DE102018206401A1 - Electric motor and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor (100), aufweisend zumindest einen kühlmitteldurchfluteten Stator (1) mit einem inneren Statorring (7) und einem äußeren Statorring (8), und einen relativ zum Stator (1) drehbar gelagerten Rotor (2), wobei der innere Statorring (7) in Radialrichtung (R) geöffnete Wicklungsnuten (14) aufweist und, zum wenigstens teilweisen Schließen der Wicklungsnuten (14) in Radialrichtung (R), mit dem äußeren Statorring (8) verbunden ist, wobei sich wenigstens eine Dichteinheit (3), zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators (1) vom Rotor (2), von wenigstens einer Stirnseite des Stators (1) in einer Längsrichtung (L) bis zu wenigstens einem Lagerschild (9) des Elektromotors (100) erstreckt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elektromotors (100).The present invention relates to an electric motor (100) comprising at least one stator (1) flooded with coolant, having an inner stator ring (7) and an outer stator ring (8), and a rotor (2) rotatably mounted relative to the stator (1), wherein the inner stator ring (7) in the radial direction (R) has opened winding grooves (14) and, for at least partially closing the winding grooves (14) in the radial direction (R), with the outer stator ring (8) is connected, wherein at least one sealing unit (3 ), for coolant-tight foreclosure of the stator (1) from the rotor (2), extending from at least one end face of the stator (1) in a longitudinal direction (L) to at least one end shield (9) of the electric motor (100). Furthermore, the invention relates to a method for producing the electric motor (100) according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor, aufweisend einen kühlmitteldurchfluteten Stator mit einem inneren Statorring und einem äußeren Statorring, und einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor, wobei der innere Statorring in Radialrichtung geöffnete Wicklungsnuten aufweist und, zum wenigstens teilweisen Schließen der Wicklungsnuten in Radialrichtung, mit dem äußeren Statorring verbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Elektromotors.The present invention relates to an electric motor comprising a coolant-flowed stator having an inner stator ring and an outer stator ring, and a rotor rotatably mounted relative to the stator, the inner stator ring having radially-opened winding slots and at least partially closing the winding slots in the radial direction connected to the outer stator ring. The invention further relates to a method for producing such an electric motor.
Im Stand der Technik sind verschiedene Elektromotoren mit kühlmitteldurchfluteten Statoren bekannt. Aus der deutschen Patentanmeldung
Nachteilig sind der zur Einbringung von durchfluteten Nutrohren benötigte Raumbedarf im Statorpaket und die damit verbundene schlechte Nutzung des zur Verfügung stehenden Eisens sowie die aufwendige druckfeste und zudem wärmedämmende Abdichtung der Nutrohre und der Übergänge zu den beiden Endringen. Der in den Nutrohren durch die Statorwicklung verengte Durchfluss verursacht hohe Druckverluste und erfordert eine entsprechend hohe Pumpleistung für die Umwälzung des Kühlwassers.Disadvantages of the need for the introduction of flooded grooved tubes space requirement in the stator and the associated poor use of the available iron and the complex flameproof and also heat-insulating sealing of the grooved tubes and the transitions to the two end rings. The narrowed in the grooved tubes through the stator winding flow causes high pressure losses and requires a correspondingly high pump power for the circulation of the cooling water.
In der europäischen Patentanmeldung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hochdrehenden Elektromotor mit kühlmitteldurchflutetem Stator zu schaffen.Object of the present invention is to provide a high-speed electric motor with a coolant-flowed stator.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch den Elektromotor gemäß Anspruch 1 sowie das Verfahren zur Herstellung des Elektromotors gemäß Anspruch 14 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem Elektromotor beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Elektromotors und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen werden kann.The above object is solved by the claims. In particular, the above object is achieved by the electric motor according to
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Elektromotor mit zumindest einem kühlmitteldurchfluteten Stator, der einen inneren Statorring und einen äußeren Statorring aufweist, und einem relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor, vorgeschlagen. Der innere Statorring weist in Radialrichtung geöffnete Wicklungsnuten auf und ist, zum wenigstens teilweisen Schließen der Wicklungsnuten in Radialrichtung, mit dem äußeren Statorring verbunden. Ferner erstreckt sich wenigstens eine Dichteinheit, zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor, von wenigstens einer Stirnseite des Stators in einer Längsrichtung bis zu wenigstens einem Lagerschild des Elektromotors.According to a first aspect of the present invention, an electric motor with at least one coolant-flow-through stator, which has an inner stator ring and an outer stator ring, and a rotor rotatably mounted relative to the stator is proposed. The inner stator ring has winding grooves opened in the radial direction and is connected to the outer stator ring for at least partially closing the winding slots in the radial direction. Furthermore, at least one sealing unit, for coolant-tight foreclosure of the stator from the rotor, extends from at least one end face of the stator in a longitudinal direction to at least one end shield of the electric motor.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Statorkomponenten sowie der Dichteinheit kann eine effiziente Kühlung von Wicklungen in den Wicklungsnuten erreicht werden. Auf die Integration eines Spaltrohrs kann verzichtet werden. Die damit einhergehenden Probleme, wie sie vorstehend erwähnt sind, können dadurch behoben werden. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Elektromotor ein besonders kleiner Luftspalt zwischen Stator und Rotor realisiert werden. Dies hat wiederum zur Folge, dass weniger Magnetmaterial benötigt wird und entsprechend Kosten gespart werden können.The inventive arrangement of the stator components and the sealing unit, an efficient cooling of windings in the winding grooves can be achieved. On the integration of a canned can be dispensed with. The associated problems, as mentioned above, can be remedied thereby. In particular, in the electric motor according to the invention a particularly small air gap between the stator and the rotor can be realized. This in turn means that less magnetic material is needed and costs can be saved accordingly.
