WO2024022812A1 - End-face stator lamination for a stator body of a stator of an electric machine - Google Patents

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WO2024022812A1
WO2024022812A1 PCT/EP2023/069259 EP2023069259W WO2024022812A1 WO 2024022812 A1 WO2024022812 A1 WO 2024022812A1 EP 2023069259 W EP2023069259 W EP 2023069259W WO 2024022812 A1 WO2024022812 A1 WO 2024022812A1
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PCT/EP2023/069259
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Jochen Kronsteiner
Thomas Eidenboeck
Andreas Wagner
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Abstract

Proposed is an end-face stator lamination for a stator body of a stator of an electric machine, the end-face stator lamination being designed to be arranged on a planar end face of the stator body. The end-face stator lamination has one or more nozzle depressions which are each designed to form, together with the planar end face of the stator body, one or more corresponding cavities for receiving coolant. The end-face stator lamination furthermore has, at each of the one or more nozzle depressions, a hole that is designed to form a coolant jet of coolant from the relevant cavity.

Description

Stirnflächen-Statorblech für einen Statorkörper eines Stators einer elektrischen Maschine End face stator lamination for a stator body of a stator of an electrical machine
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, etwa eine Synchronmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung die Kühlung des Wickelkopfes eines Stators einer elektrischen Maschine. The invention relates to an electrical machine, such as a synchronous machine. In particular, the invention relates to the cooling of the winding head of a stator of an electrical machine.
Ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Fahrzeug umfasst eine elektrische Maschine zum Antrieb des Fahrzeugs. Die elektrische Maschine umfasst einen Stator, der einen Rotor der elektrischen Maschine umschließt. Ferner weist die elektrische Maschine typischerweise einen Kühlmittel-Kreislauf auf, um die elektrische Maschine, insbesondere die elektrischen Wicklungen des Stators, zu kühlen. Das Kühlmittel kann in hohlen Kühlmittelkanälen innerhalb des Statorkörpers des Stators geführt werden. Ferner kann das Kühlmittel anhand von Düsen auf den Wickelkopf an einer Stirnfläche des Statorkörpers gesprüht werden. Dabei kann es jedoch vorkommen, dass durch die Düsen kein ausreichend starker Kühl mittel -Strahl gebildet wird, was die Kühleffizienz des Wickelkopfes beeinträchtigt. Ferner kann an der Stirnfläche des Statorkörpers Kühlmittel in den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor gelangen, wodurch die Effizienz der elektrischen Maschine beeinträchtigt wird. An at least partially electrically driven vehicle includes an electric machine for driving the vehicle. The electrical machine includes a stator that encloses a rotor of the electrical machine. Furthermore, the electrical machine typically has a coolant circuit in order to cool the electrical machine, in particular the electrical windings of the stator. The coolant can be guided in hollow coolant channels within the stator body of the stator. Furthermore, the coolant can be sprayed onto the winding head on an end face of the stator body using nozzles. However, it can happen that the nozzles do not produce a sufficiently strong coolant jet, which impairs the cooling efficiency of the winding head. Furthermore, on the end face of the stator body Coolant enters the air gap between the stator and the rotor, reducing the efficiency of the electrical machine.
Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, die Effizienz und die Zielgenauigkeit der Kühlung eines Wickelkopfes an der Stirnfläche des Statorkörpers eines Stators zu erhöhen. The present document deals with the technical task of increasing the efficiency and accuracy of the cooling of a winding head on the end face of the stator body of a stator.
Die Aufgabe wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können. The task is solved by the independent claim. Advantageous embodiments are described, among other things, in the dependent claims. It should be noted that additional features of a patent claim dependent on an independent patent claim can form a separate invention independent of the combination of all the features of the independent patent claim, without the features of the independent patent claim or only in combination with a subset of the features of the independent patent claim can be made the subject of an independent claim, a division application or a subsequent application. This applies equally to technical teachings described in the description, which may constitute an invention independent of the features of the independent patent claims.
Gemäß einem Aspekt wird ein Stirnflächen-Statorblech für einen Statorkörper eines Stators einer elektrischen Maschine beschrieben. Das Stirnflächen- Statorblech ist ausgebildet, an einer ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet zu werden. Der Statorkörper kann z.B. einen Basis-Körper mit einer Vielzahl von ebenen Statorblechen aufweisen. Dabei kann sich der Basis-Körper von einer ersten äußeren (ebenen) Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten äußeren (ebenen) Stirnfläche erstrecken. Das Stirnflächen-Statorblech kann ausgebildet sein, an der ersten äußeren Stirnfläche oder an der zweiten äußeren Stirnfläche des Basis-Körpers angeordnet (insbesondere befestigt) zu werden, um den Statorkörper zu bilden. Der Statorkörper kann dann ein Blechpaket aufweisen, das die Vielzahl von ebenen Statorblechen des Basis- Körpers und ein oder zwei Stimflächen-Statorbleche aufweist (bzw. sich daraus zusammensetzt). According to one aspect, an end face stator lamination for a stator body of a stator of an electrical machine is described. The end face stator sheet is designed to be arranged on a flat end face of the stator body. The stator body can, for example, have a base body with a large number of flat stator sheets. The base body can extend from a first outer (flat) end face to an opposite second outer (flat) end face. The end face stator sheet may be designed to be arranged (in particular fixed) on the first outer end face or on the second outer end face of the base body to form the stator body. The stator body can then have a laminated core which contains the large number of flat stator sheets of the base Body and one or two end face stator plates (or is composed of them).
Ein Stirnflächen-Statorblech weist ein oder mehrere Düsen-Vertiefungen auf, die jeweils ausgebildet sind, zusammen mit der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers ein oder mehrere entsprechende Hohlräume zur Aufnahme von Kühlmittel (insbesondere Öl) zu bilden (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). Die ein oder mehreren Düsen- Vertiefungen können in effizienter Weise durch einen Blech-Umformprozess, insbesondere durch einen Tiefziehprozess, aus einem ebenen Blech, insbesondere aus einem ebenen Statorblech, hergestellt worden sein. In einem bevorzugten Beispiel kann ein für den Basis-Körper verwendetes Statorblech umgeformt worden sein, um das Stirnflächen-Statorblech mit den ein oder mehreren Düsen- Vertiefungen zu bilden. So kann ein Stirnflächen-Statorblech in besonders effizienter Weise hergestellt werden. Die einzelnen Düsen-Vertiefungen können die (runde) Form einer Beule und/oder Delle aufweisen. An end face stator plate has one or more nozzle recesses, each of which is designed to form, together with the flat end face of the stator body, one or more corresponding cavities for receiving coolant (in particular oil) (if the end face stator plate is on the flat end face of the stator body). The one or more nozzle depressions can have been produced in an efficient manner by a sheet metal forming process, in particular by a deep-drawing process, from a flat sheet metal, in particular from a flat stator sheet. In a preferred example, a stator sheet used for the base body may have been formed to form the end face stator sheet with the one or more nozzle recesses. In this way, an end face stator sheet can be produced in a particularly efficient manner. The individual nozzle recesses can have the (round) shape of a bump and/or dent.
