DE102024111533A1

DE102024111533A1 - Cooling system and electric machine

Info

Publication number: DE102024111533A1
Application number: DE102024111533.5A
Authority: DE
Inventors: Árpád II Kovács; Alexander Keune; Péter Ádám Rustinczky; David Schnädelbach
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2024-04-24
Filing date: 2024-04-24
Publication date: 2025-10-30

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kühlsystem (1) für eine elektrische Maschine (2), mit einem Kühleinlass (3) zum Zuführen von Kühlfluid, einer mit dem Kühleinlass (3) verbundenen Kühleinlasskammer (4) zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung, einer mit der Kühleinlasskammer (4) verbundenen Vielzahl von sich in Axialrichtung erstreckenden und in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kühlkanälen (5) zur Kühlung eines Stators (6) der elektrischen Maschine (2), und einem mit den Kühlkanälen (5) verbundenen Kühlauslass (7) zum Abführen des Kühlfluids, wobei das Kühlsystem (1) einen Drosselring (9) aufweist, der zwischen der Kühleinlasskammer (4) und dem Kühlauslass (7) angeordnet ist und einen in die Kühlkanäle (5) einströmenden Volumenstrom des Kühlfluids begrenzt. Zudem betrifft die vorliegende Offenbarung eine elektrische Maschine (2) mit dem Kühlsystem (1). The present disclosure relates to a cooling system (1) for an electric machine (2), comprising a cooling inlet (3) for supplying cooling fluid, a cooling inlet chamber (4) connected to the cooling inlet (3) for distributing the cooling fluid circumferentially, a plurality of axially extending and circumferentially distributed cooling channels (5) connected to the cooling inlet chamber (4) for cooling a stator (6) of the electric machine (2), and a cooling outlet (7) connected to the cooling channels (5) for discharging the cooling fluid, wherein the cooling system (1) has a throttle ring (9) arranged between the cooling inlet chamber (4) and the cooling outlet (7) and limiting the volume flow of the cooling fluid entering the cooling channels (5). The present disclosure also relates to an electric machine (2) with the cooling system (1).

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kühlsystem für eine elektrische Maschine, insbesondere für eine elektrische Antriebsmaschine eines (Kraft-)Fahrzeugs. Zudem betrifft die vorliegende Offenbarung eine elektrische Maschine, insbesondere eine elektrische Antriebsmaschine eines (Kraft-)Fahrzeugs, mit einem solchen Kühlsystem.The present disclosure relates to a cooling system for an electric machine, in particular for an electric drive motor of a (motor) vehicle. Furthermore, the present disclosure relates to an electric machine, in particular an electric drive motor of a (motor) vehicle, with such a cooling system.

Ein Kühlsystem zur Statorkühlung von elektrischen Maschinen ist beispielsweise aus der WO 2014/025 928 A2 , bei dem Öl direkt in eine Ölkammer strömt, oder aus der WO 2022/037 263 A1 , bei dem ein Ölzufluss in Radialrichtung in der Mitte des Stators erfolgt und von dort aus in entgegengesetzte Axialrichtung strömt, bekannt.A cooling system for stator cooling of electrical machines is, for example, from the WO 2014/025 928 A2 , in which oil flows directly into an oil chamber, or from the WO 2022/037 263 A1 , in which an oil flow occurs in the radial direction in the middle of the stator and flows from there in the opposite axial direction, is known.

Bei bekannten Kühlsystemen zur Statorkühlung kommt es oftmals dazu, dass das Kühlfluid, insbesondere Öl, nicht gleichmäßig auf die Kühlkanäle verteilt wird, sondern insbesondere bei eher groß ausgebildeten Kühlkanälen zu unterschiedlichen Volumenströmen je Kühlkanal kommt. Diese unterschiedlichen Volumenströme werden, insbesondere bei einer einseitigen Ölzuführung, vor allem durch die Strömungsrichtung, die Schwerkraft und Druckverluste beeinflusst. So kann es je nach Betriebspunkt vorkommen, dass einzelne Bereiche gar nicht durchströmt werden, da das Öl durch andere Kühlkanäle abfließen kann.In known stator cooling systems, the cooling fluid, especially oil, is often not distributed evenly across the cooling channels. Particularly in larger cooling channels, this can lead to varying flow rates across different channels. These varying flow rates, especially with a one-sided oil supply, are primarily influenced by the flow direction, gravity, and pressure losses. Depending on the operating point, this can result in some areas not receiving any fluid at all, as the oil may flow out through other cooling channels.