Durch eine geschlossene Nut können Stromverdrängeffekte bei inneren Leitern des Elektromotors verringert werden. Ferner können durch einen trockenen Rotorraum Planschverluste vermieden werden.By a closed groove Stromverdrängeffekte can be reduced at inner conductors of the electric motor. Furthermore, splashing losses can be avoided by a dry rotor chamber.
Der vorliegende Elektromotor kann als innendrehender oder außendrehender Elektromotor ausgestaltet sein. Bei einem innendrehenden Elektromotor ist der Rotor in Radialrichtung zumindest abschnittsweise innerhalb des Stators relativ zu diesem drehbar gelagert. Bei einem außendrehenden Elektromotor ist der Rotor in Radialrichtung zumindest abschnittsweise außerhalb des Stators relativ zu diesem drehbar gelagert. Grundsätzlich können ein synchron arbeitender Elektromotor, also ein Synchronmotor sowie ein asynchron arbeitender Elektromotor, also ein Asynchronmotor mit dem erfindungsgemäßen Aufbau betrieben und entsprechend gekühlt werden. Bei einem erfindungsgemäßen Asynchronmotor kann vorteilhafterweise durch Wegfall des Spaltrohrs ein relativ großer magnetischer Luftspalt verhindert werden.The present electric motor can be configured as an internal rotating or externally rotating electric motor. In the case of an internal rotating electric motor, the rotor is mounted rotatably in the radial direction at least in sections within the stator relative thereto. In an externally rotating electric motor, the rotor is at least partially rotatably mounted in the radial direction outside of the stator relative to this. Basically, a synchronously operating electric motor, so a Synchronous motor and an asynchronously operating electric motor, so an asynchronous motor operated with the structure of the invention and are cooled accordingly. In an asynchronous motor according to the invention, a relatively large magnetic air gap can advantageously be prevented by omission of the can.
Bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor ist eine Nut zum Luftspalt, der sich zwischen Rotor und Stator befindet, durch die wenigstens eine Dichteinheit an wenigstens einer Stelle geschlossen. Mittels thermischer Behandlung der Dichteinheit lässt sich an dieser ein Isolierabschnitt bilden, durch welchen die magnetische Leitfähigkeit der verschlossenen Nut zum Luftspalt hin auf einen vordefinierten Wert herabgesetzt wird. Dadurch können magnetische Kurzschlüsse zwischen Zähnen des Stators vermieden werden.In an electric motor according to the invention, a groove to the air gap, which is located between the rotor and stator is closed by the at least one sealing unit at least one point. By means of thermal treatment of the sealing unit, an insulating section can be formed thereon, by means of which the magnetic conductivity of the closed groove toward the air gap is reduced to a predefined value. As a result, magnetic short circuits between teeth of the stator can be avoided.
Im Luftspalt kann eine Abflussvorrichtung zur Abfuhr von Fluid, das in den Luftspalt gelangt, zumindest teilweise integriert sein. In solch einem Fall kann Fluidaustritt in den Luftspalt in geringen Mengen toleriert werden.In the air gap, a drainage device for the removal of fluid that enters the air gap, at least partially integrated. In such a case, fluid leakage into the air gap can be tolerated in small quantities.
Bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor können Formspulen verwendet werden die orthozyklisch gewickelt sind. Mit solchen Formspulen können ein hoher Füllfaktor erreicht und Spannungen zwischen benachbarten Windungen reduziert werden. Darüber hinaus können durch den erfindungsgemäßen, insbesondere den zweiteiligen Aufbau des Stators, auch Spulen nach Roebel gefertigt werden, durch welche auch der Proximity-Effekt reduziert werden kann.In an electric motor according to the invention form coils can be used which are wound orthocyclically. With such form coils, a high fill factor can be achieved and voltages between adjacent turns can be reduced. In addition, can be made by Roebel according to the invention, in particular the two-part structure of the stator, and by which also the proximity effect can be reduced.
Das Kühlmittel zum Kühlen des Stators ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere Öl. D.h., der Elektromotor weist vorzugsweise einen kühlflüssigkeits-, insbesondere öldurchfluteten Stator auf. Mit diesem Kühlmittel lässt sich der Elektromotor besonders effektiv kühlen.The coolant for cooling the stator is preferably a liquid, in particular oil. That is, the electric motor preferably has a cooling liquid, in particular oil-flooded stator. With this coolant, the electric motor can cool particularly effective.
Die wenigstens eine Dichteinheit erstreckt sich zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor vorzugsweise von wenigstens einer Stirnseite des inneren Statorrings oder von wenigstens einer Stirnseite des äußeren Statorrings in der Längsrichtung bis zu wenigstens einem Lagerschild des Elektromotors. Genauer gesagt erstreckt sich die wenigstens eine Dichteinheit zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor bei einer innendrehenden Ausführung des Elektromotors vorzugsweise von wenigstens einer Stirnseite des inneren Statorrings in der Längsrichtung bis zu wenigstens einem Lagerschild des Elektromotors. Bei einer außendrehenden Ausführung des Elektromotors erstreckt sich die wenigstens eine Dichteinheit zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor vorzugsweise von wenigstens einer Stirnseite des äußeren Statorrings in der Längsrichtung bis zu wenigstens einem Lagerschild des Elektromotors. D.h., die Dichteinheit erstreckt sich ausschließlich vom inneren und/oder äußeren Statorring zu dem wenigstens einen Lagerschild. Die Dichteinheit bedeckt in Radialrichtung also nicht den gesamten Stator, sondern nur einen äußeren Randbereich des inneren Statorrings oder des äußeren Statorrings.The at least one sealing unit extends to the coolant-tight foreclosure of the stator from the rotor, preferably from at least one end face of the inner stator ring or at least one end face of the outer stator ring in the longitudinal direction to at least one end shield of the electric motor. More specifically, the at least one sealing unit for coolant-tight partitioning of the stator from the rotor extends at least one end face of the inner stator ring in the longitudinal direction to at least one end shield of the electric motor with an internal rotating design of the electric motor. In an externally rotating embodiment of the electric motor, the at least one sealing unit for coolant-tight foreclosure of the stator preferably extends from the rotor from at least one end face of the outer stator ring in the longitudinal direction to at least one end shield of the electric motor. That is, the sealing unit extends only from the inner and / or outer stator ring to the at least one end shield. The sealing unit thus does not cover the entire stator in the radial direction, but only an outer edge region of the inner stator ring or of the outer stator ring.
Unter einer Abschottung ist eine Abdichtung, insbesondere eine fluiddichte Abdichtung zu verstehen. Die Abschottung ist zur Vermeidung eines Kühlfluidübergangs vom Stator in Richtung des Rotors ausgestaltet. Die Dichteinheit ist insbesondere zur öldichten Abschottung des Stators vom Rotor ausgestaltet. Unter der kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor ist insbesondere eine kühlmitteldichte Abschottung eines Statorbereichs, in welchem sich der Stator im Elektromotor befindet, von einem Rotorbereich, in welchem sich der Rotor im Elektromotor befindet, zu verstehen.Under a foreclosure is a seal, in particular to understand a fluid-tight seal. The partition is designed to prevent a cooling fluid transfer from the stator in the direction of the rotor. The sealing unit is designed in particular for oil-tight foreclosure of the stator of the rotor. Under the coolant-tight foreclosure of the stator of the rotor in particular a coolant-tight foreclosure of a stator, in which the stator is located in the electric motor, from a rotor region in which the rotor is located in the electric motor to understand.