Das Stirnflächen-Statorblech weist bevorzugt eine Vielzahl von Düsen- Vertiefungen auf, die in Umfangsrichtung umlaufend, insbesondere gleichmäßig verteilt, um die (zentral verlaufende) Längsachse des Statorkörpers angeordnet ist. Der Statorkörper kann z.B. N Statomuten aufweisen (z.B. N=8 oder mehr, oder N=16 oder mehr). Ggf. kann das Stirnflächen-Statorblech eine entsprechende Anzahl von N Düsen-Vertiefungen oder weniger als N Düsen-Vertiefungen aufweisen. Beispielsweise kann das Stirnflächen-Statorblech 4 oder mehr, oder 8 oder mehr, Düsen-Vertiefungen auf. Durch eine Bereitstellung einer gleichmäßig verteilten Anordnung von mehreren Düsen-Vertiefungen kann eine besonders zuverlässige Kühlung des an dem Stirnflächen-Statorblechs angeordneten Wickelkopfes des Stators bewirkt werden. The end face stator plate preferably has a plurality of nozzle recesses which are arranged circumferentially, in particular evenly distributed, around the (central) longitudinal axis of the stator body. The stator body can, for example, have N statomutes (e.g. N=8 or more, or N=16 or more). If necessary, the end face stator plate can have a corresponding number of N nozzle recesses or fewer than N nozzle recesses. For example, the end face stator plate can have 4 or more, or 8 or more, nozzle recesses. By providing a uniformly distributed arrangement of several nozzle recesses, particularly reliable cooling of the winding head of the stator arranged on the end face stator sheet can be achieved.
Das Stirnflächen-Statorblech weist an jeder der ein oder mehreren Düsen- Vertiefungen jeweils (zumindest oder genau) ein Loch auf, das ausgebildet ist, einen Kühlmittel-Strahl mit Kühlmittel aus dem jeweiligen Hohlraum zu bilden. Die Löcher der einzelnen Düsen-Vertiefungen können somit die Funktion einer Düsenöffnung aufweisen, um jeweils einen Kühl mittel -Strahl zu bilden. The end face stator plate has (at least or exactly) a hole on each of the one or more nozzle recesses, which is formed to form a coolant jet with coolant from the respective cavity. The holes in the individual nozzle recesses can therefore have the function of a nozzle opening in order to each form a coolant jet.
Die Löcher der einzelnen Düsen-Vertiefung können jeweils zu der zentral verlaufenden Längsachse des Statorkörpers (d.h. zu der Rotationsachse des Rotors) hin orientiert sein. Dabei können die Lage und/oder die Orientierung der Löcher in unterschiedlichen Düsen-Vertiefungen der Vielzahl von Düsen- Vertiefungen ggf. unterschiedlich sein. Die einzelnen Löcher können somit dazu verwendet werden, die jeweils bewirkten Kühlmittel-Strähle in optimierter Weise in Bezug auf den zu kühlenden Wickelkopf auszurichten. So kann eine besonders effiziente und zuverlässige Kühlung eines Wickelkopfes bewirkt werden. The holes of the individual nozzle recesses can each be oriented towards the centrally extending longitudinal axis of the stator body (i.e. towards the rotation axis of the rotor). The position and/or orientation of the holes in different nozzle recesses of the plurality of nozzle recesses may be different. The individual holes can thus be used to align the coolant jets produced in an optimized manner with respect to the winding head to be cooled. In this way, particularly efficient and reliable cooling of a winding head can be achieved.
Der Stator kann somit an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers, an der das Stirnflächen-Statorblech angeordnet ist, einen Wickelkopf aufweisen, der in axialer Richtung über die ebene Stirnfläche des Statorkörpers hinausragt. Die Löcher der ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen können jeweils ausgebildet sein, einen auf den Wickelkopf gerichteten Kühlmittel-Strahl zu bewirken (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). So kann eine besonders effiziente und zuverlässige Kühlung des Wickelkopfes bewirkt werden. The stator can therefore have a winding head on the flat end face of the stator body, on which the end face stator sheet is arranged, which protrudes in the axial direction beyond the flat end face of the stator body. The holes of the one or more nozzle recesses can each be designed to cause a coolant jet directed onto the winding head (if the end face stator sheet is arranged on the flat end face of the stator body). In this way, particularly efficient and reliable cooling of the winding head can be achieved.
Es wird somit ein durch Blech-Umformung hergestelltes Statorblech zur Anordnung an der Stirnfläche eines Statorkörpers beschrieben. Dieses Stirnflächen-Statorblech weist ein oder mehrere Düsen-Vertiefungen mit jeweils einer Düsenöffnung auf, wobei durch die ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen in effizienter Weise Düsen gebildet werden, um zuverlässige Kühlmittel-Strähle zur Kühlung eines Wickelkopfs des Stators zu bilden. A stator sheet produced by sheet metal forming for arrangement on the end face of a stator body is thus described. This end face stator sheet has one or more nozzle recesses, each with a nozzle opening, wherein nozzles are efficiently formed by the one or more nozzle recesses in order to form reliable coolant jets for cooling a winding end of the stator.
Der Statorkörper kann zumindest einen (typischerweise eine Vielzahl von) in axialer Richtung verlaufenden axialen Kühlmittelkanal aufweisen. Der Kühlkanal kann z.B. in dem Statorjoch und/oder in einem Statorzahn des Statorkörpers angeordnet sein. Ggf. kann der Statorkörper für jeden und/oder in jedem Statorzahn jeweils zumindest oder genau einen Kühlmittelkanal aufweisen. The stator body may have at least one (typically a plurality of) axial coolant channels extending in the axial direction. The cooling channel can be arranged, for example, in the stator yoke and/or in a stator tooth of the stator body. If necessary, the stator body can have at least or exactly one coolant channel for each and/or in each stator tooth.
Das Stirnflächen-Statorblech kann ein oder mehrere Kanal -Vertiefungen aufweisen, die jeweils ausgebildet sind, zusammen mit der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers ein oder mehrere entsprechende Stirnflächen-Kühlmittelkanäle zwischen dem axialen Kühlmittelkanal und zumindest einer Düsen-Vertiefung zu bilden (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). The end face stator plate may have one or more channel recesses, each of which is designed to form, together with the flat end face of the stator body, one or more corresponding end face coolant channels between the axial coolant channel and at least one nozzle recess (if the end face stator plate is arranged on the flat end face of the stator body).
Das Stirnflächen-Statorblech kann somit zusätzliche ein oder mehrere (kanalförmige) Vertiefungen aufweisen, um ein oder mehrere entsprechende Kühlmittelkanäle zu bilden, die senkrecht zu der Längsachse des Statorkörpers an der ebenen Stirnfläche entlang verlaufen. Diese Stirnflächen-Kühlmittelkanäle leiten Kühlmittel aus den ein oder mehreren axialen Kühlmittekanälen in die einzelnen Düsen-Vertiefungen, und sorgen somit für eine effiziente und zuverlässige Kühlmittelversorgung der durch die Düsen-Vertiefungen gebildeten Düsen. The end face stator sheet can thus have additional one or more (channel-shaped) depressions in order to form one or more corresponding coolant channels which run along the flat end face perpendicular to the longitudinal axis of the stator body. These end face coolant channels direct coolant from the one or more axial coolant channels into the individual nozzle recesses, and thus ensure an efficient and reliable coolant supply to the nozzles formed by the nozzle recesses.
Die einzelnen (kanalförmigen) Kanal -Vertiefungen können in effizienter Weise durch einen Umformprozess, insbesondere durch einen Tiefziehprozess, hergestellt worden sein. Insgesamt kann das Stirnflächen-Statorblech ausgebildet sein, durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen, eines ebenen Blechs, insbesondere eines ebenen Statorblechs, hergestellt zu werden. Das Stirnflächen- Statorblech kann insbesondere durch eine derartige Umformung hergestellt worden sein. The individual (channel-shaped) channel depressions can have been produced efficiently by a forming process, in particular by a deep-drawing process. Overall, the end face stator sheet can be designed to be produced by forming, in particular by deep drawing, a flat sheet, in particular a flat stator sheet. The end face stator sheet can in particular have been produced by such a forming process.