Problematisch ist, dass es durch eine solche inhomogene Ölverteilung zu einer ungleichmäßigen Kühlung der elektrischen Maschine kommt, wodurch wiederum eine verfügbare Leistung sowie ein Wirkungsgrad der elektrischen Maschine reduziert werden kann.The problem is that such an inhomogeneous oil distribution leads to uneven cooling of the electric machine, which in turn can reduce the available power and efficiency of the electric machine.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu verringern. Insbesondere soll ein Kühlsystem bereitgestellt werden, das eine besonders homogene Verteilung des Kühlfluids über die Kühlkanäle gewährleistet und eine ausreichende Kühlung unabhängig von der Größe des Volumenstroms des Kühlfluids oder der Temperatur sicherstellt.Against this background, the present disclosure aims to avoid or at least reduce the disadvantages of the prior art. In particular, a cooling system is to be provided that ensures a particularly homogeneous distribution of the cooling fluid via the cooling channels and guarantees sufficient cooling regardless of the volume flow rate of the cooling fluid or the temperature.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs sowie durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This problem is solved by a cooling system for an electric machine with the features of the independent claim and by an electric machine with the features of the dependent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Demnach betrifft die vorliegende Offenbarung ein Kühlsystem für eine elektrische Maschine.Accordingly, the present disclosure relates to a cooling system for an electric machine.

Das Kühlsystem weist einen Kühleinlass zum Zuführen von Kühlfluid auf. Vorzugsweise kann sich der Kühleinlass in Radialrichtung erstrecken. Insbesondere kann das Kühlsystem nur einen einzigen Kühleinlass bzw. nur einseitig der elektrischen Maschine einen Kühleinlass aufweisen. Das Kühlsystem weist eine Kühleinlasskammer zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung auf. Die Kühleinlasskammer ist mit dem Kühleinlass verbunden. Insbesondere kann die Kühleinlasskammer im Kühlsystem kühleinlassseitig, d.h. der elektrischen Maschine vorgeschaltet, angeordnet sein. Vorzugsweise kann sich die Kühleinlasskammer in Umfangsrichtung erstrecken.The cooling system has a cooling inlet for supplying cooling fluid. Preferably, the cooling inlet can extend radially. In particular, the cooling system can have only a single cooling inlet or only a cooling inlet on one side of the electric machine. The cooling system has a cooling inlet chamber for distributing the cooling fluid circumferentially. The cooling inlet chamber is connected to the cooling inlet. In particular, the cooling inlet chamber can be arranged upstream of the electric machine on the cooling inlet side of the cooling system. Preferably, the cooling inlet chamber can extend circumferentially.

Das Kühlsystem weist eine Vielzahl von Kühlkanälen zur (direkten) Kühlung eines Stators der elektrischen Maschine auf. Die Kühlkanäle sind mit der Kühleinlasskammer verbunden. Die Kühlkanäle erstrecken sich in Axialrichtung. Die Kühlkanäle sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Die Kühlkanäle können insbesondere voneinander getrennt sein. Die Kühlkanäle können sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel erstrecken. Insbesondere können die Kühlkanäle im Bereich der elektrischen Maschine bzw. des Stators angeordnet sein. Vorzugsweise können die Kühlkanäle durch die elektrische Maschine bzw. den Stator gebildet sein.The cooling system comprises a plurality of cooling channels for the (direct) cooling of a stator of the electric machine. The cooling channels are connected to the cooling inlet chamber. The cooling channels extend axially. The cooling channels are arranged circumferentially. The cooling channels can, in particular, be separated from one another. The cooling channels preferably extend substantially parallel to each other. In particular, the cooling channels can be arranged in the region of the electric machine or the stator. Preferably, the cooling channels can be formed by the electric machine or the stator.

Das Kühlsystem weist einen Kühlauslass zum Abführen des Kühlfluids auf. Der Kühlauslass ist mit den Kühlkanälen verbunden. Insbesondere kann der Kühlauslass im Kühlsystem kühlauslassseitig, d.h. der elektrischen Maschine nachgeschaltet, angeordnet sein. Zudem kann das Kühlsystem eine Kühlauslasskammer aufweisen, die die Kühlkanäle mit dem Kühlauslass verbindet.The cooling system has a cooling outlet for discharging the cooling fluid. The cooling outlet is connected to the cooling channels. In particular, the cooling outlet can be located on the cooling outlet side of the cooling system, i.e., downstream of the electric machine. Furthermore, the cooling system can have a cooling outlet chamber that connects the cooling channels to the cooling outlet.

Gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist das Kühlsystem einen Verteilerring/Drosselring auf. Der Drosselring ist zwischen der Kühleinlasskammer und dem Kühlauslass angeordnet. Insbesondere ist der Drosselring in Axialrichtung direkt benachbart zu den Kühlkanälen angeordnet. Der Drosselring begrenzt einen in die Kühlkanäle einströmenden Volumenstrom des Kühlfluids. Das heißt, dass an dem Drosselring die Druckverluste, insbesondere für das axial in die Kühlkanäle einströmende Kühlfluid, erhöht werden, so dass sich das Kühlfluid in der Kühleinlasskammer in Umfangsrichtung verteilt bzw. die Kühleinlasskammer in Umfangsrichtung gleichmäßig mit Kühlfluid gefüllt wird. Dies hat den Vorteil, dass durch die bessere Umfangsverteilung in der Kühleinlasskammer die in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kühlkanäle gleichmäßiger bzw. überhaupt mit Kühlfluid versorgt werden können.According to one aspect of the disclosure, the cooling system includes a distributor ring/throttle ring. The throttle ring is arranged between the cooling inlet chamber and the cooling outlet. In particular, the throttle ring is arranged directly adjacent to the cooling channels in the axial direction. The throttle ring limits the volume flow of the cooling fluid entering the cooling channels. This means that the pressure losses at the throttle ring, especially for the cooling fluid flowing axially into the cooling channels, are increased, so that the cooling fluid is distributed circumferentially in the cooling inlet chamber, or rather, the cooling inlet chamber is filled uniformly with cooling fluid circumferentially. This has the advantage that, due to the improved circumferential distribution in the cooling inlet chamber, the circumferentially distributed cooling channels can be supplied with cooling fluid more uniformly, or at all.