Die wenigstens eine Dichteinheit kann einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sein. Die wenigstens eine Dichteinheit weist in Radialrichtung vorzugsweise eine maximale Dicke auf, die kleiner, vorzugsweise um ein Vielfaches kleiner, als die maximale Dicke des inneren und/oder äußeren Statorrings in Radialrichtung ist. Die wenigstens eine Dichteinheit ist demnach entsprechend platzsparend im Elektromotor ausgestaltet.The at least one sealing unit can be designed in one piece or in several parts. The at least one sealing unit preferably has a maximum thickness in the radial direction which is smaller, preferably many times smaller, than the maximum thickness of the inner and / or outer stator ring in the radial direction. The at least one sealing unit is accordingly designed to save space in the electric motor.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Elektromotor der innere Statorring mehrere Statorbleche aufweist, die zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor kühlmitteldicht aneinandergepresst sind. D.h., die Verbindung der einzelnen Statorbleche ist derart ausgeführt, dass diese Fluiddicht sind. Dadurch kann die kühlmitteldichte Abschottung des Stators gegenüber dem Rotor sichergestellt werden. Die Geometrie des Stators ist entsprechend derart ausgestaltet, dass die Bleche zum Luftspalt hin geschlossen sind.According to a further embodiment of the present invention, it is possible that in an electric motor, the inner stator ring has a plurality of stator laminations which are pressed against the coolant-tight foreclosure of the stator by the rotor coolant-tight manner. That is, the connection of the individual stator laminations is made such that they are fluid-tight. As a result, the coolant-tight foreclosure of the stator relative to the rotor can be ensured. The geometry of the stator is designed accordingly such that the sheets are closed to the air gap.
Weiterhin ist es möglich, dass bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor die wenigstens eine Dichteinheit vorgespannt zwischen der wenigstens einen Stirnseite des Stators und dem wenigstens einen Lagerschild angeordnet, insbesondere eingepresst, ist. Durch die eingespannte oder eingepresste Anordnung der Dichteinheit kann auf zusätzliche Befestigungsmittel verzichtet werden. Die Dichteinheit ist in diesem Fall vorzugsweise einteilig ausgestaltet. Ferner besteht die Dichteinheit bevorzugt aus Kunststoff oder zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff. Werden wenige Befestigungsmittel benötigt, können entsprechend Kosten gespart und ein logistischer Aufwand reduziert werden. Der einteilige Aufbau der Dichteinheit führt ferner zu einem geringeren, lokalen Komplexitätsgrad des Elektromotors. Die Vorspannung der Dichteinheit kann mit einem zusätzlichen Federelement ausgeführt sein, oder die Dichteinheit selbst hat die gewünschte bzw. eine entsprechend vordefinierte Federkonstante oder Federrate. Die wenigstens eine Dichteinheit ist insbesondere in Längsrichtung, also in einer Richtung von Stirnseite zu Stirnseite des Stators, vorgespannt.Furthermore, it is possible that in an electric motor according to the invention, the at least one sealing unit biased between the at least one end face of the stator and the at least one end shield arranged, in particular pressed. The clamped or pressed arrangement of the sealing unit can be dispensed with additional fastening means. The sealing unit is preferably designed in one piece in this case. Furthermore, the sealing unit is preferably made of plastic or at least substantially of plastic. If only a few fasteners are required, corresponding costs can be saved and a logistical effort can be reduced. The one-piece Construction of the sealing unit also leads to a lower, local degree of complexity of the electric motor. The bias of the sealing unit may be performed with an additional spring element, or the sealing unit itself has the desired or a correspondingly predefined spring constant or spring rate. The at least one sealing unit is in particular in the longitudinal direction, ie in a direction from end face to end face of the stator, biased.
Bei einem Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung ist es außerdem möglich, dass die wenigstens eine Dichteinheit aus nichtmagnetischem Material besteht oder zumindest im Wesentlichen aus nichtmagnetischem Material besteht. Damit können auf einfache Weise Hysterese- und Wirbelstromverluste im Elektromotor verhindert werden. Die Dichteinheit besteht vorliegend bevorzugt vollständig oder wenigstens zu 80% aus nichtmagnetischem Material.In an electric motor according to the present invention, it is also possible that the at least one sealing unit consists of non-magnetic material or consists at least substantially of non-magnetic material. This hysteresis and eddy current losses can be easily prevented in the electric motor. In the present case, the sealing unit preferably consists entirely or at least 80% of nonmagnetic material.