Das Stirnflächen-Statorblech kann einen Statoijoch-Bereich und eine Vielzahl von Statorzahn-Bereichen aufweisen. Dabei kann der Statorjoch-Bereich Teil des Statorjochs des Statorkörpers und/oder die Vielzahl von Statorzahn-Bereichen kann Teil der entsprechenden Vielzahl von Statorzähnen des Statorkörpers bilden bzw. sein (wenn das Stirnflächen-Statorblech an der ebenen Stirnfläche des Statorkörpers angeordnet ist). Das Stirnflächen-Statorblech kann somit Teil des Blechpackets des Statorkörpers sein, sodass die Düsenfunktion des Stirnflächen- Statorblechs in besonders effizienter Weise bereitgestellt werden kann (ohne die Leistungsdichte der elektrischen Maschine zu beeinträchtigen). The end face stator lamination may have a stato yoke area and a plurality of stator tooth areas. The stator yoke area can be part of the stator yoke of the stator body and/or the plurality of stator tooth areas can form or be part of the corresponding plurality of stator teeth of the stator body (if the end face stator sheet is arranged on the flat end face of the stator body). The end face stator sheet can thus be part of the sheet metal package of the stator body, so that the nozzle function of the end face stator sheet can be provided in a particularly efficient manner (without affecting the power density of the electrical machine).
Die ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen des Stimflächen-Statorblechs sind bevorzugt in dem Statorjoch-Bereich angeordnet. So kann eine besonders präzise Orientierung der einzelnen Kühlmittel-Strähle (von außen) auf den Wickelkopf bewirkt werden. The one or more nozzle recesses of the end face stator sheet are preferably arranged in the stator yoke area. In this way, a particularly precise orientation of the individual coolant jets (from outside) onto the winding head can be achieved.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Statorkörper für einen Stator einer elektrischen Maschine beschrieben. Der Statorkörper umfasst einen Basis-Körper mit einer Vielzahl von ebenen (identisch ausgebildeten) Statorblechen. Der Basis- Körper erstreckt sich von einer ersten äußeren Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten äußeren Stirnfläche. Der Stator kann an beiden äußeren Stirnflächen jeweils eine Wickelkopf aufweisen. According to a further aspect, a stator body for a stator of an electrical machine is described. The stator body comprises a base body with a plurality of flat (identically designed) stator laminations. The base body extends from a first outer end face to an opposite second outer end face. The stator can have a winding head on both outer end faces.
Der Statorkörper umfasst ferner ein erstes Stirnflächen-Statorblech, das wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist, und das an der ersten äußeren Stirnfläche des Basis-Körpers angeordnet ist. Des Weiteren kann der Statorkörper ein zweites Stirnflächen-Statorblech aufweisen, das wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist, und das an der zweiten äußeren Stirnfläche des Basis- Körpers angeordnet ist. Wie bereits weiter oben dargelegt, kann durch die ein oder zwei Stirnflächen-Statorbleche eine besonders effiziente und zuverlässige Kühlung der Wickelköpfe des Stators bewirkt werden. The stator body further includes a first end face stator lamination formed as described in this document and disposed on the first outer end face of the base body. Further, the stator body may include a second end face stator lamination formed as described in this document and disposed on the second outer end face of the base body. As already explained above, the one or two end face stator laminations can bring about particularly efficient and reliable cooling of the winding heads of the stator.
Der Statorkörper, insbesondere der Basis-Körper, kann zumindest einen axialen Kühlmittelkanal aufweisen, der in axialer Richtung durch den Basis-Körper verläuft. Das erste und/oder das zweite Stirnflächen-Statorblech können jeweils ausgebildet sein, Kühlmittel aus dem zumindest einen axialen Kühlmittelkanal zu den ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen des jeweiligen Stimflächen- Statorblechs zu leiten. So kann eine besonders zuverlässige Kühlung des gesamten Stators, insbesondere der gesamten Statorwicklungen, bewirkt werden. The stator body, in particular the base body, can have at least one axial coolant channel which runs in the axial direction through the base body. The first and/or the second end face stator sheet can each be designed to direct coolant from the at least one axial coolant channel to the one or more nozzle recesses of the respective end face stator plate. In this way, particularly reliable cooling of the entire stator, in particular the entire stator windings, can be achieved.
Der Basis-Körper kann einen ersten Teilkörper und einen zweiten Teilkörper mit jeweils ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen umfassen, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Die beiden Teilkörper können jeweils einen Teil (z.B. jeweils die Hälfte) der Statorbleche des Basis-Körpers aufweisen. The base body can comprise a first partial body and a second partial body, each with one or more axial coolant channels, which are arranged one behind the other in the axial direction. The two partial bodies can each have a part (e.g. half) of the stator laminations of the base body.
Der Basis-Körper kann ein zwischen dem ersten Teilkörper und dem zweiten Teilkörper angeordnetes Statorbauteil umfassen, das ausgebildet ist, Kühlmittel von außerhalb des Statorkörpers in die ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanäle des ersten und zweiten Teilkörpers zu leiten. Das Statorbauteil kann dabei selbst als Statorblech ausgebildet sein. Es kann somit eine mittige Versorgung des Statorkörpers mit Kühlmittel bewirkt werden, um eine besonders zuverlässige und effiziente Kühlung zu ermöglichen. The base body may comprise a stator component arranged between the first partial body and the second partial body, which is designed to direct coolant from outside the stator body into the one or more axial coolant channels of the first and second partial bodies. The stator component can itself be designed as a stator sheet. A central supply of coolant to the stator body can thus be effected in order to enable particularly reliable and efficient cooling.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Stator für eine elektrische Maschine beschrieben. Der Stator umfasst einen Statorkörper, der wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist. Der Stator umfasst ferner einen an dem ersten Stirnflächen-Statorblech angeordneten ersten Wickelkopf und/oder einen an dem zweiten Stirnflächen-Statorblech angeordneten zweiten Wickelkopf. Dabei sind das erste und/oder zweite Stirnflächen-Statorblech jeweils ausgebildet, Kühlmittel-Strähle mit Kühlmittel auf den jeweiligen Wickelkopf zu bewirken, um eine effiziente, zuverlässige und zielgerichtete Kühlung des jeweiligen Wickelkopfs zu bewirken. According to a further aspect, a stator for an electrical machine is described. The stator includes a stator body formed as described in this document. The stator further comprises a first winding head arranged on the first end face stator lamination and/or a second winding head arranged on the second end face stator lamination. The first and/or second end face stator sheet are each designed to cause coolant jets with coolant onto the respective winding head in order to bring about efficient, reliable and targeted cooling of the respective winding head.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine elektrische Maschine, insbesondere eine Synchronmaschine, mit einem Rotor und mit einem Stator beschrieben, wobei der Stator wie in diesem Dokument beschrieben ausgebildet ist. Die elektrische Maschine kann ausgebildet sein, Kühlmittel, ausgehend von einer äußeren Mantelfläche des Statorkörpers des Stators her in ein oder mehrere axiale Kühlmittelkanäle des Statorkörpers des Stators zu leiten, insbesondere an einer in axialer Richtung mittig angeordneten Stelle zwischen zwei Teilkörpern des Statorkörpers. Die elektrische Maschine kann ferner eingerichtet sein, an zumindest einer Stirnfläche des Statorkörpers des Stators Kühlmittel aus den ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen, das zur Kühlung eines Wickelkopfes des Stators verwendet wurde, aufzusammeln. Dieses Kühlmittel kann dann wieder den ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen zugeführt werden. According to a further aspect, an electrical machine, in particular a synchronous machine, is described with a rotor and a stator, the stator being designed as described in this document. The electrical machine can be designed to direct coolant, starting from an outer lateral surface of the stator body of the stator, into one or more axial coolant channels of the stator body of the stator, in particular at a point centrally arranged in the axial direction between two partial bodies of the stator body. The electrical machine can further be set up to collect coolant from the one or more axial coolant channels, which was used to cool a winding end of the stator, on at least one end face of the stator body of the stator. This coolant can then be fed back to the one or more axial coolant channels.
