG. 2 shows a somewhat larger section of a similar one
Kühlsystems nach einem zweiten Beispiel der Erfindung zeigt, Shows cooling system according to a second example of the invention,
Figur 3 einen Ausschnitt eines Kühlsystems nach einem dritten Beispiel der Erfindung zeigt und die Figuren 4 und 5 zwei axiale Längsschnitte von Teilberei chen von elektrischen zeigen. Figure 3 shows a section of a cooling system according to a third example of the invention and Figures 4 and 5 show two axial longitudinal sections of subregions of electrical.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
In Figur 1 ist eine schematische Schnittdarstellung für einen Teilbereich eines Kühlsystems 1 einer elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Dabei umfasst die Schnittebene zum einen die axiale Richtung a (welche parallel zur Maschinenachse verläuft) und eine zweite Richtung r. Diese zweite Richtung r kann dabei prinzi piell entweder eine radiale Richtung der Maschine oder auch eine Umfangsrichtung der Maschine sein. Beide geometrischen Varianten bezüglich der Anordnung der hier gezeigten Elemente sind also möglich. Die Schnittebene der Figur 3 liegt in je dem Fall in einem gewissen radialen Abstand von der Maschi nenachse. FIG. 1 shows a schematic sectional illustration for a partial area of a cooling system 1 of an electrical machine according to a first exemplary embodiment of the invention. The cutting plane comprises on the one hand the axial direction a (which runs parallel to the machine axis) and a second direction r. This second direction r can in principle either be a radial direction of the machine or a circumferential direction of the machine. Both geometric variants with regard to the arrangement of the elements shown here are therefore possible. In each case, the sectional plane of FIG. 3 lies at a certain radial distance from the machine axis.
Das Kühlsystem 1 dient hier als Kühlsystem für einen Stator einer elektrischen Maschine. Dieser Stator umfasst eine Sta torwicklung, von der hier stellvertretend nur zwei einzelne Leiterabschnitte gezeigt sind, nämlich Teile von zwei stab förmigen Hohlleitern 3. Gezeigt ist hier nur ein kleiner Teilbereich dieser Hohlleiter, nämlich ein erster axialer Endbereich 3a. Diese beiden Hohlleiters sind in dem axialen Endbereich 3a parallel zueinander geführt. Beide weisen einen innenliegenden Hohlraum auf mit einer Öffnung 4 zum Einleiten und/oder Ausleiten von Kühlmittel. Die in dem Ausschnitt der Figur 1 dargestellten Öffnungen 4 werden beide zum Einspeisen von Kühlmittel in die Hohlleiter verwendet. An den gegenüber liegenden Enden dieser Hohlleiter liegen jedoch entsprechen de, hier nicht dargestellte Öffnungen zum Ausleiten von Kühl mittel vor. Um die beiden Hohlleiter 3 fluidisch an eine Kühlmittelversorgung des Kühlsystems 1 anzuschließen, sind die beiden dargestellten axialen Endbereiche 3a an ein An schlusselement 5 angekoppelt. Dieses Anschlusselement 5 weist eine innenliegende Kühlmittelkammer 6 auf, von der aus ein flüssiges Kühlmittel in die beiden Hohlleiter 3 eingespeist werden kann. Dies geschieht über eine erste Öffnung 5a des Anschlusselements, welche die beiden Hohlleiter in den axia len Endbereichen gemeinsam umschließt. Die Einspeisung von Kühlmittel in die innenliegende Kühlmittelkammer 6 geschieht wiederum durch eine zweite Öffnung 5b des Anschlusselements 5, welche mit einer hier nicht gezeigten übergeordneten Kühl mittelzuflussleitung verbunden werden kann. Die Flussrichtung des Kühlmittels ist hier durch den Pfeil 12 verdeutlich. The cooling system 1 is used here as a cooling system for a stator of an electrical machine. This stator comprises a stator winding, of which only two individual conductor sections are shown here as a representative, namely parts of two rod-shaped waveguides 3. Only a small portion of this waveguide is shown here, namely a first axial end region 3a. These two waveguides are guided parallel to one another in the axial end region 3a. Both have an internal cavity with an opening 4 for introducing and / or discharging coolant. The ones in the section of the Openings 4 shown in FIG. 1 are both used for feeding coolant into the waveguide. At the opposite ends of these waveguides, however, there are corresponding de, not shown here openings for discharging coolant. In order to fluidically connect the two waveguides 3 to a coolant supply of the cooling system 1, the two illustrated axial end regions 3 a are coupled to a connection element 5. This connection element 5 has an internal coolant chamber 6, from which a liquid coolant can be fed into the two waveguides 3. This is done via a first opening 5a of the connection element, which jointly encloses the two waveguides in the axial end regions. The coolant is fed into the internal coolant chamber 6 again through a second opening 5b of the connection element 5, which can be connected to a superordinate coolant inflow line, not shown here. The direction of flow of the coolant is illustrated here by arrow 12.