Weiterhin ist es möglich, dass bei dem vorliegenden Elektromotor die wenigstens eine Dichteinheit ein Haupt-Dichtelement und wenigstens ein Hilfs-Dichtelement aufweist, wobei das wenigstens eine Hilfs-Dichtelement zwischen einer Stirnseite des Stators und dem Haupt-Dichtelement und/oder zwischen dem wenigstens einen Lagerschild und dem Haupt-Dichtelement angeordnet, insbesondere eingepresst, ist. Die Aufteilung der Dichteinheit in das Haupt-Dichtelement und das wenigstens eine Hilfs-Dichtelement führt zu einer erhöhten Flexibilität beim Einbau der Dichteinheit. So kann beispielsweise zunächst das Haupt-Dichtelement in Position gebracht werden und muss anschließend nur noch mit dem wenigstens einen Hilfs-Dichtelement fixiert werden. Bei Wartungsarbeiten wäre es außerdem ausreichend, nur das wenigstens eine Hilfs-Dichtelement auszutauschen und das Haupt-Dichtelement weiter zu verwenden. Damit können entsprechend Kosten gespart werden. Das Haupt-Dichtelement besteht vorzugsweise vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig aus einem nichtmagnetischen Material, insbesondere Kunststoff.Furthermore, it is possible that in the present electric motor, the at least one sealing unit comprises a main sealing element and at least one auxiliary sealing element, wherein the at least one auxiliary sealing element between an end face of the stator and the main sealing element and / or between the at least one End shield and the main sealing element arranged, in particular pressed, is. The division of the sealing unit in the main sealing element and the at least one auxiliary sealing element leads to increased flexibility in the installation of the sealing unit. Thus, for example, first the main sealing element can be brought into position and then only needs to be fixed with the at least one auxiliary sealing element. For maintenance work, it would also be sufficient to replace only the at least one auxiliary sealing element and to continue to use the main sealing element. This can be saved accordingly costs. The main sealing element preferably consists completely or at least substantially completely of a non-magnetic material, in particular plastic.
Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor das Haupt-Dichtelement einen Rohrkörper aufweist oder in Form eines Rohrkörpers ausgestaltet ist. D.h., das Haupt-Dichtelement ist hülsenartig ausgestaltet. Das Haupt-Dichtelement kann entsprechend als Haupt-Dichthülse bereitgestellt sein. Der Rohrkörper ist ein geometrisch besonders einfach herzustellendes Bauteil. Außerdem kann ein als Rohrkörper oder Dichthülse ausgestaltetes Haupt-Dichtelement einfach in den Elektromotor integriert werden, d.h., der Zusammenbau kann hinsichtlich dieses Bauteils besonders einfach durchgeführt werden. Das Haupt-Dichtelement weist in Radialrichtung vorzugsweise über die gesamte oder im Wesentlichen die gesamte Länge des Haupt-Dichtelements den gleichen oder im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. Lediglich an wenigstens einem Endabschnitt des Haupt-Dichtelements kann diese jeweils einen Aufnahmeabschnitt zur Aufnahme des wenigstens einen Hilfs-Dichtelements aufweisen, wobei der Durchmesser des Haupt-Dichtelements in Radialrichtung am Aufnahmeabschnitt jeweils größer oder kleiner als am Rest des Haupt-Dichtelements ist. Im Aufnahmeabschnitt kann der Durchmesser des Haupt-Dichtelements beispielsweise um weniger als 10% kleiner als am Rest des Haupt-Dichtelements sein.It may be of further advantage if, in an electric motor according to the invention, the main sealing element has a tubular body or is configured in the form of a tubular body. That is, the main sealing element is sleeve-shaped. The main sealing element may accordingly be provided as the main sealing sleeve. The tubular body is a geometrically particularly easy to manufacture component. In addition, a main sealing member configured as a pipe body or a sealing sleeve can be easily integrated into the electric motor, that is, the assembly can be performed particularly easily with respect to this component. The main sealing element has in the radial direction preferably over the entire or substantially the entire length of the main sealing element the same or substantially the same diameter. Only at at least one end section of the main sealing element can these each have a receiving section for receiving the at least one auxiliary sealing element, wherein the diameter of the main sealing element in the radial direction on the receiving section is greater or smaller than at the remainder of the main sealing element. In the receiving section, for example, the diameter of the main sealing element may be less than 10% smaller than at the remainder of the main sealing element.