Es kann somit ein Kühlmittel-Kreislauf für eine effiziente und zuverlässige Kühlung der Statorwicklungen und/oder der Wickelköpfe des Stators bereitgestellt werden. A coolant circuit can thus be provided for efficient and reliable cooling of the stator windings and/or the winding heads of the stator.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein (Straßen-) Kraftfahrzeug (insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen oder ein Bus oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene elektrische Maschine umfasst. According to a further aspect, a (road) motor vehicle (in particular a passenger car or a truck or a bus or a motorcycle) is described which includes the electric machine described in this document.
Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Ferner sind in Klammern aufgeführte Merkmale als optionale Merkmale zu verstehen. It should be noted that the methods, devices and systems described in this document can be used both alone and in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, devices and systems described in this document can be combined with one another in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined with one another in a variety of ways. Furthermore, features listed in brackets are to be understood as optional features.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen Figur la eine beispielhafte elektrische Maschine; The invention is further described in more detail using exemplary embodiments. Show it Figure la shows an exemplary electrical machine;
Figur 1b einen beispielhaften Wickelkopf an einer Stirnfläche eines Stators; Figure 1b shows an exemplary winding head on an end face of a stator;
Figur 2a einen beispielhaften Querschnitt durch einen Stator; Figure 2a shows an exemplary cross section through a stator;
Figur 2b eine beispielhafte Statomut; Figure 2b shows an exemplary statomut;
Figur 3a eine isometrische Ansicht eines beispielhaften mehrteiligen Statorkörpers mit Stirnflächen-Statorblechen; Figure 3a is an isometric view of an exemplary multi-part stator body with end face stator laminations;
Figur 3b eine isometrische Ansicht auf ein beispielhaftes Stirnflächen-Statorblech; und Figure 3b is an isometric view of an exemplary end face stator sheet; and
Figur 3c eine isometrische Ansicht auf ein beispielhaftes Stirnflächen-Statorblech und auf einen Wickelkopf. Figure 3c is an isometric view of an exemplary end face stator sheet and a winding head.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Erhöhung der Effizienz und der Zielgenauigkeit der Kühlung eines Wickelkopfes eines Stators einer elektrischen Maschine. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. la eine beispielhafte elektrische Maschine 100 in einer Ansicht senkrecht auf die Welle 101 der elektrischen Maschine 100. Die Welle 101 der elektrischen Maschine 100 kann der Längsachse des Stators 110 und/oder der Rotationsachse des Rotors 120 der elektrischen Maschine 100 entsprechen. Die Welle 101 verläuft entlang der z- Achse des dargestellten kartesischen Koordinatensystems. As explained at the beginning, the present document deals with increasing the efficiency and accuracy of the cooling of a winding head of a stator of an electrical machine. In this context, Fig. la shows an exemplary electrical machine 100 in a view perpendicular to the shaft 101 of the electrical machine 100. The shaft 101 of the electrical machine 100 can correspond to the longitudinal axis of the stator 110 and/or the rotation axis of the rotor 120 of the electrical machine 100 are equivalent to. The shaft 101 runs along the z-axis of the Cartesian coordinate system shown.
Die elektrische Maschine 100 umfasst einen Stator 110 mit mehreren Statorwicklungen 111, die an unterschiedlichen Winkelpositionen um die Rotationsachse des Rotors 120 herum angeordnet sind, und die eingerichtet sind, ein elektromagnetisches Drehfeld zu erzeugen. Der Stator 110 ist von einem Gehäuse 135 der elektrischen Maschine 100 umgeben. Die einzelnen Statorwicklungen 111 können jeweils in einer Statornut zwischen zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 des Stators 110 angeordnet sein. Zwischen dem Stator 110 und dem Rotor 120 ist ein Luftspalt 102 angeordnet. The electrical machine 100 includes a stator 110 with a plurality of stator windings 111, which are arranged at different angular positions around the axis of rotation of the rotor 120, and which are set up to generate a rotating electromagnetic field. The stator 110 is surrounded by a housing 135 of the electrical machine 100. The individual stator windings 111 can each be arranged in a stator slot between two directly adjacent stator teeth 113 of the stator 110. An air gap 102 is arranged between the stator 110 and the rotor 120.
Des Weiteren umfasst die elektrische Maschine 100 den Rotor 120, der durch das von dem Stator 110 bewirkte Drehfeld angetrieben wird. Der Rotor 120 ist fest mit der von der elektrischen Maschine 100 angetriebenen Welle 101 verbunden (die mit der Rotorachse des Rotors 120 verbunden ist oder die der Rotorachse des Rotors 120 entspricht). Der Rotor 120 umfasst einen Rotorkörper 122. Furthermore, the electric machine 100 includes the rotor 120, which is driven by the rotating field caused by the stator 110. The rotor 120 is fixed connected to the shaft 101 driven by the electric machine 100 (which is connected to the rotor axis of the rotor 120 or which corresponds to the rotor axis of the rotor 120). The rotor 120 includes a rotor body 122.
Der Rotor 120 einer elektrischen Maschine 100 kann als Rotorkörper 122 ein Eisenblechpaket (z.B. zusammengesetzt aus gegenseitig isolierten Blechen) aufweisen. In entsprechender Weise kann auch der Statorkörper des Stators 110 aus einzelnen (gegenseitig isolierten) Statorblechen (z.B. Eisenblechen) zusammengesetzt sein. The rotor 120 of an electrical machine 100 can have an iron sheet core (e.g. composed of mutually insulated sheets) as the rotor body 122. In a corresponding manner, the stator body of the stator 110 can also be composed of individual (mutually insulated) stator sheets (e.g. iron sheets).
Der Stator 110 erstreckt sich entlang der Rotationsachse bzw. der Längsachse des Rotors 120 von einer ersten Stirnfläche bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche. Dabei weist der Stator 110 unterschiedliche magnetische Statorzähne 113 auf, die an verschiedenen Winkelpositionen (gleichmäßig verteilt) um die Rotationsachse des Rotors 120 angeordnet sind. Um die einzelnen Statorzähne 113 kann jeweils eine Spule (d.h. jeweils ein oder mehrere Windungen bzw. Wicklungen 111) angeordnet sein, durch die ein Magnetfeld erzeugt wird. Die einzelnen Statorzähne 113 können somit magnetische Pole des Stators 110 bilden. Die Windungen bzw. Wicklungen 111 bilden an den Stirnflächen des Stators 110 jeweils einen Wickelkopf. The stator 110 extends along the axis of rotation or the longitudinal axis of the rotor 120 from a first end face to an opposite second end face. The stator 110 has different magnetic stator teeth 113, which are arranged at different angular positions (evenly distributed) around the axis of rotation of the rotor 120. A coil (i.e. one or more turns or windings 111) can be arranged around the individual stator teeth 113, through which a magnetic field is generated. The individual stator teeth 113 can thus form magnetic poles of the stator 110. The turns or windings 111 each form a winding head on the end faces of the stator 110.
