WO2024061556A1 - Elektrische maschine mit optimiertem kühlsystem - Google Patents

Elektrische maschine mit optimiertem kühlsystem Download PDF

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WO2024061556A1
WO2024061556A1 PCT/EP2023/072940 EP2023072940W WO2024061556A1 WO 2024061556 A1 WO2024061556 A1 WO 2024061556A1 EP 2023072940 W EP2023072940 W EP 2023072940W WO 2024061556 A1 WO2024061556 A1 WO 2024061556A1
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oil
stator
electrical machine
winding
cooling channel
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PCT/EP2023/072940
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael DIENBAUER
Sebastian Schiller
Original Assignee
Magna powertrain gmbh & co kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine in a system housing with a stator and a rotor, the electrical machine having an oil inlet located on the underside of the system housing, wherein oil can be introduced under pressure into an annular oil distribution volume via the oil inlet, which has at least three oil channels distributed in the stator.
  • stator is treated with a resin or the like in addition to fixing the winding in the winding slots as well as the winding heads on the stator.
  • resin or potting material is required to wet the entire stator.
  • stator must also be covered accordingly in certain areas, such as the stator inner diameter, in order to avoid excess material, for example in the air gap to the rotor.
  • the machine body has the coolant inlet port and the coolant outlet port. Coolant can be supplied to the machine housing through the coolant inlet connection. However, the coolant can be removed from the machine housing through the coolant outlet connection.
  • stator windings encompass the stator teeth of the stator or are present between the stator teeth, at least when viewed in the circumferential direction.
  • the stator cooling channels are limited in some areas by the stator windings. For this purpose they are present between adjacent stator windings or are formed in the stator windings.
  • housing cooling channels are designed as open-edge recesses or closed channels in the stator.
  • the internal stator is supplied via additional channels and disposed of via another channel.
  • a housing that encloses a stator of an electrical machine.
  • the object is achieved with an electrical machine in a system housing with a liquid-tight stator and a rotor, the electrical machine having an oil inlet located on the underside of the system housing, oil under pressure being able to be introduced into an annular oil distribution volume via the oil inlet, and a connection via at least one cooling channel in the stator, which is introduced near the winding slots, and at least one cooling channel within the winding slots from the oil distribution volume in the direction of an annular oil collection volume axially, and a connection from the annular oil collection volume via at least one cooling channel, which is at the edge but within the stator sheet , in the direction of an oil outlet.
  • Oil deflectors are attached to both sides of the winding heads of the stator, the shape of which follows the winding heads.
  • cooling channel also includes a group of individual passages and openings with the same function.
  • the cooling channels are always distributed around the axis of the electrical machine.
  • the flow direction in two of the cooling channels is opposite to another cooling channel.
  • a cooling channel runs within the winding grooves adjacent to a separation sleeve, the separation sleeve sealing the stator against the rotor space of the electrical machine completely or only in the stator groove openings.
  • a cooling channel is arranged in the stator plate between the radially extending winding slots, with a partial radial overlap between the cooling channel and winding slots.
  • a cooling channel runs along the edges of the stator sheets.
  • Figure 2 shows a section through a stator
  • Figure 3 is an enlargement of section A
  • Figure 4 shows a detail of the winding groove from Figure 3
  • Figure 5 shows a representation of the stator with a view of the oil deflector 7b
  • Figure 6 shows the stator with a view of a split oil deflector
  • Figures 7 and 8 show the oil deflector 7b
  • Figures 9 and 10 show the split oil deflector.
  • FIG. 1 shows a section through an electrical machine 1, the rotor of the electrical machine not being shown.
  • the rotor is located in the rotor chamber 4.
  • a stator 3 is arranged in a system housing 2, which is closed by a housing cover 10.
  • the stator 3 has winding heads 6 which extend on both sides axially adjacent to longitudinal winding grooves 11.
  • the stator 3 is separated from the rotor space 4 by a separation sleeve 5.
  • Three axial cooling channels can be seen in and on the stator 3.