Darüber hinaus ist es möglich, dass bei einem Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung das wenigstens eine Hilfs-Dichtelement einen O-Ring aufweist oder als ein solcher ausgestaltet ist. Ein O-Ring zeichnet sich durch eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung aus. O-Ringe können in der Regel als Standardbauteil bezogen werden, d.h., auf eine kostspielige und logistisch aufwändige Sonderanfertigung kann verzichtet werden. Der O-Ring ist vorzugsweise als Gummiring angefertigt. An Stelle des O-Rings kann auch eine Formdichtung verwendet werden.Moreover, it is possible that in an electric motor according to the present invention, the at least one auxiliary sealing element has an O-ring or is configured as such. An O-ring is characterized by a particularly simple and cost-effective production. As a rule, O-rings can be purchased as a standard component, which means that a costly and logistically complex custom-made product can be dispensed with. The O-ring is preferably made as a rubber ring. In place of the O-ring and a molded seal can be used.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass bei einem Elektromotor die wenigstens eine Dichteinheit mit der wenigstens einen Stirnseite des Stators und/oder dem wenigstens einen Lagerschild kühlmitteldicht verklebt ist. In diesem Fall kann auf das Hilfs-Dichtelement, beispielsweise in Form des O-Rings, verzichtet werden. Durch die Verklebung kann eine besonders dichte Abschottung des Stators gegenüber dem Rotor erreicht werden. Ferner kann bei der Verklebung auf zusätzlich Bauteile verzichtet werden. Dies reduziert den Komplexitätsgrad des Elektromotors und führt zu entsprechend reduzierten Bauteilkosten.According to a further embodiment variant of the present invention, it is possible that in an electric motor, the at least one sealing unit with the at least one end face of the stator and / or the at least one end shield is glued coolant-tight. In this case, it is possible to dispense with the auxiliary sealing element, for example in the form of the O-ring. By bonding a particularly dense foreclosure of the stator relative to the rotor can be achieved. Furthermore, it is possible to dispense with additional components during the bonding. This reduces the degree of complexity of the electric motor and leads to correspondingly reduced component costs.
Zudem ist es möglich, dass bei einem Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung der innere Statorring zumindest abschnittsweise formschlüssig mit dem äußeren Statorring in Eingriff steht, wobei der äußere Statorring zum inneren Statorring zerstörungsfrei verschiebbar gelagert ist. Durch diesen Aufbau lässt sich der Elektromotor besonders einfach zusammen- und auch wieder auseinanderbauen. Nachdem die Wicklungsnuten des inneren Statorrings mit Wicklungen bzw. Spulen gefüllt sind, kann der äußeren Statorring einfach auf den inneren Statorring geschoben werden. In solch einem zusammengebauten Zustand steht der innere Statorring vorzugsweise in vier Richtungen formschlüssig mit dem äußeren Statorring in Eingriff.In addition, it is possible that in an electric motor according to the present invention, the inner stator ring is at least partially positively engaged with the outer stator ring, wherein the outer stator is mounted non-destructively displaceable to the inner stator ring. Due to this construction, the electric motor can be assembled and disassembled particularly easily. After the winding grooves of the inner stator ring are filled with windings or coils, the outer stator ring can be easily pushed onto the inner stator ring. In such an assembled state, the inner stator ring is preferably positively engaged with the outer stator ring in four directions.
Außerdem ist es bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor möglich, dass der innere Statorring in Radialrichtung nach außen gerichtete Zahnabschnitte aufweist, zwischen welchen die Wicklungsnuten ausgestaltet sind, und der äußere Statorring Jochabschnitte aufweist, die jeweils mit den Zahnabschnitten formschlüssig in Eingriff stehen. Durch diese Bauweise können der Formschluss zwischen dem inneren Statorring und dem äußeren Statorring sowie die verschiebbare Anordnung des inneren Statorrings zum äußeren Statorring einfach und kompakt realisiert werden. Unter den Zahnabschnitten sind Vorsprünge zu verstehen, die sich in Radialrichtung nach Außen zum äußeren Statorring hin erstrecken. Die Jochabschnitte weisen Vertiefungen in Radialrichtung innerhalb des äußeren Statorrings auf, die komplementär oder im Wesentlichen komplementär zu den Zahnabschnitten bzw. zu Endbereichen der Zahnabschnitte zur formschlüssigen Aufnahme derselben ausgestaltet sind.It is also possible in an electric motor according to the invention that the inner stator ring in the radial direction has outwardly directed tooth portions, between which the Winding grooves are configured, and the outer stator ring yoke sections, which are in each case with the tooth sections in a form-fitting engagement. By this construction, the positive connection between the inner stator ring and the outer stator ring and the displaceable arrangement of the inner stator ring to the outer stator can be realized simply and compactly. The tooth portions are understood to be projections that extend radially outward toward the outer stator ring. The yoke portions have recesses in the radial direction within the outer stator ring, which are complementary or substantially complementary to the tooth portions or to end portions of the tooth portions for positively receiving the same configured.
Ferner kann es von Vorteil sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor die Zahnabschnitte mit den Jochabschnitten jeweils eine Schwalbenschwanzverbindung bilden. Durch diese Verbindungsart kann ein sicherer und trotzdem leicht lösbarer Formenverbund zwischen dem inneren Statorring und dem äußeren Statorring realisiert werden.Furthermore, it may be advantageous if, in the case of an electric motor according to the invention, the tooth sections with the yoke sections each form a dovetail connection. By this type of connection, a secure and yet easily releasable mold combination between the inner stator ring and the outer stator ring can be realized.