Zwischen zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 der Stators 110 wird jeweils eine Statomut gebildet, in denen die Windungen 111 angeordnet sind. Eine Statornut erstreckt sich entlang der Längsachse (d.h. entlang der z-Achse) von der ersten Stirnfläche bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche des Stators 110. Die in einer Statornut angeordneten Windungen 111 können anhand einer Nutisolation elektrisch gegenüber dem (elektrisch leitenden) Statorkörper isoliert sein. A stator slot is formed between two directly adjacent stator teeth 113 of the stator 110, in which the windings 111 are arranged. A stator slot extends along the longitudinal axis (i.e. along the z-axis) from the first end face to the opposite second end face of the stator 110. The windings 111 arranged in a stator slot can be electrically insulated from the (electrically conductive) stator body using slot insulation .
Fig. 1b veranschaulicht den durch die Statorwicklungen 111 gebildetenFig. 1b illustrates the one formed by the stator windings 111
Wickelkopf 115 an einer Stirnfläche 116 des Stators 110. Der Wickelkopf 115 wird typischerweise mit einem (flüssigen) Kühlmittel 130 gekühlt. Das Kühlmittel 130 kann z.B. mit ein oder mehreren Düsen (nicht dargestellt) auf den WickelkopfWinding head 115 on an end face 116 of the stator 110. The winding head 115 is typically cooled with a (liquid) coolant 130. The coolant 130 can, for example, be applied to the winding head with one or more nozzles (not shown).
115 gesprüht werden. Bei dem in diesem Dokument beschriebenen Stator 110 kann das Kühlmittel 130 zur Kühlung des Wickelkopfes 115 in effizienter Weise aus Kühlmittelkanälen des Statorkörpers des Stators 110 bezogen werden. 115 are sprayed. In the case of the stator 110 described in this document, the coolant 130 for cooling the winding head 115 can be obtained efficiently from coolant channels of the stator body of the stator 110.
Fig. 2a zeigt einen Ausschnitt des Luftspalts 102 und des daran angrenzenden Rotors 120 und Stators 110. Insbesondere zeigt Fig. 2a drei Statomuten 202, die jeweils zwischen zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 des Statorkörpers 118 angeordnet sind. In den Statomuten 202 sind jeweils Statorwicklungen 111 angeordnet, die jeweils von einer (prismaförmigen) Nutisolation 201 umgeben werden. Wie bereits dargelegt, erstrecken sich die einzelnen Statornuten 202, die einzelnen Statorwicklungen 111 und die einzelnen Nutisolationen 201 jeweils von einer ersten Stirnfläche 116 bis zu der gegenüberliegenden zweiten StirnflächeFig. 2a shows a section of the air gap 102 and the adjacent rotor 120 and stator 110. In particular, Fig. 2a shows three stator grooves 202, each of which is arranged between two directly adjacent stator teeth 113 of the stator body 118. Stator windings 111 are arranged in the stator slots 202, each of which is surrounded by a (prism-shaped) slot insulation 201. As already explained, the individual stator slots 202, the individual stator windings 111 and the individual slot insulations 201 each extend from a first end face 116 to the opposite second end face
116 des Stators 110 entlang der Längsachse, d.h. entlang der z-Achse. 116 of the stator 110 along the longitudinal axis, i.e. along the z-axis.
Die einzelnen Statorzähne 113 können an dem, dem Luftspalt 102 zugewandten, Ende jeweils einen Statorschuh 203 aufweisen, der sich entlang des Luftspalts 102 in tangentialer Richtung erstreckt. Durch die Statorschuhe 203 von zwei direkt benachbarten Statorzähnen 113 wird eine Wand der dazwischenliegenden Statornut 202 gebildet (wobei die Wand zwischen der Statomut 202 und dem Luftspalt 102 verläuft). Die Statorschuhe 203 der zwei direkt benachbarten Statorzähne 113 berühren sich jedoch typischerweise nicht, sodass die Statomut 202 zum Luftspalt 102 hin einen Spalt 204 aufweist, der sich entlang der Längsachse von der ersten Stirnfläche 116 bis zu der gegenüberliegenden zweiten Stirnfläche 116 des Stators 110 erstreckt. Fig. 2a zeigt eine mit „B“ markierte Statornut 202, wobei die Statornut 202 in Fig. 2b in vergrößerter Form dargestellt ist. The individual stator teeth 113 can each have a stator shoe 203 at the end facing the air gap 102, which extends along the air gap 102 in a tangential direction. The stator shoes 203 of two directly adjacent stator teeth 113 form a wall of the intermediate stator slot 202 (the wall running between the stator slot 202 and the air gap 102). However, the stator shoes 203 of the two directly adjacent stator teeth 113 typically do not touch each other, so that the stator slot 202 has a gap 204 towards the air gap 102, which extends along the longitudinal axis from the first end face 116 to the opposite second end face 116 of the stator 110. Fig. 2a shows a stator slot 202 marked “B”, the stator slot 202 being shown in an enlarged form in Fig. 2b.
Fig. 3a zeigt einen beispielhaften mehrteiligen Statorkörper 118 eines Stators 110.3a shows an exemplary multi-part stator body 118 of a stator 110.
Der Statorkörper 118 umfasst einen ersten Teilkörper 301 und einen zweiten Teilkörper 302, die entlang der Längsachse des Statorkörpers 118 hintereinander angeordnet sind. Die Teilkörper 301, 302 können jeweils aus einer Vielzahl von (identisch ausgebildeten) Statorblechen zusammengesetzt sein, z.B. jeweils aus 50 oder mehr, oder 100 oder mehr Statorblechen. Ferner können die beiden Teilkörper 301, 302 baugleich sein, sodass durch die beiden Teilkörper 301, 302 jeweils eine Hälfte des Basis-Körpers 301, 302 des Statorkörpers 118 gebildet wird. The stator body 118 includes a first partial body 301 and a second Partial bodies 302, which are arranged one behind the other along the longitudinal axis of the stator body 118. The partial bodies 301, 302 can each be composed of a large number of (identically designed) stator laminations, for example each of 50 or more, or 100 or more stator laminations. Furthermore, the two partial bodies 301, 302 can be identical in construction, so that one half of the base body 301, 302 of the stator body 118 is formed by the two partial bodies 301, 302.
Der Statorkörper 118 kann in dem Statorjoch und/oder in den einzelnen Statorzähnen 113 jeweils ein oder mehrere hohle Kühlmittelkanäle 305 aufweisen, die jeweils in axialer Richtung, d.h. in Längsrichtung, verlaufen. Durch die einzelnen axialen Kühlmittelkanäle 305 kann jeweils Kühlmittel 130 geleitet werden, um die Statorwicklungen 111 zu kühlen. The stator body 118 can each have one or more hollow coolant channels 305 in the stator yoke and/or in the individual stator teeth 113, each of which extends in the axial direction, i.e. in the longitudinal direction. Coolant 130 can be passed through the individual axial coolant channels 305 in order to cool the stator windings 111.
Zwischen den beiden Teilkörpern 301, 302 kann ein zentrales Statorbauteil 303, insbesondere ein zentrales Statorblech, angeordnet sein, das an den zentralen Stirnflächen 316 der beiden Teilkörper 301, 302 anliegt. Das zentrale Statorbauteil 303 kann ein Statorjoch und Statorzähne 113 aufweisen. Ferner kann das zentrale Statorbauteil 303 ausgebildet sein, Kühlmittel 130 von außerhalb des Statorkörpers 118 in die axialen Kühlmittelkanäle 305 der beiden Teilkörper 301, 302 zu leiten. Between the two partial bodies 301, 302, a central stator component 303, in particular a central stator plate, can be arranged, which rests on the central end faces 316 of the two partial bodies 301, 302. The central stator component 303 may have a stator yoke and stator teeth 113. Furthermore, the central stator component 303 can be designed to direct coolant 130 from outside the stator body 118 into the axial coolant channels 305 of the two partial bodies 301, 302.
Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der effizienten und zielgerichteten Kühlung der Wickelköpfe 115 an den äußeren Stirnflächen 116 des Statorkörpers 118. Der in Fig. 3a dargestellte Statorkörper 118 weist zu diesem Zweck an den äußeren Stirnflächen 116 jeweils ein Stirnflächen-Statorblech 310 auf. Insbesondere ist an der äußeren Stirnfläche 116 des ersten Teilkörpers 301 ein erstes Stirnflächen-Statorblech 310 angeordnet, und an der äußeren Stirnfläche 116 des zweiten Teilkörpers 302 ist ein zweites Stirnflächen-Statorblech 310 angeordnet. Ein Stirnflächen-Statorblech 310 kann jeweils mehrere Düsen-Vertiefungen 311 aufweisen, die umlaufend in Umfangsrichtung an dem Joch des Stimflächen- Statorblechs 310 angeordnet sind. Dabei kann eine Düsen-Vertiefung 311 jeweils als lokale, ggf. dellen- oder beulenförmige, Vertiefung des Statorblechs 310 ausgebildet sein. Die einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 können z.B. im Rahmen eines Tiefziehprozesses aus einem ebenen Blechteil geformt werden. As explained at the beginning, the present document deals with the efficient and targeted cooling of the winding heads 115 on the outer end faces 116 of the stator body 118. For this purpose, the stator body 118 shown in FIG. 3a has an end face stator plate 310 on the outer end faces 116 on. In particular, a first end face stator lamination 310 is arranged on the outer end face 116 of the first partial body 301, and a second end face stator lamination 310 is arranged on the outer end face 116 of the second partial body 302. An end face stator plate 310 can each have a plurality of nozzle recesses 311, which are arranged all around in the circumferential direction on the yoke of the end face stator plate 310. A nozzle recess 311 can be designed as a local, possibly dent- or bump-shaped, recess in the stator sheet 310. The individual nozzle recesses 311 can, for example, be formed from a flat sheet metal part as part of a deep-drawing process.
Figuren 3b und 3c zeigen weitere Details eines Stimflächen-Statorblechs 310. Insbesondere veranschaulicht Fig. 3b, dass die einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 jeweils ein Loch 312, z.B. eine Bohrung, aufweisen, durch das jeweils Kühlmittel 130 austreten kann. Insbesondere kann durch das Loch 312 einer Düsen- Vertiefung 311 ein Kühlmittel-Strahl auf den Wickelkopf 115 des Stators 110 bewirkt werden (wie in Fig. 3c dargestellt). Figures 3b and 3c show further details of an end face stator plate 310. In particular, Figure 3b illustrates that the individual nozzle recesses 311 each have a hole 312, for example a bore, through which coolant 130 can emerge. In particular, a coolant jet can be effected onto the winding head 115 of the stator 110 through the hole 312 of a nozzle recess 311 (as shown in FIG. 3c).
Fig. 3b zeigt ferner, wie das Kühlmittel 130 aus einem axialen Kühlmittelkanal 305 über ein oder mehrere Kanal -Vertiefungen 313 des Stimflächen-Statorblechs 310 zu ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen 311 geleitet wird. Die einzelnen Kanal-Vertiefungen 313 können durch kanalförmige Vertiefungen innerhalb des Stimflächen-Statorblechs 310 gebildet werden. 3b further shows how the coolant 130 is guided from an axial coolant channel 305 via one or more channel recesses 313 of the end face stator plate 310 to one or more nozzle recesses 311. The individual channel recesses 313 can be formed by channel-shaped recesses within the end face stator plate 310.
Insgesamt kann ein Stirnflächen-Statorblech 310 in effizienter Weise durch Verformung, insbesondere durch Tiefziehen, eines ebenen Blechs hergestellt werden. Dabei können durch den Verformungsprozess die einzelnen Düsen- Vertiefungen 311 und/oder die einzelnen Kanal -Vertiefungen 313, die zwischen den axialen Kühlmittelkanälen 305 und den Düsen-Vertiefungen 311 verlaufen, gebildet werden. Overall, an end face stator sheet 310 can be produced in an efficient manner by deforming, in particular by deep drawing, a flat sheet metal. The deformation process can result in the individual nozzle recesses 311 and/or the individual channel recesses 313, which run between the axial coolant channels 305 and the nozzle recesses 311, being formed.
Es kann an den äußeren Stirnflächen 116 des Statorkörpers 118 jeweils ein Stirnflächen-Statorblech 310 befestigt (z.B. geklebt) werden. Die beiden Stirnflächen-Statorbleche 310 können baugleich und/oder spiegelsymmetrisch ausgebildet sein (mit einer Spiegelebene, die senkrecht zu der Längsachse des Statorkörpers 118 ausgerichtet ist). An end face stator plate 310 can be attached (eg glued) to the outer end faces 116 of the stator body 118. The two end face stator plates 310 can be identical in construction and/or mirror-symmetrical be formed (with a mirror plane that is aligned perpendicular to the longitudinal axis of the stator body 118).
Durch die einzelnen Stirnflächen-Statorbleche 310 können in effizienter Weise Kühlmittel-Düsen (d.h. Düsen-Vertiefungen 311 mit jeweils einem Loch 312) ausgebildet werden, die zuverlässig mit Kühlmittel 130 aus den axialen Kühlmittelkanälen 305 des Statorkörpers 118 versorgt werden, sodass zuverlässig Kühlmittel-Strähle auf den, an dem Stirnflächen-Statorblech 310 angeordneten, Wickelkopf 115 bewirkt werden können. Through the individual end face stator sheets 310, coolant nozzles (i.e. nozzle recesses 311 each with a hole 312) can be formed in an efficient manner, which are reliably supplied with coolant 130 from the axial coolant channels 305 of the stator body 118, so that coolant jets are reliably produced can be effected on the winding head 115 arranged on the end face stator plate 310.
Die als Vertiefungen 311 in einem Stirnflächen-Statorblech 310 ausgebildeten Düsen bilden zusammen mit der angrenzenden (ebenen) Stirnfläche 116 des Teilkörpers 301, 302 des Statorkörpers 118 Hohlräume, in denen sich Kühlmittel 130 sammeln kann, sodass ausreichend Kühlmittel 130 zur Bildung der Kühlmittel-Strähle bereitgestellt werden kann. Ferner bilden kanalförmige Vertiefungen 313 in dem Stirnflächen-Statorblech 310 zusammen mit der angrenzenden (ebenen) Stirnfläche 116 des Teilkörpers 301, 302 des Statorkörpers 118 Stirnflächen-Kühlmittelkanäle, über die in effizienter und zuverlässiger Weise Kühlmittel 130 aus den axialen Kühlmittelkanälen 305 zu den einzelnen Düsen-Vertiefungen 311 geführt und dort gesammelt werden kann. The nozzles designed as depressions 311 in an end face stator plate 310, together with the adjacent (flat) end face 116 of the partial body 301, 302 of the stator body 118, form cavities in which coolant 130 can collect, so that sufficient coolant 130 is available to form the coolant jets can be provided. Furthermore, channel-shaped depressions 313 in the end face stator plate 310 together with the adjacent (flat) end face 116 of the partial body 301, 302 of the stator body 118 form end face coolant channels, via which coolant 130 from the axial coolant channels 305 to the individual nozzles in an efficient and reliable manner -Recesses 311 and can be collected there.