Die innenliegende Kühlmittelkammer 6 des Anschlusselements 5 wird durch eine Begrenzungswand 7 definiert. Diese Begren zungswand ist beispielsweise aus einem elektrisch nichtlei tenden Material und insbesondere aus Kunststoff gebildet. Hierdurch werden ungewollte elektrische Kurzschlüsse im Be reich dieser Wand vermieden. Die fluiddichte Abdichtung der innenliegenden Kühlmittelkammer 6 gegen die äußere Umgebung 10 wird bei der Herstellung des Stators in zwei aufeinander folgenden Stufen erreicht. Zunächst wird zwischen den beiden in die Öffnung 5a hineinragenden Hohlleitern 3 und der umge benden Begrenzungswand 7 eine temporäre Abdichtung geschaf fen. Dabei sind zunächst die beiden Hohlleiters 3 über ein zusätzliches Verbindungselement 11 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Ein solches Verbindungselement kann beispielsweise ein metallisches Kontaktelement sein, welches die beiden Hohlleiters 3 nach Art einer Klammer ringförmig umgibt. Dieses Verbindungselement 11 ist wiederum über eine innere Dichtung 8 mit der Begrenzungswand 7 verbunden. Bei dieser inneren Dichtung kann es sich beispielsweise um eine O-Ring-Dichtung handeln. Wesentlich ist, dass diese innere Dichtung 8 die beiden Hohlleiters 3 zumindest temporär fluid dicht gegen die Begrenzungswand abdichtet. Dabei wird in die sem Beispiel die Abdichtung zwischen dem Hohlleiters und der inneren Dichtung zusätzlich über das Verbindungselement 11 vermittelt. Diese temporäre Abdichtung wird nun in einem zweiten Schritt so mit einer Vergussmasse 9 umgossen, dass der beschriebene Verbindungsbereich zur äußeren Umgebung 10 hin vollständig umhüllt ist. The internal coolant chamber 6 of the connection element 5 is defined by a boundary wall 7. This limita- tion wall is formed, for example, from an electrically non-conductive material and in particular from plastic. In this way, unwanted electrical shorts in the area of this wall are avoided. The fluid-tight sealing of the internal coolant chamber 6 from the external environment 10 is achieved in two successive stages during the manufacture of the stator. First of all, a temporary seal is created between the two waveguides 3 protruding into the opening 5a and the surrounding boundary wall 7. First, the two waveguides 3 are electrically and mechanically connected to one another via an additional connecting element 11. Such a connecting element can be, for example, a metallic contact element which surrounds the two waveguides 3 in a ring-shaped manner in the manner of a clamp. This connecting element 11 is in turn connected to the boundary wall 7 via an inner seal 8. This inner seal can be, for example, a Act on the O-ring seal. It is essential that this inner seal 8 seals the two waveguides 3 at least temporarily in a fluid tight manner against the boundary wall. In this example, the seal between the waveguide and the inner seal is also conveyed via the connecting element 11. In a second step, this temporary seal is encapsulated with a potting compound 9 in such a way that the described connection area to the external environment 10 is completely encased.
Beim Beispiel der Figur 1 ist das Anschlusselement so voll ständig mit der Vergussmasse 9 umgossen, dass die Begren zungswand 7 nur im Bereich der zweiten Öffnung 5b zur äußeren Umgebung 10 hin offenliegt. Die Begrenzungswand 7 setzt sich zwar nach rechts und links über den dargestellten Bereich hinaus fort. Allerdings kann sie auch in den hier nicht dar gestellten außenliegenden Bereichen entweder nach außen hin von der Vergussmasse umhüllt sein oder (falls die zweite Richtung r eine Umfangsrichtung ist) in sich ringförmig ge schlossen sein. In the example of FIG. 1, the connection element is completely encapsulated with the potting compound 9 that the limiting wall 7 is only exposed in the area of the second opening 5b to the external environment 10. The boundary wall 7 continues to the right and left beyond the area shown. However, in the outlying areas not shown here, it can either be encased by the potting compound on the outside or (if the second direction r is a circumferential direction) closed in a ring shape.