Gemäß einer Ausführungsform kann der Drosselring zur Begrenzung des in die Kühlkanäle einströmenden Volumenstroms in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Drosselöffnungen aufweisen. So kann das Kühlfluid durch die Drosselöffnungen in die Kühlkanäle strömen. Gemäß einer Ausführungsform kann jedem Kühlkanal eine oder mehrere Drosselöffnungen zugeordnet sein.According to one embodiment, the throttle ring can be used to limit the flow into the cooling channels. The cooling channels have throttle openings arranged circumferentially to accommodate the incoming volume flow. This allows the cooling fluid to flow through the throttle openings into the cooling channels. According to one embodiment, each cooling channel can be assigned one or more throttle openings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Drosselöffnungen einen geringeren Querschnitt als die Kühlkanäle haben. Das heißt, dass jede Drosselöffnung einen kleineren Öffnungsquerschnitt hat als ein Kühlkanalquerschnitt des jeweiligen Kühlkanals, in den die Drosselöffnung mündet bzw. mit dem die Drosselöffnung verbunden ist. Im Fall von mehreren Drosselöffnungen, die in den gleichen Kühlkanal münden, kann insbesondere ein Gesamtöffnungsquerschnitt der Drosselöffnungen kleiner als der Kühlkanalquerschnitt sein. Durch die Querschnittsverengung im Bereich des Drosselrings wird der Druckverlust im Bereich der Drosselöffnungen erhöht, so dass sich vorzugsweise die gesamte Kühleinlasskammer füllt und alle Drosselöffnungen und damit auch alle Kühlkanäle besonders gleichmäßig durchströmt werden. According to a preferred embodiment, the throttle openings can have a smaller cross-section than the cooling channels. This means that each throttle opening has a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area of the cooling channel into which the throttle opening opens or with which it is connected. In the case of multiple throttle openings opening into the same cooling channel, the total cross-sectional area of all throttle openings can be smaller than the cross-sectional area of the cooling channel. The cross-sectional narrowing in the area of the throttle ring increases the pressure drop in the area of the throttle openings, so that preferably the entire cooling inlet chamber fills up and all throttle openings, and thus all cooling channels, are subjected to particularly uniform flow.

Dabei können die Drosselöffnungen beispielsweise mindestens 2-mal, 5-mal, 10-mal, 20-mal oder 50-mal kleiner sein als die Kühlkanäle, aber beispielsweise maximal 100-mal, 200-mal, 400-mal kleiner als die Kühlkanäle. Durch die Ausbildung der Drosselöffnung als kleine Öffnungen, d.h. als Öffnungen, die einen signifikant höheren Druckverlust erzeugen als die Kühlkanäle, kann der Druckverlust am Eingang und/oder Ausgang des Stators eingestellt werden, und dadurch der Volumenstrom an Kühlfluid geleitet werden.The throttle openings can be, for example, at least 2, 5, 10, 20, or 50 times smaller than the cooling channels, but at most 100, 200, or 400 times smaller. By designing the throttle opening as a small opening, i.e., as an opening that generates a significantly higher pressure drop than the cooling channels, the pressure drop at the inlet and/or outlet of the stator can be adjusted, thereby controlling the flow rate of cooling fluid.

Vorzugsweise kann zumindest eine Drosselöffnung einen geringen Querschnitt als der jeweilige Kühlkanal haben. Vorzugsweise können alle Drosselöffnungen einen geringeren Querschnitt als die jeweiligen Kühlkanäle haben. So wird der Drosseleffekt zumindest bei einem Kühlkanal, vorzugsweise bei allen Kühlkanälen erreicht.Preferably, at least one throttle opening can have a smaller cross-section than the respective cooling channel. Preferably, all throttle openings can have a smaller cross-section than the respective cooling channels. In this way, the throttling effect is achieved at least in one cooling channel, and preferably in all cooling channels.