Das Ausbilden von relativ starken Kühlmittel-Strählen ermöglicht eine zuverlässige Kühlung der Wickelköpfe 115 an den äußeren Stirnflächen 116 des Statorkörpers 118. Ferner kann so zuverlässig vermieden werden, dass Kühlmittel 130 in den Luftspalt 102 zwischen dem Rotor 120 und dem Stator 110 gelangt und dadurch die Effizienz der elektrischen Maschine 100 beeinträchtigt. The formation of relatively strong coolant jets enables reliable cooling of the winding heads 115 on the outer end faces 116 of the stator body 118. Furthermore, it can be reliably prevented that coolant 130 gets into the air gap 102 between the rotor 120 and the stator 110 and thereby the Efficiency of the electrical machine 100 is impaired.
Es können somit ein oder mehrere Tiefziehbleche 310 direkt in den Stapelprozess zur Herstellung des Statorkörpers 118 des Stators 110 integriert werden. Die Tiefziehbleche 310 werden an beiden Seiten, d.h. Stirnflächen, des Statorkörpers 118 verliersicher integriert. Mithilfe dieser Bleche 310 wird sämtliches am Statorkörper 118 austretendes Kühlmittel 130 (insbesondere Öl) gebündelt und über definiert angeordnete Löcher 312 in den einzelnen Blechen 310 ausgespritzt, um die Statorwicklungen 113, 115 bestmöglich zu benetzen. Die einzelnen Löcher 312 können in Bezug auf den jeweiligen Winkel und/oder die jeweilige Lage definiert sein und/oder variieren. Zusätzliche Bauteile sind nicht zum Bewirken der Kühlmittel-Strähle erforderlich, wodurch eine effiziente Montage ermöglicht wird. One or more deep-drawn sheets 310 can therefore be integrated directly into the stacking process for producing the stator body 118 of the stator 110. The deep-drawn sheets 310 are integrated captively on both sides, ie end faces, of the stator body 118. With the help of these sheets 310 everything is on Coolant 130 (in particular oil) emerging from the stator body 118 is bundled and sprayed out via defined holes 312 in the individual sheets 310 in order to wet the stator windings 113, 115 as best as possible. The individual holes 312 may be defined and/or vary with respect to the respective angle and/or location. Additional components are not required to effect the coolant jets, allowing for efficient assembly.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur beispielhaft das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen. The present invention is not limited to the exemplary embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and the figures are only intended to illustrate the principle of the proposed methods, devices and systems by way of example.

Claims

Ansprüche Expectations
1) Stirnflächen-Statorblech (310) für einen Statorkörper (118) eines Stators (110) einer elektrischen Maschine (100); wobei 1) end face stator plate (310) for a stator body (118) of a stator (110) of an electrical machine (100); where
- das Stirnflächen-Statorblech (310) ausgebildet ist, an einer ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) angeordnet zu werden; - the end face stator plate (310) is designed to be arranged on a flat end face (116) of the stator body (118);
- das Stirnflächen-Statorblech (310) ein oder mehrere Düsen- Vertiefungen (311) aufweist, die jeweils ausgebildet sind, zusammen mit der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (310) ein oder mehrere entsprechende Hohlräume zur Aufnahme von Kühlmittel (130) zu bilden, wenn das Stirnflächen-Statorblech (310) an der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) angeordnet ist; und- the end face stator plate (310) has one or more nozzle recesses (311), each of which is formed, together with the flat end face (116) of the stator body (310), to have one or more corresponding cavities for receiving coolant (130). form when the end face stator plate (310) is arranged on the flat end face (116) of the stator body (118); and
- das Stirnflächen-Statorblech (310) an jeder der ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen (311) jeweils zumindest ein Loch (312) aufweist, das ausgebildet ist, einen Kühlmittel-Strahl mit Kühlmittel (130) aus dem j eweiligen Hohlraum zu bilden. - The end face stator plate (310) has at least one hole (312) on each of the one or more nozzle recesses (311), which is designed to form a coolant jet with coolant (130) from the respective cavity.
2) Stirnflächen-Statorblech (310) gemäß Anspruch 1, wobei 2) End face stator lamination (310) according to claim 1, wherein
- das Stirnflächen-Statorblech (310) eine Vielzahl von Düsen- Vertiefungen (311) aufweist, die in Umfangsrichtung umlaufend, insbesondere gleichmäßig verteilt, um eine Längsachse des Statorkörpers (118) angeordnet ist; und - the end face stator plate (310) has a plurality of nozzle recesses (311) which are arranged circumferentially, in particular evenly distributed, around a longitudinal axis of the stator body (118); and
- das Stirnflächen-Statorblech (310) insbesondere 4 oder mehr, oder 8 oder mehr, Düsen-Vertiefungen (311) aufweist. - The end face stator plate (310) has in particular 4 or more, or 8 or more, nozzle recesses (311).
3) Stirnflächen-Statorblech (310) gemäß Anspruch 2, wobei 3) End face stator lamination (310) according to claim 2, wherein
- eine Lage und/oder eine Orientierung der Löcher (312) in zwei unterschiedlichen Düsen-Vertiefungen (311) der Vielzahl von Düsen- Vertiefungen (311) unterschiedlich sind; und/oder - das Loch (312) einer Düsen-Vertiefung (311) zu einer zentral verlaufenden Längsachse des Statorkörpers (118) hin orientiert ist. ) Stirnflächen-Statorblech (310) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - a position and/or an orientation of the holes (312) in two different nozzle recesses (311) of the plurality of nozzle recesses (311) are different; and or - The hole (312) of a nozzle recess (311) is oriented towards a centrally extending longitudinal axis of the stator body (118). ) End face stator lamination (310) according to one of the preceding claims, wherein
- der Statorkörper (118) zumindest einen in axialer Richtung verlaufenden axialen Kühlmittelkanal (305) aufweist; und - the stator body (118) has at least one axial coolant channel (305) running in the axial direction; and
- das Stirnflächen-Statorblech (310) ein oder mehrere Kanal- Vertiefungen (313) aufweist, die jeweils ausgebildet sind, zusammen mit der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (310) ein oder mehrere entsprechende Stirnflächen-Kühlmittelkanäle zwischen dem axialen Kühlmittelkanal (305) und zumindest einer Düsen-Vertiefung (311) zu bilden, wenn das Stirnflächen-Statorblech (310) an der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) angeordnet ist. ) Stirnflächen-Statorblech (310) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - the end face stator plate (310) has one or more channel recesses (313), which are each formed, together with the flat end face (116) of the stator body (310), one or more corresponding end face coolant channels between the axial coolant channel (305 ) and at least one nozzle recess (311) when the end face stator plate (310) is arranged on the flat end face (116) of the stator body (118). ) End face stator lamination (310) according to one of the preceding claims, wherein
- das Stirnflächen-Statorblech (310) einen Statorjoch -Bereich und eine Vielzahl von Statorzahn-Bereichen aufweist; - the end face stator plate (310) has a stator yoke area and a plurality of stator tooth areas;
- der Statorjoch-Bereich Teil eines Statorjochs des Statorkörpers (118) und die Vielzahl von Statorzahn-Bereichen Teil einer entsprechenden Vielzahl von Statorzähnen (113) des Statorkörpers (118) bilden, wenn das Stirnflächen-Statorblech (310) an der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) angeordnet ist; und - the stator yoke area forms part of a stator yoke of the stator body (118) and the plurality of stator tooth areas form part of a corresponding plurality of stator teeth (113) of the stator body (118) when the end face stator plate (310) is on the flat end face (116 ) of the stator body (118) is arranged; and