  • the channel Ca runs in a meandering or straight manner in the laminated core 3a of the stator 3, the cooling channel Cb runs close to the winding slots 11, and the channel Cc runs in direct contact with the separation sleeve 5 and the winding slots 11.
  • FIG 1 there is an oil inlet 13 which opens into an annular space which includes an oil distribution volume 14. Furthermore, an oil sump 12 is present in the deepest area of the system housing 2.
  • An oil outlet 8 is attached to the top of the system housing 2 adjacent to an oil deflector 7a.
  • a leakage channel can also be installed in the housing cover 10 in order to lubricate bearings and gears.
  • oil deflector 7b which is adapted to the shape of the winding head 7b and largely runs parallel to the axis A.
  • the oil deflector Towards towards the housing cover 10, the oil deflector is curved towards axis A, the connection to the stator takes place via a stepped or curved section.
  • the oil deflector 7b forms at least one opening 15, which serves as a targeted leak for lubricating other components.
  • Figures 2 and 3 show a top view of a section through the stator laminated core 3a.
  • the separation sleeve 5 can be seen, which seals the stator in the direction of the rotor space 4.
  • the openings for the cooling channel Ca can be seen on the outer diameter of the stator 3.
  • the cooling channel Ca comprises several openings of the same or different size, but all of them are arranged on a circumferential circle near the edge of the laminated core 3a.
  • the cooling channel Cb is made up of slot-shaped openings that are adjacent to, but not in direct contact with, the winding slots 11. The slot-shaped openings partially overlap radially with the radially extending winding slots 11.
  • Hairpin windings are installed in the winding grooves 11.
  • the winding grooves also offer space for the third channel Cc, which is attached directly to the separation sleeve 5 in the winding grooves 11.
  • Figure 4 shows a section of a winding groove 11, in which the cooling channel Cc is separated from the installation space for the hairpin windings by a nose-like structure.
  • Cool oil is supplied under pressure via an oil inlet 13 at the bottom into the winding head space on the winding heads 6a, namely into the oil distribution volume 14, and distributed circularly around the entire winding head 6a.
  • the oil flows through an oil deflector 7a adapted to the shape of the winding head 6a to the winding grooves 11 and the hairpin windings therein.
  • the oil passes through channel Cb and Cc through the stator 3 to the second winding head 6b. This corresponds to an oil flow from left to right in Figure 1.
  • the second winding head 6b is also covered with a shape-adapted oil deflector 7b in order to force the oil flow into the stator laminated core 3a, more precisely into the channel Ca.
  • the axial cross section of the oil distribution volume 14 tapers towards the stator in the area of the winding head 6a. This creates a turbulent flow against the winding heads. The oil is thereby pressed through the cooling channels of the winding grooves 11, which drastically increases the heat transfer.
  • the advantage of the large cross section of the oil distribution volume is that the winding head is cooled evenly in the circumferential direction.
  • the oil reaches the winding head space, the oil collecting volume 9, to the channels Ca, which run axially straight or meandering in the stator laminated core 3a.
  • the oil then returns to the winding head space of the winding head 6a, the oil distribution volume 14.
  • the direction of the oil flow is from right to left in the figure and is therefore opposite to the flow of the oil in the channels Ca and Cb.
  • the oil outlet 8 is shaped as an overflow. This ensures that the entire stator 3 is in oil.
  • the winding head space on the winding heads 6a and 6b serves as an oil collection volume 9 or as an oil distribution volume 14 and forms a sole oil tank. This saves the installation space for a separate oil tank. Since an air bubble can arise at the highest position due to the high level of oil up to the outlet 8, a vent opening in the oil separators 7a, 7b is used at least at a gravimetrically high position.
  • the rotor is hermetically separated from the stator by the separator sleeve 5, the separator sleeve 5 forming the channel Ca with the winding groove 11. With it The rotor can be designed as a dry runner, which leads to reduced drag losses.
  • the bi-directional oil flow through the stator 3 has significant advantages. It allows a higher flow velocity and improved heat transfer through the serial arrangement of the channels Ca with Cb and Cc. A more uniform temperature level is achieved on the right and left stator sides.