Beispielsweise kann eine Anzahl an Drosselöffnungen größer als eine Anzahl an Kühlkanälen sein. Das heißt, dass jeder Kühlkanal vorzugsweise mehrere Drosselöffnungen hat. Insbesondere bei einer kleinen Anzahl von Kühlkanälen, beispielsweise zwischen 4 und 10 Kühlkanälen, vorzugsweise bei 6 Kühlkanälen, kann eine solche Ausführung vorteilhaft sein. Die mehreren Drosselöffnungen sind vorzugsweise in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. So kann eine gleichmäßige Durchströmung in Umfangsrichtung erreicht werden. Alternativ kann eine Anzahl an Drosselöffnungen einer Anzahl an Kühlkanälen entsprechen. Das heißt, dass jeder Kühlkanal vorzugsweise (genau) eine Drosselöffnung hat. Insbesondere bei einer großen Anzahl von Kühlkanälen, beispielsweise größer 20, 30 oder 40 Kühlkanäle, kann eine solche Ausführung vorteilhaft sein.For example, the number of throttle openings can be greater than the number of cooling channels. This means that each cooling channel preferably has several throttle openings. This design can be particularly advantageous with a small number of cooling channels, for example, between 4 and 10, preferably with 6. The multiple throttle openings are preferably arranged circumferentially. This ensures a uniform flow in the circumferential direction. Alternatively, the number of throttle openings can correspond to the number of cooling channels. This means that each cooling channel preferably has (exactly) one throttle opening. This design can be particularly advantageous with a large number of cooling channels, for example, more than 20, 30, or 40.

Beispielsweise kann eine Anzahl an Drosselöffnungen je Kühlkanal gleich sein. Das heißt, dass jeder Kühlkanal gleich viele Drosselöffnungen hat. Alternativ kann eine Anzahl an Drosselöffnungen je Kühlkanal unterschiedlich sein. Das heißt, dass zumindest ein Kühlkanal unterschiedlich viele Drosselöffnungen als ein anderer Kühlkanal hat.For example, the number of throttle openings per cooling channel can be the same. This means that each cooling channel has the same number of throttle openings. Alternatively, the number of throttle openings per cooling channel can be different. This means that at least one cooling channel has a different number of throttle openings than another cooling channel.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Drosselöffnungen in Abhängigkeit ihrer Positionierung zu dem Kühleinlass dimensioniert sein. Beispielsweise können/kann eine Anzahl und/oder eine Position und/oder eine Größe/Dimension/ein Öffnungsquerschnitt der Drosselöffnungen unterschiedlich und/oder unregelmäßig sein. Dies hat den Vorteil, dass eine Verteilung des Kühlfluids, die von der Position des Kühleinlasses abhängig ist, gezielt durch die Dimensionierung der Drosselöffnungen beeinflusst werden kann, und insbesondere möglichst gleichmäßig auf alle in Umfangsrichtung verteilten Kühlkanäle aufgeteilt werden kann.According to a preferred embodiment, the throttle openings can be dimensioned depending on their positioning relative to the cooling inlet. For example, the number and/or position and/or size/dimension/cross-sectional area of the throttle openings can be different and/or irregular. This has the advantage that the distribution of the cooling fluid, which depends on the position of the cooling inlet, can be specifically influenced by the dimensioning of the throttle openings, and in particular, can be distributed as evenly as possible across all cooling channels distributed circumferentially.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine Anzahl und/oder eine Größe der Drosselöffnungen des jeweiligen Kühlkanals mit einem Abstand des jeweiligen Kühlkanals von dem Kühleinlass zunehmen. Das heißt, dass im Bereich des Kühleinlasses am wenigsten und/oder am kleinsten Drosselöffnungen bzw. Drosselöffnungen mit dem geringsten Gesamtöffnungsquerschnitt angeordnet sind und die Anzahl und/oder Größe der Drosselöffnungen zunimmt, je weiter die Drosselöffnungen vom Kühleinlass entfernt sind. Mit anderen Worten wird insbesondere durch die Drosselöffnungen nahe zu dem Kühleinlass ein höherer Druckverlust realisiert als weiter von dem Kühleinlass entfernt.According to a preferred embodiment, the number and/or size of the throttle openings of the respective cooling channel can increase with the distance of the respective cooling channel from the cooling inlet. This means that the fewest and/or smallest throttle openings, or those with the smallest total opening cross-section, are located in the region of the cooling inlet, and the number and/or size of the throttle openings increases the further they are from the cooling inlet. In other words, a higher pressure drop is achieved, particularly by the throttle openings located near the cooling inlet, than by those located further away.