In Figur 2 ist ein etwas größerer Ausschnitt eines ähnlichen Kühlsystems 1 nach einem zweiten Beispiel der Erfindung ge zeigt. Auch hier entspricht a der axialen Richtung der Ma schine und die zweite Richtung r soll für dieses Beispiel der Umfangsrichtung der Maschine entsprechen. Der hier gewählte Ausschnitt zeigt einen Teilbereich einer verteilten Wicklung 13, welche wiederum Teil einer Statorwicklung der Maschine ist. Diese verteilte Wicklung ist aus mehrfach gebogenen und insgesamt haarnadelförmigen Hohlleitersegmenten 3 gebildet, welche beispielsweise ähnlich wie in der DE 102017204472 Al beschrieben ausgestaltet sein können. Die Abmessungen der einzelnen Teilabschnitte sind jedoch nicht maßstabsgetreu ge zeigt und sind nur äußerst schematisch zu verstehen. Insbe sondere kann der axial innenliegende Bereich 3c dieser Lei tersegmente wesentlich länger ausgebildet sein als die übri gen Teilstücke. Außerdem können diese axial innenliegenden Teilstücke im axialen Bereich 3c in die Nuten eines hier nicht dargestellten Statorblechpakets eingebettet sein. Das Anschlusselement 5 ist hier insgesamt ähnlich ausgestaltet wie beim Beispiel der Figur 1. Wesentlich für das Beispiel der Figur 2 ist, dass die haarnadelförmigen Hohlleitersegmen te abgesehen von ihren ersten axialen Endbereichen 3a auf ih rer ganzen axialen Länge in die Vergussmasse 9 eingebettet sind. In dem innenliegenden Bereich 3c, in dem die Hohlleiter in den Nuten des Statorblechpakets verlaufen, kann insbeson dere auch dieses Statorblechpaket zusammen mit den Hohllei tern in die Vergussmasse 9 eingebettet sein. Wesentlich ist im Zusammenhang mit diesem Beispiel, dass die beiden Hohllei ter auf ihrer gesamten Länge vollständig gegenüber der äuße ren Umgebung 10 gekapselt sind. Innerhalb der gezeigten Quer schnittsfläche weist daher die Vergussmasse 9 nur in den bei den gegenüberliegenden axialen Endbereichen nach außen hin offenliegende Oberflächen 9a auf. In Figure 2, a slightly larger section of a similar cooling system 1 according to a second example of the invention is ge shows. Here too, a corresponds to the axial direction of the machine and the second direction r is intended to correspond to the circumferential direction of the machine for this example. The section selected here shows a partial area of a distributed winding 13, which in turn is part of a stator winding of the machine. This distributed winding is formed from multiple curved and overall hairpin-shaped waveguide segments 3, which can be configured, for example, similar to that described in DE 102017204472 A1. However, the dimensions of the individual sections are not shown true to scale and are to be understood only extremely schematically. In particular, the axially inner region 3c of these Lei tersegmente can be made much longer than the other parts. In addition, these axially inner sections in the axial area 3c can be inserted into the grooves of one here be embedded stator core, not shown. The connection element 5 is configured here overall similarly to the example in FIG. 1. It is essential for the example in FIG. 2 that the hairpin-shaped waveguide segments, apart from their first axial end regions 3a, are embedded in the potting compound 9 over their entire axial length. In the inner area 3c, in which the waveguides run in the grooves of the stator lamination stack, this stator lamination stack can in particular also be embedded in the potting compound 9 together with the Hohllei tern. In connection with this example, it is essential that the two hollow conductors are completely encapsulated with respect to the external environment 10 over their entire length. Within the cross-sectional area shown, the casting compound 9 therefore only has surfaces 9a which are exposed to the outside in the opposite axial end regions.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem Beispiel der Figur 1 be schrieben, kann sich der innenliegende Kühlmittelkanal 6 in Umfangsrichtung r in beiden Richtungen nach Art eines ring förmigen oder ringsegmentförmigen Kühlmittelkanals 6a fort setzen. Bei der gezeigten haarnadelförmigen Ausgestaltung der Hohlleiters sind die hier nicht dargestellten gegenüberlie genden Endstücke auch im ersten axialen Teilbereich 3a des Stators angeordnet. Diese gegenüberliegenden Endstücke ent sprechen dann der Kühlmittelaustrittsseite der einzelnen Hohlleitern. Sie können in analoger Weise fluidisch mit einem entsprechenden, ähnlich ausgebildeten zweiten Anschlussele ment 5 gekoppelt sein. Ähnliches gilt für die Austrittsseite der Hohlleiter 3 der Figur 1. Ein solches zweites Anschlus selement kann insbesondere in einer anderen radialen Ebene angeordnet sein als das hier gezeigte erste Anschlusselement, welches zur Einspeisung von Kühlmittel vorgesehen ist. Auf diese Weise kann im selben axialen Endbereich eine Einspei sung von Kühlmittel mit einer Zuflusskammer und eine Auslei tung von Kühlmittel mit einer entsprechenden Abflusskammer realisiert sein. Hierzu können die jeweiligen zweiten Öffnun gen 5b der einzelnen Anschlusselemente 5 mit einer entspre- chenden übergeordneten Kühlmittelzuflussleitung beziehungs weise Kühlmittelabflussleitung verbunden sein. As already described in connection with the example of FIG. 1, the internal coolant channel 6 can continue in the circumferential direction r in both directions in the manner of a ring-shaped or ring-segment-shaped coolant channel 6a. In the shown hairpin-shaped configuration of the waveguide, the opposite end pieces, not shown here, are also arranged in the first axial portion 3a of the stator. These opposite end pieces then correspond to the coolant outlet side of the individual waveguides. They can be fluidically coupled in an analogous manner to a corresponding, similarly designed second connection element 5. The same applies to the exit side of the waveguide 3 in FIG. 1. Such a second connection element can in particular be arranged in a different radial plane than the first connection element shown here, which is provided for supplying coolant. In this way, a supply of coolant with an inflow chamber and a discharge of coolant with a corresponding outflow chamber can be implemented in the same axial end region. For this purpose, the respective second openings 5b of the individual connection elements 5 can be provided with a corresponding corresponding superordinate coolant inflow line or coolant outflow line.