  • the flow pattern also dictates that the inlet and outlet 13, 8 lie axially on the same side of the electrical machine.
  • Figures 6 and 9 and 10 show schematically a divided oil deflector 7a, 7a '.
  • the divided oil separator 7a, 7a ' also allows the electrical connections 16 and the busbars 17, which serve as connections of the electrical machine and the stator 3, to be cooled.

Landscapes

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

Abstract

Elektrische Maschine in einem Systemgehäuse mit einem flüssigkeitsdichten Stator und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine einen auf der Unterseite des Systemgehäuses gelegenen Öleinlass aufweist, wobei über den Öleinlass Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen einbringbar ist, und eine Verbindung über einen Kühlkanal im Stator, der nahe der Wicklungsnuten eingebracht ist, sowie einem Kühlkanal innerhalb der Wicklungsnuten vom Ölverteilungsvolumen in Richtung auf einen ringförmigen Öltank axial erfolgt, und eine Verbindung vom Öltank über einen Kühlkanal, der randständig aber innerhalb des Statorblechs vorliegt, in Richtung auf einen Ölauslass vorhanden ist.

Description

Elektrische Maschine mit optimiertem Kühlsystem
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine in einem Systemgehäuse mit einem Stator und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine einen auf der Unterseite des Systemgehäuses gelegenen Öleinlass aufweist, wobei über den Öleinlass Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen einbringbar ist, das sich über mindestens drei Ölkanäle im Stator verteilt.
Stand der Technik
Elektrische Antriebe für Fahrzeuge gewinnen an Bedeutung.
Aktuell werden Statoren von elektrischen Maschinen mit Haarnadel-Wicklung vor dem eigentlichen Einbringen der Drähte imprägniert oder mit Kunststoff vergossen. Das heißt, dass der gewickelte Stator zusätzlich zur Fixierung der Wicklung in den Wickelnuten als auch der Wickelköpfe am Stator mit einem Harz oder Ähnlichem behandelt wird. Es ist eine entsprechende Menge an Harz oder Verguss- Material erforderlich, um den gesamten Stator zu benetzen.
Der Stator muss auch an bestimmten Bereichen wie beispielsweise dem Stator- Innendurchmesser entsprechend abgedeckt werden, um überschüssig anhaftendes Material z.B. im Luftspalt zum Rotor zu vermeiden.
Während des Betriebs der elektrischen Maschine fällt Wärme an, welche vor allem bei elektrischen Maschinen mit hoher Leistungsdichte mittels eines Kühlmittels abgeführt werden muss. Aus diesem Grund weist das Maschinengehäuse den Kühlmitteleinlassanschluss und den Kühlmittelauslassanschluss auf. Durch den Kühlmitteleinlassanschluss kann dem Maschinengehäuse Kühlmittel zugeführt werden. Durch den Kühlmittelauslassanschluss kann hingegen das Kühlmittel aus dem Maschinengehäuse abgeführt werden.
Aus der DE 102017 218 828 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Gehäuse bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass ein Kühlmitteleinlassanschluss in einen Ver- teilerringraum einmündet und von dem Verteilemngraum mehrere Gehäusekühlkanäle ausgehen, die sich in axialer Richtung gesehen über den Stator hinaus erstrecken und auf ihrer dem Verteilerringraum abgewandten Seite strömungstechnisch an Statorkühlkanaleinlässe von in dem Stator ausgebildeten Statorkühlkanälen angeschlossen sind, die den Stator in axialer Richtung vollständig durchgreifen und auf ihrer den Statorkühlkanaleinlässen abgewandten Seite über Statorkühlkanalauslässe an den Kühlmittelauslassanschluss angeschlossen sind. Das Design sieht vor, dass die Statorkühlkanäle zwischen benachbarten Statorwicklungen des Stators vorliegen oder in den Statorwicklungen ausgebildet sind. Die Statorwicklungen umgreifen die Statorzähne des Stators beziehungsweise liegen zumindest in Umfangsrichtung gesehen zwischen den Statorzähnen vor. Die Statorkühlkanäle werden bereichsweise von den Statorwicklungen begrenzt. Hierzu liegen sie zwischen benachbarten Statorwicklungen vor oder sind in den Statorwicklungen ausgebildet. Zudem sind Gehäusekühlkanäle als randoffene Vertiefung oder geschlossenen Kanäle in dem Stator ausgebildet.