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Drosselöffnungen zumindest eines Kühlkanals hinsichtlich Anzahl und/oder Größe unterschiedlich sein als die Drosselöffnungen eines anderen Kühlkanals. Das heißt, dass zumindest ein Kühlkanal mehr oder weniger Drosselöffnungen und/oder größere oder kleinere Drosselöffnungen als ein anderer Kühlkanal hat. Das heißt, dass sich ein (im Vergleich zu dem anderen Kühlkanal) unterschiedlicher Gesamtöffnungsquerschnitt zu dem zumindest einen Kühlkanal ergibt.According to a preferred embodiment, the throttle openings of at least one cooling channel can differ in number and/or size from the throttle openings of another cooling channel. This means that at least one cooling channel has more or fewer throttle openings and/or larger or smaller throttle openings than another cooling channel. This results in a different total opening cross-section for the at least one cooling channel compared to the other.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Drosselring (vorzugsweise direkt) zwischen der Kühleinlasskammer und den Kühlkanälen angeordnet sein. Das heißt, dass der Drosselring vorzugsweise kühleinlassseitig, d.h. dem Stator vorgeschaltet, angeordnet ist. Mit anderen Worten münden die Drosselöffnungen vorzugsweise direkt in die Kühlkanäle. Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der Drosselring zwischen den Kühlkanälen und dem Kühlauslass angeordnet sein. Das heißt, dass der Drosselring auch kühlauslassseitig, d.h. dem Stator nachgeschaltet, angeordnet ist. So kann ebenfalls der Druckverlust erhöht werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kühlsystem sowohl einen zwischen der Kühleinlasskammer und den Kühlkanälen angeordneten Drosselring als auch einen zwischen den Kühlkanälen und dem Kühlauslass angeordneten Drosselring aufweisen.According to a preferred embodiment, the throttle ring can be arranged (preferably directly) between the cooling inlet chamber and the cooling channels. This means that the throttle ring is preferably located on the cooling inlet side, i.e., upstream of the stator. In other words, the throttle openings preferably open directly into the cooling chamber. In an alternative embodiment, the throttle ring can be arranged between the cooling channels and the cooling outlet. This means that the throttle ring is also located on the cooling outlet side, i.e., downstream of the stator. This also increases the pressure drop. In a further embodiment, the cooling system can have either a throttle ring arranged between the cooling inlet chamber and the cooling channels or a throttle ring arranged between the cooling channels and the cooling outlet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können die Drosselöffnungen zu einem Umfang des Drosselrings geöffnet sein, beispielsweise als nach außen offene Schlitze ausgebildet sein oder eine umfangsseitig geschlossene Kontur aufweisen, beispielsweise als Löcher oder geschlossene Geometrien ausgebildet sein. So kann die Fertigung der Drosselöffnungen vereinfacht werden.According to a preferred embodiment, the throttle openings can be open to the circumference of the throttle ring, for example, as outwardly open slots, or have a circumferentially closed contour, for example, as holes or closed geometries. This simplifies the manufacturing of the throttle openings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Drosselring aus einem Kunststoff oder einem Metall, vorzugsweise aus Aluminium oder aus Stahl, hergestellt sein. So kann ein geeignetes Material ausgewählt werden.According to a preferred embodiment, the throttle ring can be made of a plastic or a metal, preferably aluminum or steel. This allows for the selection of a suitable material.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Wärmeausdehnungskoeffizient eines Materials des Drosselrings im Wesentlichen einem Wärmeausdehnungskoeffizienten eines Materials eines zu dem Drosselring benachbarten Bauteils entsprechen. Somit wird der Einfluss von Temperaturschwankungen reduziert.According to a preferred embodiment, the coefficient of thermal expansion of a material of the throttle ring can essentially correspond to the coefficient of thermal expansion of a material of a component adjacent to the throttle ring. This reduces the influence of temperature fluctuations.