In Figur 3 ist ein Teilbereich eines Kühlsystems 1 nach einem dritten Beispiel der Erfindung gezeigt. Gezeigt ist wiederum eine Schnittebene, welche eine axiale Richtung a parallel zur Maschinenachse und als zweite Richtung r die Umfangsrichtung umfasst. Auch hier weist das Kühlsystem ein Anschlusselement 5 auf, welches zur fluidischen Ankopplung mehrerer Hohlleiter an einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf vorgesehen ist.FIG. 3 shows a partial area of a cooling system 1 according to a third example of the invention. Again, a sectional plane is shown which comprises an axial direction a parallel to the machine axis and the circumferential direction as a second direction r. Here, too, the cooling system has a connection element 5, which is provided for the fluidic coupling of a plurality of waveguides to a closed coolant circuit.
Bei diesem Beispiel soll das gezeigte Anschlusselement 5 al lerdings beispielhaft einer Abflusskammer für das Kühlmittel entsprechen, wie durch die Flussrichtung 12 angedeutet ist. Eine analoge Zuflusskammer kann aber grundsätzlich auf glei che Weise aufgebaut sein. Der Ausschnitt der Figur 3 ist so gewählt, dass zwei von dem ringförmigen Kühlmittelkanal 6a abzweigende erste Öffnungen 5a sichtbar sind. Diese stehen stellvertretend für eine deutlich größere Anzahl von solchen ersten Öffnungen, welche über die Umfangsrichtung des Bau teils verteilt angeordnet sein können. In jede dieser ersten Öffnungen ragt im gezeigten Beispiel nur ein einziger Hohl leiter 3 hinein. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, dass wiederum mehrere Hohlleiters über eine gemeinsame erste Öff nung mit der innenliegenden Kühlmittelkammer 6 gekoppelt sind. Die einzelnen gezeigten Hohlleiters 3 sind hier jeweils direkt (also nicht über ein zusätzliches Verbindungselement) über die innere Dichtung 8 gegen die umgebende Begrenzungs wand 7 temporär abgedichtet. Auch hier dient die innenliegen de Dichtung nur dazu, um eine temporäre Abdichtung bezüglich der im zweiten Schritt aufgebrachten Vergussmasse 9 zu bewir ken. Beim Beispiel der Figur 3 ist die innere Dichtung 8 bei spielsweise als massiver Dichtring ausgebildet und bildet je denfalls auch hier ein separates Dichtelement aus. Die Ab dichtung mit der Vergussmasse bewirkt ähnlich wie bei den beiden vorhergehenden Beispielen die endgültige fluiddichte Abdichtung des Verbindungsbereichs gegenüber dem verwendeten Kühlmittel . Elektrisch sind die gezeigten Hohlleiters 3 jeweils mit einem zugeordneten Massivleiter 23 verbunden, mit dem sie zusammen eine Windung der Wicklung ausbilden können. Diese Massivlei ter sind also ebenfalls Bestandteile der Wicklung des Maschi nenbauteils. Sie sind aber nicht Bestandteil des Kühlsystems, da über sie kein flüssiges Kühlmittel transportiert wird. Die direkte Kühlung der Wicklung erfolgt also hier nur über die jenigen ausgewählten Leitersegmente, welche als Hohlleiter gebildet sind. Wenn dies nur eine bestimmte Teilmenge der ge samten Zahl von Leitersegmenten ist, kann die Zahl der benö tigten fluidischen Anschlüsse verringert und somit das Kühl system insgesamt vereinfacht werden. In this example, however, the connection element 5 shown is intended to correspond, by way of example, to an outflow chamber for the coolant, as is indicated by the direction of flow 12. An analog inflow chamber can, however, basically be constructed in the same way. The section in FIG. 3 is selected such that two first openings 5a branching off from the annular coolant channel 6a are visible. These are representative of a significantly larger number of such first openings, which can be partially distributed over the circumferential direction of the construction. In the example shown, only a single hollow conductor 3 protrudes into each of these first openings. In principle, however, it is also possible for a plurality of waveguides to be coupled to the internal coolant chamber 6 via a common first opening. The individual waveguides 3 shown are each temporarily sealed directly (that is, not via an additional connecting element) via the inner seal 8 against the surrounding boundary wall 7. Here, too, the inner seal only serves to effect a temporary seal with respect to the potting compound 9 applied in the second step. In the example of FIG. 3, the inner seal 8 is designed, for example, as a solid sealing ring and, in each case, also forms a separate sealing element here. From the seal with the potting compound, similar to the two previous examples, the final fluid-tight seal of the connection area with respect to the coolant used. The waveguides 3 shown are each electrically connected to an associated solid conductor 23, with which they can together form a turn of the winding. These Massivlei ter are also part of the winding of the machine component. However, they are not part of the cooling system, as no liquid coolant is transported through them. The direct cooling of the winding takes place here only via those selected conductor segments, which are formed as waveguides. If this is only a certain subset of the total number of conductor segments, the number of fluidic connections required can be reduced and thus the overall cooling system can be simplified.