In den Wicklungsnuten ist bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung jeweils ein Kühlkanal zum Leiten eines Kühlmittels zum Kühlen von Wicklungen in den Wicklungsnuten ausgestaltet. Ein großer Teil der im Elektromotor auftretenden Verluste entsteht in der Wicklung. Demnach kann durch Kühlkanäle in den Wicklungsnuten Wärme direkt von der Quelle abgeführt werden. Dadurch können Kupferverluste bei gleichem Strom reduziert oder geringgehalten werden.In the winding grooves, a cooling channel for conducting a coolant for cooling windings in the winding grooves is configured in each case in a design variant of the present invention according to the invention. A large part of the losses occurring in the electric motor occurs in the winding. Accordingly, heat can be dissipated directly from the source through cooling channels in the winding grooves. As a result, copper losses can be reduced or kept low at the same power.
Bei einem erfindungsgemäßen Elektromotor ist es ferner möglich, dass die Wicklungen in den Wicklungsnuten jeweils einen inneren Wicklungsabschnitt und einen äußeren Wicklungsabschnitt aufweisen, wobei der Kühlkanal zum Leiten des Kühlmittels in Längsrichtung der Wicklungsnuten zwischen dem inneren Wicklungsabschnitt und dem äußeren Wicklungsabschnitt, sowie um jeweils den inneren Wicklungsabschnitt und den äußeren Wicklungsabschnitt herum, ausgestaltet ist. Dadurch können die Wicklungsabschnitte besonders effektiv gekühlt werden. Erfindungsgemäß sind die Wicklungsabschnitte demnach sowohl in Radialrichtung innen als auch in Radialrichtung außen von Kühlmittel umgeben und werden an diesen Stellen entsprechend gekühlt.In an electric motor according to the invention, it is also possible that the windings in the winding grooves each having an inner winding portion and an outer winding portion, wherein the cooling channel for guiding the coolant in the longitudinal direction of the winding grooves between the inner winding portion and the outer winding portion, and to each of the inner Winding portion and the outer winding portion around, is configured. As a result, the winding sections can be cooled particularly effectively. According to the invention, the winding sections are therefore surrounded both inside in the radial direction and in the radial direction outside of the coolant and are cooled accordingly at these points.
Der Elektromotor ist vorliegend vorzugsweise in Form eines Hochfrequenzmotors bzw. eines Hochdrehzahlmotors für einen Funktionsbetrieb mit einer Drehzahl in einem Bereich zwischen 10.000 U/min und 30.000 U/min ausgestaltet.In the present case, the electric motor is preferably designed in the form of a high-frequency motor or a high-speed motor for a functional operation with a rotational speed in a range between 10,000 rpm and 30,000 rpm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines wie vorstehend im Detail erläuterten Elektromotors mit einem Stator und einem Rotor zur Verfügung gestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Bereitstellen des inneren Statorrings,
- - Einbringen der Wicklungen in die Wicklungsnuten in Radialrichtung von außen nach innen,
- - Verdichten der Wicklungen,
- - Aufschieben des äußeren Statorrings auf den inneren Statorring zum wenigstens teilweisen Schließen der Wicklungsnuten in Radialrichtung,
- - Bereitstellen eines Lagerschildes an jeweils einer Stirnseite des Stators, und,
- - Positionieren von einer Dichteinheit zur kühlmitteldichten Abschottung des Stators vom Rotor jeweils zwischen einer Stirnseite des Stators und einem Lagerschild des Elektromotors.
- Providing the inner stator ring,
- Introducing the windings into the winding grooves in the radial direction from outside to inside,
- - compacting the windings,
- Sliding the outer stator ring on the inner stator ring for at least partially closing the winding grooves in the radial direction,
- - Providing a bearing plate on each one end face of the stator, and,
- - Positioning of a sealing unit for coolant-tight foreclosure of the stator from the rotor in each case between an end face of the stator and a bearing plate of the electric motor.
Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf den erfindungsgemäßen Elektromotor beschrieben worden sind. Die vorstehenden Verfahrensschritte müssen nicht in der dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden. So kann beispielsweise zuerst eine Dichteinheit am Stator positioniert werden und anschließend ein Lagerschild an der Dichteinheit, oder anders herum.Thus, the inventive method brings the same advantages as they have been described in detail with respect to the electric motor according to the invention. The above method steps need not be performed in the order shown. Thus, for example, first a sealing unit can be positioned on the stator and then a bearing plate on the sealing unit, or vice versa.