Die vorliegende Offenbarung betrifft auch eine elektrische Maschine, mit einem Stator und einem beschriebenen Kühlsystem, wobei der Stator die Kühlkanäle des Kühlsystems ausbildet. Das heißt, dass die Kühlkanäle durch axiale Kanäle im Statorrücken (bzw. zwischen einer Statoraußenseite und einem Gehäuse der elektrischen Maschine) gebildet sind. Insbesondere können die Kühlkanäle die Kühleinlasskammer (B-Kammer) mit der Kühlauslasskammer (A-Kammer) verbinden.The present disclosure also relates to an electric machine with a stator and a described cooling system, wherein the stator forms the cooling channels of the cooling system. That is, the cooling channels are formed by axial channels in the back of the stator (or between a stator outer surface and a housing of the electric machine). In particular, the cooling channels can connect the cooling inlet chamber (B-chamber) with the cooling outlet chamber (A-chamber).

Mit anderen Worten betrifft die vorliegende Offenbarung einen Ölverteilerring für eine gleichmäßige Ölverteilung in Umfangsrichtung in parallelen axialen Statorkühlkanäle, um eine (aufgrund des geringen Druckverlusts in Axialrichtung) inhomogene Ölverteilung in Umfangsrichtung in Systemen, bei denen das Öl an einer Stelle in die Öl-Kammer zuströmt, zu vermeiden und die Ölverteilung zu homogenisieren und dadurch die Kühlung der elektrischen Maschine zu verbessern. Insbesondere betrifft die Offenbarung ein Kühlsystem mit zwei Düsenringen, welche Öffnungen zum Besprühen der Wickelköpfe haben. Die zwei Ölkammern (A-, B-Kammer), die von den Düsenringen und dem Gehäuse gebildet werden, sind über axiale Kühlkanäle im Statorrücken miteinander verbunden. Der Einlass des Öls erfolgt durch eine Zufuhr in die Kammer B. Von dort verteilt sich das Öl in Umfangsrichtung und gelangt durch die axialen Kanäle im Stator in die Kammer A. Gemäß einem zentralen Aspekt der Offenbarung wird das Öl, bevor es in die Öl-Kammer einströmt, in einem Verteilerring in Umfangsrichtung vorverteilt. Dieser Verteilerring hat in Umfangsrichtung verteilt Austrittsbohrungen, die im Vergleich zum Druckverlust in Umfangsrichtung einen hohen Druckverlust generieren, so dass die Ölverteilung in Umfangsrichtung durch die Anzahl, Position und Dimension der Austrittsbohrungen definiert werden kann. In dem Kühlsystem strömt das Öl an einer Stelle in den Verteilerring, wobei es sich aufgrund des vergleichsweise geringen Druckabfalls in Umfangsrichtung in Umfangsrichtung verteilt, bevor es durch die Austrittsbohrungen in den Ölleitring (B-Seite) einströmt. Die Häufigkeit/Verteilung der Auslassbohrungen im Verteilerring soll so eingestellt sein, dass sich in den Statorrücken-Kühlkanälen eine homogene Volumenstromverteilung einstellt. So ist die Häufigkeit der Austrittsbohrungen im Bereich des Öleinlasses am geringsten und nimmt zu, je weiter die Auslassbohrungen vom Öleinlass entfernt sind. Die Austrittsbohrungen im Verteilerring können in der axialen Stirnfläche eingebracht sein, aber es ist auch möglich, die Austrittsbohrungen in radialer Richtung einzubringen. Insbesondere sollen die Austrittsbohrungen einen signifikant höheren Druckverlust generieren als der Kanalquerschnitt in Umfangsrichtung.In other words, the present disclosure relates to an oil distribution ring for a uniform circumferential oil distribution in parallel axial stator cooling channels, in order to avoid (due to the low pressure drop in the axial direction) an inhomogeneous circumferential oil distribution in systems where the oil flows into the oil chamber at a single point, and to homogenize the oil distribution, thereby improving the cooling of the electric machine. In particular, the disclosure relates to a cooling system with two nozzle rings which have openings for spraying the winding heads. The two oil chambers (chamber A and chamber B), formed by the nozzle rings and the housing, are connected to each other via axial cooling channels in the stator back. The oil enters chamber B via a feed. From there, the oil is distributed circumferentially and reaches chamber A through the axial channels in the stator. According to a key aspect of the disclosure, the oil is pre-distributed circumferentially in a distribution ring before it flows into the oil chamber. This distributor ring has circumferentially distributed outlet bores that generate a high pressure drop compared to the circumferential pressure drop. Therefore, the circumferential oil distribution can be defined by the number, position, and dimensions of these outlet bores. In the cooling system, the oil flows into the distributor ring at a single point. Due to the comparatively low circumferential pressure drop, it spreads circumferentially before flowing through the outlet bores into the oil guide ring (B-side). The frequency/distribution of the outlet bores in the distributor ring should be adjusted to ensure a homogeneous flow rate distribution in the stator back cooling channels. Thus, the frequency of the outlet bores is lowest near the oil inlet and increases the further the outlet bores are from the oil inlet. The outlet bores in the distributor ring can be located in the axial end face, but it is also possible to arrange them radially. In particular, the outlet bores should generate a significantly higher pressure loss than the channel cross-section in the circumferential direction.