Aus der DE 102011 012 454 A1 ist eine elektrische Maschine mit einem Außenstator und einem Innenstator bekannt. Ein Rotor dreht sich zwischen den beiden Baugruppen. Die Kühlung erfolgt über Kühlkanäle, die einzeln in die verschiedenen Komponenten geführt sind. So ist die Zuleitung als zwei parallele Kanäle im Außenstator innerhalb eines Spaltrohrs angeordnet und führt in eine einzelne Ableitung.
Der innenliegende Stator wird über weitere Kanäle versorgt und über einen weiteren Kanal entsorgt.
Aus der US 2017 0 267 055 A1 ist ein Gehäuse bekannt, das einen Stator einer elektrischen Maschine umschließt.
DE 10 2017 210 785 A1 zeigt im Statorkörper ausgebildete Kühlkanäle als auch in den Wickelnuten ausgebildete Durchbrüche zur Kühlung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine mit einem Kühlsystem zu entwickeln, wobei das Kühlsystem den Stator optimal entwärmt. Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einer elektrische Maschine in einem Systemgehäuse mit einem flüssigkeitsdichten Stator und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine einen auf der Unterseite des Systemgehäuses gelegenen Öleinlass aufweist, wobei über den Öleinlass Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen einbringbar ist, und eine Verbindung über mindestens einen Kühlkanal im Stator, der nahe der Wicklungsnuten eingebracht ist, sowie mindestens einem Kühlkanal innerhalb der Wicklungsnuten vom Ölverteilungsvolumen in Richtung auf ein ringförmiges Ölsammelvolumen axial erfolgt, und eine Verbindung vom ringförmigen Ölsammelvolumen über mindestens einen Kühlkanal, der randständig aber innerhalb des Statorblechs vorliegt, in Richtung auf einen Ölauslass vorhanden ist. Auf beiden Seiten der Wickelköpfe des Stators sind Ölabweiser angebracht, die in ihre Form den Wickelköpfen folgen.
Die Bezeichnung Kühlkanal umfasst auch eine Gruppe von einzelnen Durchführungen und Öffnungen mit derselben Funktion. So sind die Kühlkanäle immer um die Achse der elektrischen Maschine verteilt.
Dabei ist die Strömungsrichtung in zwei der Kühlkanälen gegenläufig zu einem weiteren Kühlkanal.
Ein Kühlkanal verläuft innerhalb der Wickelnuten benachbart zu einer Separationshülse, wobei die Separationshülse den Stator gegen den Rotorraum der elektrischen Maschine vollständig oder nur in den Statornutöffnungen dichtet.
Ein Kühlkanal ist im Statorblech zwischen den radial verlaufenden Wicklungsnuten angeordnet, wobei ein teilweiser radialer Überlapp zwischen Kühlkanal und Wicklungsnuten vorliegt.
Ein Kühlkanal verläuft randständig an den Statorblechen.
Beschreibung der Figuren Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Maschine,
Figur 2 zeigt einen Schnitt durch einen Stator,
Figur 3 ist eine Vergrößerung des Ausschnitts A, Figur 4 zeigt ein Detail der Wickelnut aus Figur 3, Figur 5 zeigt eine Darstellung des Stators mit Blick auf den Ölabweiser 7b, Figur 6 zeigt den Stator mit Blick auf einen geteiltem Ölabweiser, Figuren 7 und 8 zeigen den Ölabweiser 7b, Figuren 9 und 10 zeigen den geteilten Ölabweiser.
Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine elektrische Maschine 1 , wobei der Rotor der elektrischen Maschine nicht dargestellt ist. Der Rotor befindet sich im Rotorraum 4. Ein Stator 3 ist in einem Systemgehäuse 2 angeordnet, das von einem Gehäusedeckel 10 verschlossen ist. Der Stator 3 weist Wickelköpfe 6 auf, die sich beidseitig axial benachbart zu längserstreckenden Wickelnuten 11 erstrecken. Der Stator 3 wird von einer Separationshülse 5 vom Rotorraum 4 getrennt. Im und an dem Stator 3 sind drei axiale Kühlkanäle zu erkennen. Der Kanal Ca verläuft mäanderförmig oder gerade im Blechpaket 3a des Stators 3, der Kühlkanal Cb verläuft nahe an den Wicklungsnuten 11 , und der Kanal Cc verläuft in direkten Kontakt mit der Separationshülse 5 und den Wicklungsnuten 11 . In der Figur 1 ist ein Öleinlass 13 vorhanden, der in einen Ringraum mündet, der ein Ölverteilungsvolumen 14 umfasst. Des Weiteren ist ein Ölsumpf 12 am tiefsten Bereich des Systemgehäuses 2 vorhanden. Ein Ölauslass 8 ist benachbart zu einem Ölabweiser 7a an der Oberseite des Systemgehäuses 2 angebracht. Auf der vom Ölauslass 8 axial abgewandten Seite des Stators 3 ist ein weiteres ringförmiges Ölsammelvolumen 9 vorgesehen, der mit dem Gehäusedeckel 10 verschlossen ist. Im Gehäusedeckel 10 kann dabei auch ein Leckagekanal eingebaut sein, um Lager und Verzahnungen zu schmieren.
Auch ist ein weiterer Ölabweiser 7b vorhanden, der an die Form des Wickelkopfes 7b angepasst ist und zum großen Teil parallel zur Achse A verläuft. In Richtung auf den Gehäusedeckel 10 hin ist der Ölabweiser zur Achse A hin gekrümmt, die Anbindung an den Stator erfolgt über eine gestufte oder gekrümmte Partie. In Richtung auf den Gehäusedeckel 10 bildet der Ölabweiser 7b mindestens eine Öffnung 15 aus, die als gezielt eingesetzte Leckage zur Schmierung weitere Komponenten dient.
Die Figuren 2 und 3 stellen eine Aufsicht auf einen Schnitt durch das Stator-Blech- paket 3a dar. Zu erkennen ist die Separationshülse 5, die den Stator in Richtung des Rotorraums 4 abgedichtet.
Am äußeren Durchmesser des Stators 3 sind die Öffnungen für den Kühlkanal Ca zu erkennen. Der Kühlkanal Ca umfasst dabei mehrere Öffnungen gleicher oder unterschiedlicher Größe, die aber alle auf einem Umfangskreis nahe des Rands des Blechpaket 3a angeordnet sind. Der Kühlkanal Cb stellt sich in schlitzförmige Öffnungen dar, die sich benachbart, aber nicht im direkten Kontakt, mit den Wickelnuten 11 befinden. Die schlitzförmigen Öffnungen überlappen dabei radial teilweise mit den sich radial erstreckenden Wickelnuten 11 .
In den Wickelnuten 11 werden Haarnadel-Wicklungen installiert. Die Wickelnuten bieten zudem Raum für den dritten Kanal Cc, der direkt an der Separationshülse 5 in den Wickelnuten 11 angebracht ist.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Wickelnut 11 , in der der Kühlkanal Cc durch eine nasenartige Struktur vom Bauraum für die Haarnadel-Wicklungen getrennt ist.