In der Figur 3 ist der gegenüberliegende axiale Endbereich 3b der einzelnen Leitersegmente nicht dargestellt. Er kann prin zipiell ähnlich wie bei dem Beispiel der Figur 2 ausgestaltet sein, sodass die Leiter insbesondere haarnadelförmig ausge bildet sind und über entsprechende Biegungen in den Endberei chen 3b jeweils sowohl den Hinleiter als auch den Rückleiter einer übergeordneten Windung ausbilden. Alternativ ist es aber auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn die einzelnen Leitersegmente (sowohl die Hohlleiter als auch die Massivleiter) als einfache Leiterstäbe ausgebildet sind. Dann ist es zweckmäßig, wenn auch in dem gegenüberliegenden axia len Endbereich 3b ein entsprechendes Anschlusselement 5 vor gesehen ist, welches dann analog zur Einspeisung von Kühlmit tel ausgebildet ist. The opposite axial end region 3b of the individual conductor segments is not shown in FIG. In principle, it can be designed similar to the example in FIG. 2, so that the conductors are particularly hairpin-shaped and form both the outgoing conductor and the return conductor of a superordinate turn via corresponding bends in the end areas 3b. Alternatively, however, it is also possible and under certain circumstances advantageous if the individual conductor segments (both the waveguides and the solid conductors) are designed as simple conductor bars. Then it is useful if a corresponding connection element 5 is also seen in the opposite axial end region 3b, which is then designed analogously to the supply of coolant tel.
In den Figuren 4 und 5 sind schematisch zwei allgemeine Vari anten dafür dargestellt, wie die Ankopplung der bereits be schriebenen Teile des Kühlsystems an eine übergeordnete Kühl mittelzuflussleitung 47 und eine übergeordnete Kühlmittelab flussleitung 48 in den beiden axialen Endbereichen 3a und 3b realisiert sein kann. Gezeigt sind jeweils Längsschnitte von elektrischen Maschinen 41 entlang der Maschinenachse A. Dabei zeigen beide Figuren stellvertretend nur den oberhalb der Ma schinenachse A liegenden Teilbereich des innenliegenden Ro tors 43 und des außenliegenden Stators 42. Auch hier ist der Stator 42 dasjenige Bauteil der Maschine, welches mit dem er findungsgemäßen Kühlsystem gekühlt wird. Dies ist jedoch nur eine mögliche Realisierung und es ist alternativ auch mög lich, dass der Rotor der Maschine auf die erfindungsgemäße Weise gekühlt wird. In Figures 4 and 5, two general variants are shown schematically how the coupling of the already described parts of the cooling system to a superordinate coolant inflow line 47 and a superordinate coolant outflow line 48 can be implemented in the two axial end regions 3a and 3b. Shown in each case are longitudinal sections of electrical machines 41 along the machine axis A. Both figures representatively show only the portion of the inner rotor 43 and the outer stator 42 located above the machine axis A Stator 42 that component of the machine which is cooled with the cooling system according to the invention. However, this is only one possible implementation and it is alternatively also possible that the rotor of the machine is cooled in the manner according to the invention.
Figur 4 zeigt eine elektrische Maschine, deren Stator 42 mit einem Kühlsystem 1 gekühlt wird. Dieses Kühlsystem 1 weist nur in einem axialen Endbereich Kühlmittelanschlüsse auf. Da bei handelt es sich um denjenigen Endbereich, welcher dem ersten axialen Endbereich 3a der Statorwicklung 44 ent spricht. Diese Statorwicklung 44 ist in ihrem axial innenlie genden Bereich in die Nuten eines Statorblechpakets 45 einge bettet. Die Statorwicklung 44 kann entweder nur aus Hohllei tern zusammengesetzt sein, ähnlich wie bei den Beispielen der Figuren 1 und 2 oder aber sie kann aus einer Mischung von Hohlleitern und massiven Leitern zusammengesetzt sein, ähn lich wie bei dem Beispiel der Figur 3. Wesentlich ist, dass die Statorwicklung zumindest einen Hohlleiter umfasst. Die einseitige fluidische Ankopplung an den Kühlmittelkreislauf wird dadurch ermöglicht, dass das Kühlsystem an demselben axialen Ende sowohl eine Zuflusskammer 51 als auch eine Ab flusskammer 52 aufweist. Jede dieser beiden Kammern 51 und 52 ist dabei durch ein Anschlusselement 5 gebildet, welches bei spielsweise ähnlich ausgestaltet sein kann, wie es im Zusam menhang mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben wurde. In der Fi gur 4 sind diese beiden Kammern 51 und 52 nur sehr schema tisch angedeutet. Sie sind insbesondere nur durch den Umriss des mit Vergussmasse umgossen Bereichs 49 angedeutet, welcher sich in den relevanten axialen Endbereich 3a hinein er streckt. Diese beiden Kammern 51 und 52 können jeweils ring förmig ausgestaltet sein oder zumindest die Form eines Ring segments aufweisen, sodass sie mit den Hohlleitern auf unter schiedlichen Umfangspositionen gekoppelt werden können. Um eine räumliche Überlappung der beiden einzelnen Kammern 51 und 52 zu vermeiden (wie man sie aufgrund der nur äußerst groben Skizze der Figur 4 vermuten könnte), können die beiden Einzelkammern