Insbesondere betrifft die Offenbarung einen Drosselring für Statorkühlungen, um einen bereitgestellten Volumenstrom auf alle Kanäle möglichst gleichmäßig zu verteilen. Dazu wird vor den Statorkanälen ein zusätzliches Bauteil eingebaut wird, durch das der Volumenstrom auf die Kanäle gleichmäßig aufgeteilt wird. Um das Öl gleichmäßig zu verteilen, werden die Kanäle abgedeckt, und das Kühlöl nur über kleine Öffnungen geleitet. Dadurch, dass es jetzt einen deutlich größeren Druckverlust durch diese kleinen Öffnungen gibt, füllt sich der Raum vor dem Drosselring mit Öl, und alle kleinen Öffnungen werden unabhängig von Temperatur und Volumenstrom durchflossen. Durch gezielte Abstimmung der kleinen Öffnungen kann jetzt die Verteilung so angepasst werden, dass alle Kanäle möglichst den gleichen Volumenstrom erhalten. Zusätzlich, kann über den Druckverlust aller Öffnungen zusammen, der Volumenstrom auf beide Seiten (Düsen auf beiden Statorseiten) aufgeteilt werden. Beispielsweise kann der Drosselring zwischen Öleinlass und den Kühlkanälen im Stator, oder zwischen Öleinlass und Statorausgangsseite (Drosselring auf Statorausgang, um den Druckverlust am Ausgang der Kanäle einzustellen) sitzen. Es kann einen Drosselring auf einer Seite (Eingang), einen Drosselring auf der Ausgansseite am Stator oder auf beiden Seiten des Stators einen Drosselring geben. Die Drosselöffnungen im Drosselring können kleiner als die Kühlkanäle im Stator sein. Die Gesamtfläche der einzelnen Öffnungen kann kleiner als die Gesamtfläche der Kühlkanäle im Stator sein, was den Druckverlust erhöht, um den Raum vor dem Drosselring zu füllen. Die Fläche der einzelnen Öffnungen kann zumindest an einem Segment kleiner als die der Kühlkanäle im Stator sein, um den Durchfluss von einem Segment zu reduzieren. Die Anzahl der Öffnungen im Drosselring kann der Anzahl der Kanäle im Stator entsprechen, d.h., dass jeder Kanal hat eine Öffnung im Drosselring hat (z.B. bei Varianten mit vielen Kanälen im Stator, wie etwa 54). Die Anzahl der Öffnungen im Drosselring kann größer als die der Kühlkanäle im Stator sein, d.h., dass mehrere kleine Öffnungen im Drosselring pro Statorkanal ausgebildet sind. Die Anzahl der Öffnungen je Statorkanal kann gleich sein. Die Größe der Öffnungen kann unterschiedlich sein. Die Größe der Öffnungen kann gleich sein, wobei nur der Druckverlust erhöht wird, um den Raum vor dem Drosselring zu füllen, damit alle Öffnungen Öl abbekommen, ohne eine gezielte Verteilung einzustellen. Die Anzahl der Öffnungen je Statorkanal kann mindestens für einen Kanal unterschiedlich sein. Die Öffnungen im Drosselring können nach außen offene Schlitze oder geschlossene Geometrien, wie etwa runde Löcher oder sonstige Formen sein. Der Drosselring kann ein einteiliger Ring sein oder aus mehreren Segmenten bestehen. Der Drosselring kann außen am Gehäuse anliegen, damit es keine zusätzlichen Kanäle gibt. Der Drosselring kann aus Kunststoff, Aluminium oder Stahl sein. Vorzugsweise kann der Drosselring aus einem Werkstoff sein, der eine ähnliche Wärmeausdehnung hat wie die Nachbarteile, damit sich bei Temperaturschwankungen keine zusätzlichen Spalte bilden oder sich die Öffnungen ändern.The disclosure specifically relates to a throttle ring for stator cooling systems, designed to distribute a given flow rate as evenly as possible across all channels. This is achieved by installing an additional component upstream of the stator channels, which distributes the flow rate equally among them. To ensure even oil distribution, the channels are covered, and the cooling oil is only routed through small openings. Because of the significantly greater pressure drop across these small openings, the space upstream of the throttle ring fills with oil, and all small openings are supplied with oil regardless of temperature and flow rate. By precisely adjusting the size of these small openings, the distribution can be optimized so that all channels receive as close to the same flow rate as possible. Furthermore, the combined pressure drop across all openings can be used to distribute the flow rate to both sides (nozzles on both sides of the stator). For example, the throttle ring can be positioned between the oil inlet and the cooling channels in the stator, or between the oil inlet and the stator outlet (throttle ring at the stator outlet to adjust the pressure drop at the channel outlet). It can have a throttle ring on one side (inlet), a throttle ring on the outlet. A throttle ring can be provided on the entire side of the stator or on both sides of the stator. The throttle openings in the throttle ring can be smaller than the cooling channels in the stator. The total area of each opening can be smaller than the total area of the cooling channels in the stator, which increases the pressure drop required to fill the space in front of the throttle ring. The area of each opening can be smaller than that of the cooling channels in the stator, at least in one segment, to reduce the flow through that segment. The number of openings in the throttle ring can correspond to the number of channels in the stator, meaning that each channel has one opening in the throttle ring (e.g., in variants with many channels in the stator, such as 54). The number of openings in the throttle ring can be greater than the number of cooling channels in the stator, meaning that several small openings in the throttle ring are formed per stator channel. The number of openings per stator channel can be the same. The size of the openings can vary. The size of the openings can be the same, with only the pressure drop being increased to fill the space in front of the throttle ring, ensuring all openings receive oil without requiring a specific distribution. The number of openings per stator channel can differ, at least for one channel. The openings in the throttle ring can be outwardly open slots or closed geometries, such as round holes or other shapes. The throttle ring can be a single piece or consist of several segments. The throttle ring can be flush with the outside of the housing, eliminating the need for additional channels. The throttle ring can be made of plastic, aluminum, or steel. Preferably, the throttle ring can be made of a material with a similar coefficient of thermal expansion to the adjacent parts, preventing the formation of additional gaps or changes in the openings due to temperature fluctuations.

Die Offenbarung wird nachfolgend mit Hilfe von Zeichnungen erläutert:

1 und 2 zeigen jeweils einen Aufbau eines Kühlsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung,
3 und 4 zeigen perspektivische Darstellungen eines Drosselrings des Kühlsystems,
5 und 6 zeigen perspektivische Darstellungen eines Ausschnitts eines Stators einer elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung,
7 bis 9 zeigen perspektivische Darstellungen eines

The revelation is explained below with the help of drawings:

1 and 2 Each shows a construction of a cooling system according to the present disclosure,
3 and 4 show perspective views of a throttle ring of the cooling system,
5 and 6 show perspective views of a section of a stator of an electrical machine according to the present disclosure,
7 to 9 show perspective representations of a

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der vorliegenden Offenbarung. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.The figures are purely schematic and serve solely to aid in understanding the present revelation. Identical elements are marked with the same reference symbols.