Kühles Öl wird über einen unten liegenden Öleinlass 13 in den Wickelkopfraum an den Wickelköpfen 6a, nämlich in das Ölverteilungsvolumen 14, mit Druck zugeleitet und zirkular um den gesamten Wickelkopf 6a verteilt. Durch eine an die Form des Wickelkopfs 6a angepassten Ölabweiser 7a fließt das Öl zu den Wicklungsnuten 11 und den Haarnadelwicklungen darin. Das Öl gelangt durch Kanal Cb und Cc durch den Stator 3 zum zweiten Wickelkopf 6b. Das entspricht einem Ölfluss von links nach rechts in der Figur 1 . Der zweite Wickelkopf 6b ist ebenfalls mit einem formangepassten Ölabweiser 7b umhüllt, um die Ölströmung in das Statorblechpaket 3a, genauer in den Kanal Ca zu erzwingen.
Der axiale Querschnitt des Ölverteilervolumens 14 verjüngt sich im Bereich des Wickelkopfes 6a zum Stator hin. Dadurch wird eine turbulente Anströmung der Wickelköpfe erzielt. Das Öl wird dadurch durch die Kühlkanäle der Wickelnuten 11 gepresst, wodurch der Wärmeübergang drastisch steigt. Der Vorteil des großen Querschnitts des Ölverteilvolumens ist, dass der Wickelkopf in Umfangsrichtung gleichmäßig gekühlt wird.
Über Öffnungen 15, wie auch in den Figuren 5 und 7 und 8 dargestellt, am Ende des Ölabweisers 7b gelangt das Öl über den Wickelkopfraum, dem Ölsammelvolumen 9, zu den Kanälen Ca, die axial gerade oder mäanderförmig in dem Statorblechpaket 3a verlaufen. Das Öl gelangt so in wiederum zurück zu den Wickelkopfraum des Wickelkopfes 6a, dem Ölverteilungsvolumen 14. Die Richtung des Ölflusses ist dabei in der Figur von rechts nach links und damit dem Fluss des Öls in den Kanälen Ca und Cb gegenläufig.
Der Ölauslass 8 ist als Überlauf ausgeformt. Somit wird sichergestellt, dass der komplette Stator 3 im Öl steht. Zudem dient der Wickelkopfraum an den Wickelköpfen 6a und 6b als Ölsammelvolumen 9, beziehungsweise als Ölverteilungsvolumen 14 und bildet einen alleinigen Öltank aus. Das spart den Bauraum für einen separaten Öltank. Da durch den hohen Füllstand des Öls bis an den Auslauf 8 heran, eine Luftblase an der höchsten Position entstehen kann, wird einen Entlüftungsöffnung in den Ölabscheidern 7a, 7b zumindest an einer gravimetrisch hohen Position verwendet.
Der Rotor ist hermetisch vom Stator durch die Separatorhülse 5 abgetrennt, wobei die Separatorhülse 5 mit der Wickelungsnut 11 den Kanal Ca ausbildet. Damit kann der Rotor als Trockenläufer ausgeführt werden, was zu reduzierten Schleppverlusten führt.
Der bi-direktionale Ölfluss durch den Stator 3 hat wesentliche Vorteile. Er erlaubt eine höhere Strömungsgeschwindigkeit und verbesserte Wärmeübergänge durch die serielle Anordnung der Kanäle Ca mit Cb sowie Cc. Man erreicht ein einheitlicheres Temperaturniveau der rechten und linken Statorseite.
Auch ist durch das Strömungsbild vorgegeben, dass der Ein- und der Auslass 13, 8 axial auf derselben Seite der elektrischen Maschine liegen.
Figur 6 und 9 und 10 zeigen schematisch einen geteilten Ölabweiser 7a, 7a‘. Durch die Anpassung des Ölabweisers an die Form des Wickelkopfs 6a treten Hinterschneidungen 7c auf. Dadurch lässt sich ein einteiliger Ölabscheider 7a nicht verbauen. Durch die zweiteilige Lösung ist der Aufbau einfach möglich. Der geteilte Ölabscheider 7a,7a‘ erlaubt auch die Kühlung der elektrischen Anschlüsse 16 sowie der Stromschienen 17, die als Anschlüsse der elektrischen Maschine und des Stators 3 dienen.