beispielsweise in unterschiedlichen radialen Ebenen der Maschine angeordnet sein. Alternativ oder zusätz lich können sie auch ein komplexes und ineinander verschach teltes Netzwerk von einzelnen Zuflusskanälen und Abflusskanä len bilden, welche nur an einzelnen Positionen in axialer, radialer und/oder azimutaler Richtung zueinander versetzt sind. In jedem Fall ist die Zuflusskammer 51 fluidisch an eine übergeordnete Kühlmittelzuflussleitung 47 gekoppelt und die Abflusskammer 52 ist an eine übergeordnete Kühlmittelab flussleitung 48 gekoppelt. Auch die in Figur 4 dargestellte Position dieser beiden Leitungen 47 und 48 ist nur äußerst schematisch zu verstehen. Die beiden Leitungen können insbe sondere in axialer Richtung, in radialer Richtung und/oder in azimutaler Richtung benachbart zueinander angeordnet sein. Wesentlich ist nur, dass sie sich an denselben axialen Ende des Maschinenbauteils befinden. FIG. 4 shows an electrical machine, the stator 42 of which is cooled with a cooling system 1. This cooling system 1 has coolant connections only in one axial end region. Since this is the end region which corresponds to the first axial end region 3 a of the stator winding 44. This stator winding 44 is embedded in its axially inwardly lowing area in the grooves of a laminated stator core 45. The stator winding 44 can either only be composed of hollow conductors, similar to the examples in FIGS. 1 and 2, or it can be composed of a mixture of hollow conductors and solid conductors, similar to the example in FIG. that the stator winding comprises at least one waveguide. The one-sided fluidic coupling to the coolant circuit is made possible by the fact that the cooling system has both an inflow chamber 51 and an outflow chamber 52 at the same axial end. Each of these two chambers 51 and 52 is formed by a connection element 5 which, for example, can be configured similarly to that described in connection with FIGS. 1 to 3. In Fi gur 4 these two chambers 51 and 52 are only indicated very schematically. In particular, they are only indicated by the outline of the area 49 encapsulated with potting compound, which extends into the relevant axial end area 3a. These two chambers 51 and 52 can each be configured in a ring shape or at least have the shape of a ring segment so that they can be coupled to the waveguides at different circumferential positions. In order to avoid a spatial overlap of the two individual chambers 51 and 52 (as one might assume based on the extremely rough sketch in FIG. 4), the two individual chambers can, for example, be arranged in different radial directions Be arranged levels of the machine. Alternatively or additionally, they can also form a complex network of individual inflow channels and outflow channels that are nested in one another and are only offset from one another at individual positions in the axial, radial and / or azimuthal directions. In any case, the inflow chamber 51 is fluidically coupled to a superordinate coolant inflow line 47 and the outflow chamber 52 is coupled to a superordinate coolant outflow line 48. The position of these two lines 47 and 48 shown in FIG. 4 is also to be understood only extremely schematically. The two lines can in particular be arranged adjacent to one another in the axial direction, in the radial direction and / or in the azimuthal direction. It is only essential that they are located at the same axial end of the machine component.
Auch Figur 5 zeigt eine ähnliche elektrische Maschine 41, de ren Stator 42 durch ein Kühlsystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gekühlt wird. Im Unterschied zum Beispiel der Figur 4 sind hier jedoch die Kühlmittelzuflussleitung 47 und die Kühlmittelabflussleitung 48 an gegenüberliegenden axialen En den des Stators angeordnet. Auch hier ist zum Anschluss an die Kühlmittelzuflussleitung eine Zuflusskammer 51 vorgese hen, welches durch ein Anschlusselement gebildet wird, wie es weiter oben beschrieben wurde. In ähnlicher Weise ist zum An schluss an die Kühlmittelabflussleitung eine Abflusskammer 52 vorgesehen, welche ebenfalls durch ein solches Anschlussele ment gebildet wird. Beim Beispiel der Figur 5 sind allerdings die Zuflusskammer 51 und die Abflusskammer 52 an unterschied lichen axialen Enden des Stators angeordnet. Dies ermöglicht die Verwendung von einfachen Hohlleiterstäben, deren Länge dann nur einer halben Windung der Statorwicklung entspricht. Auf diese Weise kann die von dem Kühlmittel durchströmte Län ge des Hohlleiters insgesamt kürzer gewählt werden, und die hydraulischen Verluste können geringer ausfallen. Bezugszeichenliste FIG. 5 also shows a similar electrical machine 41, the stator 42 of which is cooled by a cooling system 1 according to the present invention. In contrast to the example of FIG. 4, however, here the coolant inflow line 47 and the coolant outflow line 48 are arranged at opposite axial ends of the stator. Here too, for connection to the coolant inflow line, an inflow chamber 51 is provided, which is formed by a connection element, as has been described above. In a similar manner, an outflow chamber 52 is provided for connection to the coolant outflow line, which is likewise formed by such a connection element. In the example of FIG. 5, however, the inflow chamber 51 and the outflow chamber 52 are arranged at different axial ends of the stator. This enables the use of simple waveguide rods, the length of which then corresponds to only half a turn of the stator winding. In this way, the length of the waveguide through which the coolant flows can be selected to be shorter overall, and the hydraulic losses can be lower. List of reference symbols