Die erfindungsgemäße Art der Wicklungsbereitstellung verringert das Risiko einer Beschädigung der Isolation der Wicklungen durch einen Einziehprozess der Wicklungen erheblich. Durch den vorliegend möglichen Wickelprozess sowie die Möglichkeit der Einlage von außen, kann grundsätzlich auch Wasser als Kühlmedium genutzt werden. Durch das Einbringen der Wicklungen von außen können diese besonders einfach und effektiv in den Wicklungsnuten verdichtet werden. Der Elektromotor kann dadurch kostengünstig mit einer hohen Leistungsdichte bereitgestellt werden.The type of winding provision according to the invention considerably reduces the risk of damaging the insulation of the windings by a winding process of the windings. Due to the present possible winding process and the possibility of insert from the outside, in principle, water can be used as a cooling medium. By introducing the windings from the outside, these can be compacted particularly easily and effectively in the winding grooves. The electric motor can thereby be provided inexpensively with a high power density.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.Further, measures improving the invention will become apparent from the following description of various embodiments of the invention, which are shown schematically in the figures. All of the claims, description or figures resulting features and / or advantages, including structural details and spatial arrangements may be essential to the invention both in itself and in the various combinations.
Es zeigen jeweils schematisch:
-
1 eine Schnittansicht eines Elektromotors gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Details des in1 dargestellten Elektromotors, und -
3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Details des in1 dargestellten Elektromotors.
-
1 a sectional view of an electric motor according to a preferred embodiment of the present invention, -
2 an enlarged sectional view of a detail of in1 shown electric motor, and -
3 an enlarged sectional view of a detail of in1 illustrated electric motor.
Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den
In
Der innere Statorring
Der Elektromotor
Ferner ist in den Wicklungsnuten
Das zwischen Haupt-Dichtelement
Mit Bezug auf die
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. D. h. die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.The invention, in addition to the illustrated embodiments, further design principles to. Ie. the invention should not be considered limited to the embodiments explained with reference to the figures.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Statorstator
- 22
- Rotorrotor
- 33
- Dichteinheitsealing unit
- 44
- Haupt-DichtelementMain sealing member
- 55
- Hilfs-DichtelementAuxiliary sealing element
- 66
- Hilfs-DichtelementAuxiliary sealing element
- 77
- innerer Statorringinner stator ring
- 88th
- äußerer Statorringouter stator ring
- 99
- Lagerschildend shield
- 1010
- Luftspaltair gap
- 1111
- Kühlkanalcooling channel
- 1212
- innerer Wicklungsabschnittinner winding section
- 1313
- äußerer Wicklungsabschnittouter winding section
- 1414
- Wicklungsnutwinding groove
- 1515
- Zahnabschnitttooth portion
- 1616
- Jochabschnittyoke
- 1717
- Verbindungsabschnitt connecting portion
- 100100
- Elektromotor electric motor
- RR
- Radialrichtungradial direction
- LL
- Längsrichtunglongitudinal direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 4138268 A1 [0002]DE 4138268 A1 [0002]
- EP 1271747 A1 [0004]EP 1271747 A1 [0004]
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020112746A1 (en) | 2020-05-12 | 2021-11-18 | Audi Aktiengesellschaft | Magnetic unit for a rotating electrical machine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE374573C (en) * | 1921-01-16 | 1923-07-06 | Armais Arutuenoff | Closed electrical machine in a horizontal arrangement with cooling by OEl. |
| DE4138268A1 (en) * | 1991-11-21 | 1993-05-27 | Klein Schanzlin & Becker Ag | ELECTRIC MOTOR |
| EP1271747A1 (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-02 | E + A Elektromaschinen und Antriebe AG | Cooling of the stator of an air-gap sleeve motor |
| DE112015001728T5 (en) * | 2014-04-08 | 2016-12-29 | Remy Technologies, L.L.C. | Conductor Retaining Element for a Stator Assembly |
-
2018
- 2018-04-25 DE DE102018206401.6A patent/DE102018206401A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE374573C (en) * | 1921-01-16 | 1923-07-06 | Armais Arutuenoff | Closed electrical machine in a horizontal arrangement with cooling by OEl. |
| DE4138268A1 (en) * | 1991-11-21 | 1993-05-27 | Klein Schanzlin & Becker Ag | ELECTRIC MOTOR |
| EP1271747A1 (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-02 | E + A Elektromaschinen und Antriebe AG | Cooling of the stator of an air-gap sleeve motor |
| DE112015001728T5 (en) * | 2014-04-08 | 2016-12-29 | Remy Technologies, L.L.C. | Conductor Retaining Element for a Stator Assembly |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020112746A1 (en) | 2020-05-12 | 2021-11-18 | Audi Aktiengesellschaft | Magnetic unit for a rotating electrical machine |
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