Bezugszeichen
1 elektrische Maschine
2 Systemgehäuse
3 Stator
3a Statorblechpaket
4 Rotorraum
5 Separationshülse
6a, 6b Wickelkopf
7a, 7a‘ 7b Ölabweiser
7c Hinterschnitt
8 Ölauslass
9 Ölsammelvolumen
10 Gehäusedeckel
11 Wicklungsnut
12 Ölsumpf
13 Öleinlass
14 Ölverteilungsraum
15 Öffnung
A Achse
Ca, Cb, Cc Kühlkanäle
16 Phasenanschlüsse
17 Stromschiene

Claims

Ansprüche
1. Elektrische Maschine (1 ) in einem Systemgehäuse (2) mit einem Stator (3), der Wickelköpfe (6a, 6b) aufweist, die sich beidseitig axial benachbart zu längs- erstreckenden Wickelnuten (11 ) erstrecken, und einem Rotor, wobei die elektrische Maschine (1 ) einen Öleinlass (13) aufweist, wobei über den Öleinlass (13) Öl unter Druck in ein ringförmiges Ölverteilungsvolumen (14) einbringbar ist, und eine Verbindung über mindestens einen Kühlkanal (Cb) im Stator (3), der nahe der Wicklungsnuten (11 ) eingebracht ist, sowie mindestens einem Kühlkanal (Cc) innerhalb der Wicklungsnuten (11 ) vom Ölverteilungsvolumen (14) in Richtung auf einen ringförmigen Ölsammelvolumen (9) axial erfolgt, und eine Verbindung vom Ölsammelvolumen (9) über mindestens einen Kühlkanal (Ca), der randständig aber innerhalb des Statorblechs (3a) vorliegt, in Richtung auf einen Ölauslass (8) vorhanden ist und auf beiden Seiten der Wickelköpfe (6a, 6b) des Stators (3) Ölabweiser (7a, 7b) angebracht sind, die in ihre Form den Wickelköpfen (6a, 6b) folgen.
2. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Ölverteilervolumen und Ölsammelvolumen als alleiniger integrierter Öltank dienen.
3. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ölniveau des Ölsammelvolumens auf Höhe des Auslasses (8) liegt.
4. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des ringförmigen Ölsammelvolumens und des Ölverteilervolumens groß im Verhältnis zu den Kühlkanälen im Stator (Cb) und den Kühlkanälen (Cc) innerhalb der Wicklungsnuten (11 ) und dem Kühlkanal (Ca), der randständig aber innerhalb des Statorblechs (3a) vorliegt, ist.
5. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung in den Kühlkanälen (Cb, Cc) gegenläufig zu dem Kühlkanal (Ca) ist.
6. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein- und der Auslass (13, 8) axial auf derselben Seite der elektrischen Maschine liegen.
7. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (Cc) innerhalb der Wicklungsnuten (11 ) benachbart zu einer Separationshülse (5) verläuft, wobei die Separationshülse (5) den Stator (3) gegen den Rotorraum (4) der elektrischen Maschine (1 ) zumindest im Bereich der Wickelnuten dichtet.
8.Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (Cb) im Statorblech (3a) zwischen den radial von der Achse (A) weg verlaufenden Wicklungsnuten (11 ) angeordnet ist, wobei ein teilweiser radialer Überlapp (U) zwischen Kühlkanal (Cb) und Wicklungsnuten (11) vorliegt.
9. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (Ca) randständig an den Statorblechen (3) verläuft.
10. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiteiliger Ölabweiser (7a, 7a‘) eingesetzt ist, der Wicklungen mit einem Hinterschnitt (7c) bzw. konischer Außenkontur des Wickelkopfs umfasst.
11. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiteiliger Ölabweiser (7a, 7a‘) Phasenanschlüsse (16) des Wickelkopfs (6a) zur Kühlung umfasst.
12. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ölabweiser (7a, 7b) eine Entlüftungsbohrung an der höchsten Stelle aufweist.
PCT/EP2023/072940 2022-09-20 2023-08-21 Elektrische maschine mit optimiertem kühlsystem WO2024061556A1 (de)

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