- die ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen (311) in dem Statorjoch- Bereich angeordnet sind. ) Stirnflächen-Statorblech (310) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stator (110) an der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118), an der das Stirnflächen-Statorblech (310) angeordnet ist, einen Wickelkopf (115) aufweist, der in axialer Richtung über die ebene Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) hinausragt; und - The one or more nozzle recesses (311) are arranged in the stator yoke area. ) End face stator lamination (310) according to one of the preceding claims, wherein the stator (110) on the flat end face (116) of the stator body (118) on which the end face stator lamination (310) is arranged winding head (115) which projects in the axial direction beyond the flat end face (116) of the stator body (118); and
- die Löcher (312) der ein oder mehreren Düsen -Vertiefungen (311) jeweils ausgebildet sind, einen auf den Wickelkopf (115) gerichteten Kühlmittel-Strahl zu bewirken, wenn das Stirnflächen-Statorblech (310) an der ebenen Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) angeordnet ist. ) Stirnflächen-Statorblech (310) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stirnflächen-Statorblech (310) ausgebildet ist, durch Umformung, insbesondere durch Tiefziehen, eines ebenen Blechs, insbesondere eines ebenen Statorblechs, hergestellt zu werden. ) Statorkörper (118) für einen Stator (110) einer elektrischen Maschine (100); wobei der Statorkörper (118) umfasst, - the holes (312) of the one or more nozzle recesses (311) are each designed to cause a coolant jet directed onto the winding head (115) when the end face stator plate (310) is on the flat end face (116) of the Stator body (118) is arranged. ) End face stator sheet (310) according to one of the preceding claims, wherein the end face stator sheet (310) is designed to be produced by forming, in particular by deep drawing, a flat sheet, in particular a flat stator sheet. ) Stator body (118) for a stator (110) of an electrical machine (100); wherein the stator body (118) comprises,
- einen Basis-Körper (301, 302) mit einer Vielzahl von ebenen Statorblechen; wobei sich der Basis-Körper (301, 302) von einer ersten äußeren Stirnfläche (116) bis zu einer gegenüberliegenden zweiten äußeren Stirnfläche (116) erstreckt; und - a base body (301, 302) with a plurality of flat stator plates; wherein the base body (301, 302) extends from a first outer end surface (116) to an opposite second outer end surface (116); and
- ein erstes Stirnflächen-Statorblech (310), das gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, und das an der ersten äußeren Stirnfläche (116) des Basis-Körpers (301, 302) angeordnet ist; und/oder - a first end face stator sheet (310) which is formed according to one of the preceding claims and which is arranged on the first outer end face (116) of the base body (301, 302); and or
- ein zweites Stirnflächen-Statorblech (310), das gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, und das an der zweiten äußeren Stirnfläche (116) des Basis-Körpers (301, 302) angeordnet ist. ) Statorkörper (118) gemäß Anspruch 8, wobei - a second end face stator plate (310), which is designed according to one of the preceding claims, and which is arranged on the second outer end face (116) of the base body (301, 302). ) Stator body (118) according to claim 8, wherein
- der Statorkörper (118), insbesondere der Basis-Körper (301, 302), zumindest einen axialen Kühlmittelkanal (305) aufweist, der in axialer Richtung durch den Basis-Körper (301, 302) verläuft; und - das erste und/oder zweite Stirnflächen-Statorblech (310) j eweils ausgebildet sind, Kühlmittel (130) aus dem zumindest einen axialen Kühlmittelkanal (305) zu den ein oder mehreren Düsen-Vertiefungen (311) des jeweiligen Stirnflächen-Statorblechs (310) zu leiten. ) Statorkörper (118) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei - the stator body (118), in particular the base body (301, 302), has at least one axial coolant channel (305) which runs in the axial direction through the base body (301, 302); and - the first and/or second end face stator plate (310) are each formed, coolant (130) from the at least one axial coolant channel (305) to the one or more nozzle recesses (311) of the respective end face stator plate (310) to direct. ) Stator body (118) according to one of claims 8 to 9, wherein
- der Basis-Körper (301, 302) einen ersten Teilkörper (301) und einen zweiten Teilkörper (302) mit jeweils ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen (305) umfasst, die in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind; und - the base body (301, 302) comprises a first partial body (301) and a second partial body (302), each with one or more axial coolant channels (305), which are arranged one behind the other in the axial direction; and
- der Basis-Körper (301, 302) ein zwischen dem ersten Teilkörper (301) und dem zweiten Teilkörper (302) angeordnetes Statorbauteil (303) umfasst, das ausgebildet ist, Kühlmittel (130) von außerhalb des Statorkörpers (118) in die ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanäle (305) des ersten und zweiten Teilkörpers (301, 302) zu leiten. ) Stator (110) für eine elektrische Maschine (100); wobei der Stator (110) umfasst, - The base body (301, 302) comprises a stator component (303) arranged between the first partial body (301) and the second partial body (302), which is designed to insert coolant (130) from outside the stator body (118). or several axial coolant channels (305) of the first and second partial body (301, 302). ) Stator (110) for an electrical machine (100); wherein the stator (110) comprises,
- einen Statorkörper (118), der gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 ausgebildet ist; und - a stator body (118) which is designed according to one of claims 8 to 10; and
- einen an dem ersten Stirnflächen-Statorblech (310) angeordneten ersten Wickelkopf (115) und/oder einen an dem zweiten Stirnflächen- Statorblech (310) angeordneten zweiten Wickelkopf (115); wobei das erste und/oder zweite Stirnflächen-Statorblech (310) jeweils ausgebildet sind, Kühlmittel -Strähle mit Kühlmittel (130) auf den jeweiligen Wickelkopf (115) zu bewirken. ) Elektrische Maschine (100), die einen Rotor (120) und einen Stator (110) umfasst, der gemäß Anspruch 11 ausgebildet ist; wobei die elektrische Maschine (100) ausgebildet ist, - Kühlmittel (130), ausgehend von einer äußeren Mantelfläche des Statorkörpers (118) des Stators (110) her in ein oder mehrere axiale Kühlmittelkanäle (305) des Statorkörpers (118) des Stators (110) zu leiten, insbesondere an einer in axialer Richtung mittig angeordneten Stelle zwischen zwei Teilkörpern (301, 302) des Statorkörpers (118); und - a first winding head (115) arranged on the first end face stator plate (310) and/or a second winding head (115) arranged on the second end face stator plate (310); wherein the first and/or second end face stator plate (310) are each designed to cause coolant jets with coolant (130) onto the respective winding head (115). ) Electric machine (100), comprising a rotor (120) and a stator (110), which is designed according to claim 11; wherein the electrical machine (100) is designed, - To direct coolant (130), starting from an outer lateral surface of the stator body (118) of the stator (110), into one or more axial coolant channels (305) of the stator body (118) of the stator (110), in particular in an axial direction centrally arranged point between two partial bodies (301, 302) of the stator body (118); and
- an zumindest einer Stirnfläche (116) des Statorkörpers (118) des Stators (110) Kühlmittel (130) aus den ein oder mehreren axialen Kühlmittelkanälen (305), das zur Kühlung eines Wickelkopfes (115) des Stators (110) verwendet wurde, aufzusammeln. - on at least one end face (116) of the stator body (118) of the stator (110) to collect coolant (130) from the one or more axial coolant channels (305), which was used to cool a winding head (115) of the stator (110). .
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