1 Kühlsystem 1 cooling system
3 Hohlleiter 3 waveguides
3a erster axialer Endbereich 3a first axial end region
3b zweiter axialer Endbereich 3b second axial end area
3c axial innenliegender Bereich 3c axially inner area
4 Öffnung des Hohlleiters 4 Opening of the waveguide
5 Anschlusselement 5 connection element
5a erste Öffnung 5a first opening
5b zweite Öffnung 5b second opening
6 innenliegende Kühlmittelkammer 6 internal coolant chambers
6a ringförmiger Kühlmittelkanal 6a annular coolant channel
7 Begrenzungswand 7 boundary wall
8 innere Dichtung 8 inner seal
9 Vergussmasse 9 casting compound
9a offenliegende Oberfläche der Vergussmasse9a exposed surface of the potting compound
10 äußere Umgebung 11 Verbindungselernent 12 Flussrichtung 13 verteilte Wicklung 10 external environment 11 connection element 12 flow direction 13 distributed winding
23 Massivleiter 23 solid ladder
24 elektrisches Verbindungselement 24 electrical connector
41 elektrische Maschine 41 electric machine
42 Stator 42 stator
43 Rotor 43 rotor
44 Statorwicklung 44 stator winding
45 Statorbleckpaket 45 stator sheet package
47 Kühlmittelzuflussleitung 47 Coolant supply line
48 Kühlmittelabflussleitung 48 coolant drain line
49 umgossener Bereich 49 encapsulated area
51 Zuflusskämmer 51 inflow chambers
52 Abflusskämmer A zentrale Maschinenachse a axiale Richtung r zweite Richtung 52 drainage chambers A central machine axis a axial direction r second direction

Claims

Patentansprüche Claims
1. Kühlsystem (1) für ein Bauteil einer elektrischen Maschine mit einer zentralen Maschinenachse A, umfassend 1. Cooling system (1) for a component of an electrical machine with a central machine axis A, comprising
- wenigstens einen Hohlleiter (3), der einen stromtragenden Teil einer Wicklung der elektrischen Maschine bildet und der dazu ausgebildet ist, von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt zu werden, wobei der Hohlleiter (3) in wenigstens einem axialen Endbe reich (3a) eine Öffnung (4) zum Einleiten und/oder Auslei ten von Kühlmittel aufweist, - At least one waveguide (3) which forms a current-carrying part of a winding of the electrical machine and which is designed to have a liquid coolant flowing through it, the waveguide (3) rich in at least one axial end region (3a) having an opening ( 4) for introducing and / or discharging coolant,
- wenigstens ein Anschlusselement (5), welches eine innenlie gende Kühlmittelkammer (6) aufweist, die durch eine Begren zungswand (7) des Anschlusselements (5) definiert ist,- At least one connection element (5) which has an internal coolant chamber (6) which is defined by a limiting wall (7) of the connection element (5),
- wobei das Anschlusselement (5) eine erste Öffnung (5a) aufweist, welche den wenigstens einen Hohlleiter (3) in seinem axialen Endbereich (3a) umschließt, - wherein the connection element (5) has a first opening (5a) which encloses the at least one waveguide (3) in its axial end region (3a),
- wobei die Begrenzungswand (7) über eine umlaufende inne re Dichtung (8) gegen den wenigstens einen Hohlleiter (3) abgedichtet ist, - wherein the boundary wall (7) is sealed against the at least one waveguide (3) via a circumferential inner seal (8),
- wobei das Anschlusselement (5) eine zweite Öffnung (5b) aufweist, welche zum Einleiten und/oder Ausleiten von Kühlmittel in die innenliegende Kühlmittelkammer (6) ausgebildet ist, - wherein the connection element (5) has a second opening (5b) which is designed for introducing and / or discharging coolant into the internal coolant chamber (6),
- und wobei das Anschlusselement (5) derart mit einer Ver gussmasse (9) umgossen ist, dass der Übergangsbereich vom Hohlleiter (3) über die innere Dichtung (8) zur Be grenzungswand (7) zur äußeren Umgebung (10) hin voll ständig von der Vergussmasse (9) abgedeckt ist. - and wherein the connection element (5) is encapsulated with a casting compound (9) in such a way that the transition area from the waveguide (3) via the inner seal (8) to the boundary wall (7) to the external environment (10) is completely from the potting compound (9) is covered.
2. Kühlsystem (1) nach Anspruch 1, bei welchem die Begren zungswand (7) aus einem Material gebildet ist, welches von dem Material des wenigstens einen Hohlleiters (3) verschieden ist. 2. Cooling system (1) according to claim 1, wherein the limita- tion wall (7) is formed from a material which is different from the material of the at least one waveguide (3).
3. Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei wel chem auch der Hohlleiter (3) derart vollständig mit der Ver- gussmasse (9) umgossen ist, dass keine offenliegende Grenz fläche zwischen Hohlleiter (3) und Vergussmasse (9) vorliegt, welche in Kontakt mit der äußeren Umgebung (10) treten kann. 3. Cooling system (1) according to one of claims 1 or 2, at wel chem also the waveguide (3) so completely with the casting compound (9) is encapsulated so that there is no exposed interface between the waveguide (3) and casting compound (9) which can come into contact with the external environment (10).
4. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Anschlusselement (5) derart vollständig mit der Vergussmasse (9) umgossen ist, dass die Begrenzungswand (7) nur im Bereich der zweiten Öffnung (5b) in Kontakt mit der äußeren Umgebung (10) treten kann. 4. Cooling system (1) according to one of the preceding claims, in which the connection element (5) is completely encapsulated with the potting compound (9) that the boundary wall (7) only in the area of the second opening (5b) in contact with the outer Environment (10) can occur.
5. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Hohlleiter (3) direkt mit der inneren Dich tung (8) in Kontakt ist. 5. Cooling system (1) according to one of the preceding claims, wherein the waveguide (3) is in contact directly with the inner device (8).
6. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Hohlleiter (3) zumindest in einem Teilbereich derart indirekt mit der inneren Dichtung (8) in Kontakt steht, dass ein zusätzliches Verbindungselement (11) den Kon takt zwischen dem Hohlleiter (3) und der inneren Dichtung (8) vermittelt. 6. Cooling system (1) according to one of the preceding claims, in which the waveguide (3) is at least in a partial area in such indirect contact with the inner seal (8) that an additional connecting element (11) the contact between the waveguide ( 3) and the inner seal (8) mediated.
7. Kühlsystem (1) nach Anspruch 6, bei welchem eine Mehrzahl von Hohlleitern (3) in dieselbe erste Öffnung (5a) des An schlusselements (5) hineinragt, wobei das zusätzliche Verbindungselement (11) zur elektri schen Verbindung der Mehrzahl von Hohlleitern (3) dient. 7. Cooling system (1) according to claim 6, in which a plurality of waveguides (3) protrudes into the same first opening (5a) of the connecting element (5), the additional connecting element (11) for electrical connection of the plurality of waveguides ( 3) serves.
8. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Anschlusselement (5) mehrere erste Öffnungen (5a) aufweist, welche jeweils einen oder mehrere Hohlleiter (3) in ihren axialen Endbereichen (3a) umschließen. 8. Cooling system (1) according to one of the preceding claims, in which the connection element (5) has a plurality of first openings (5a) which each enclose one or more waveguides (3) in their axial end regions (3a).
9. Kühlsystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Material der Begrenzungswand (7) ein Kunst stoff ist. 9. Cooling system (1) according to one of the preceding claims, in which the material of the boundary wall (7) is a plastic.
10. Bauteil (42) für eine elektrische Maschine (41), welches eine elektrische Wicklung (44) und ein Kühlsystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist. 10. Component (42) for an electrical machine (41), which has an electrical winding (44) and a cooling system (1) according to one of claims 1 to 9.
11. Bauteil (42) nach Anspruch 10, welches als Stator (42) der elektrischen Maschine (41) ausgebildet ist. 11. Component (42) according to claim 10, which is designed as a stator (42) of the electrical machine (41).
12. Bauteil (42) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei welchem die Wicklung (44) sowohl einen oder mehrere Hohllei ter (3) als auch einen oder mehrere Massivleiter (23) um fasst. 12. Component (42) according to one of claims 10 or 11, in which the winding (44) comprises both one or more Hohllei ter (3) and one or more solid conductors (23).
13. Bauteil (42) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, welches wenigstens ein erstes Anschlusselement (51) aufweist, welches als Zuflusskammer (51) für das Kühlmittel ausgestaltet ist, und welches wenigstens ein zweites Anschlusselement (52) auf weist, welches als Abflusskammer (52) für das Kühlmittel aus gestaltet ist. 13. Component (42) according to one of claims 10 to 12, which has at least one first connection element (51) which is designed as an inflow chamber (51) for the coolant, and which has at least one second connection element (52), which as Outflow chamber (52) is designed for the coolant from.
14. Bauteil (42) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei wel chem die wenigstens eine Zuflusskammer (51) und die wenigs tens eine Abflusskammer (52) auf derselben axialen Seite (3a) des Bauteils angeordnet sind. 14. Component (42) according to one of claims 10 to 13, in which the at least one inflow chamber (51) and the at least one outflow chamber (52) are arranged on the same axial side (3a) of the component.
15. Bauteil (42) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei wel chem die wenigstens eine Zuflusskammer (51) und die wenigs tens eine Abflusskammer (52) auf gegenüberliegenden axialen Seiten (3a,3b) des Bauteils angeordnet sind. 15. Component (42) according to one of claims 10 to 13, in which the at least one inflow chamber (51) and the at least one outflow chamber (52) are arranged on opposite axial sides (3a, 3b) of the component.
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