1 und 2 zeigen zwei Ausführungsformen eines Kühlsystems 1 für eine elektrische Maschine 2. 1 and 2 Two embodiments of a cooling system 1 for an electric machine 2 are shown.

Das Kühlsystem 1 weist einen Kühleinlass 3 zum Zuführen von Kühlfluid auf. Vorzugsweise kann sich der Kühleinlass 3 in Radialrichtung erstrecken. Insbesondere kann das Kühlsystem 1 nur einen einzigen Kühleinlass 3 bzw. nur (in Axialrichtung) einseitig der elektrischen Maschine 2 einen Kühleinlass 3 aufweisen.The cooling system 1 has a cooling inlet 3 for supplying cooling fluid. Preferably, the cooling inlet 3 can extend radially. In particular, the cooling system 1 can have only a single cooling inlet 3 or only (in the axial direction) a cooling inlet 3 on one side of the electric machine 2.

Das Kühlsystem 1 weist eine Kühleinlasskammer 4 zur Verteilung des Kühlfluids in Umfangsrichtung auf. Die Kühleinlasskammer 4 ist mit dem Kühleinlass 3 verbunden. Insbesondere kann die Kühleinlasskammer 4 im Kühlsystem 1 kühleinlassseitig, d.h. der elektrischen Maschine 2 vorgeschaltet, angeordnet sein. Vorzugsweise kann sich die Kühleinlasskammer 4 in Umfangsrichtung erstrecken.The cooling system 1 has a cooling inlet chamber 4 for distributing the cooling fluid circumferentially. The cooling inlet chamber 4 is connected to the cooling inlet 3. In particular, the cooling inlet chamber 4 can be arranged in the cooling system 1 on the cooling inlet side, i.e., upstream of the electric machine 2. Preferably, the cooling inlet chamber 4 can extend circumferentially.

Das Kühlsystem 1 weist eine Vielzahl von Kühlkanälen 5 zur (direkten) Kühlung eines Stators 6 der elektrischen Maschine 2 auf. Die Kühlkanäle 5 sind mit der Kühleinlasskammer 4 verbunden. Die Kühlkanäle 5 erstrecken sich in Axialrichtung. Die Kühlkanäle 5 sind in Umfangsrichtung verteilt angeordnet. Die Kühlkanäle 5 können insbesondere voneinander getrennt sein. Die Kühlkanäle 5 können sich vorzugsweise im Wesentlichen parallel erstrecken. Insbesondere können die Kühlkanäle 5 im Bereich der elektrischen Maschine 2 bzw. des Stators 6 angeordnet sein. Vorzugsweise können die Kühlkanäle 5 durch die elektrische Maschine 2 bzw. den Stator 6 (bzw. zwischen einer Statoraußenseite und einem Gehäuse der elektrischen Maschine 2) gebildet sein.The cooling system 1 has a plurality of cooling channels 5 for (directly) cooling a stator 6 of the electric machine 2. The cooling channels 5 are connected to the cooling inlet chamber 4. The cooling channels 5 extend axially. The cooling channels 5 are arranged circumferentially. The cooling channels 5 can, in particular, be separated from one another. The cooling channels 5 preferably extend substantially parallel to each other. In particular, the cooling channels 5 can be arranged in the region of the electric machine 2 or the stator 6. Preferably, the cooling channels 5 can be formed by the electric machine 2 or the stator 6 (or between a stator outer surface and a housing of the electric machine 2).

Das Kühlsystem 1 weist einen Kühlauslass 7 zum Abführen des Kühlfluids auf. Der Kühlauslass 7 ist mit den Kühlkanälen 5 verbunden. Insbesondere kann der Kühlauslass 7 im Kühlsystem 1 kühlauslassseitig, d.h. der elektrischen Maschine 2 nachgeschaltet, angeordnet sein. Zudem kann das Kühlsystem 1 eine Kühlauslasskammer 8 aufweisen, die die Kühlkanäle 5 mit dem Kühlauslass 7 verbindet.The cooling system 1 has a cooling outlet 7 for discharging the cooling fluid. The cooling outlet 7 is connected to the cooling channels 5. In particular, the cooling outlet 7 can be arranged on the cooling outlet side of the cooling system 1, i.e., downstream of the electric machine 2. Furthermore, the cooling system 1 can have a cooling outlet chamber 8 that connects the cooling channels 5 to the cooling outlet 7.

Gemäß einem Aspekt der Offenbarung weist das Kühlsystem 1 einen Verteilerring/Drosselring 9 auf. Der Drosselring 9 ist zwischen der Kühleinlasskammer 4 und dem Kühlauslass 7 angeordnet. Insbesondere ist der Drosselring 9 in Axialrichtung direkt benachbart zu den Kühlkanälen 5 angeordnet. Der Drosselring 9 begrenzt einen in die Kühlkanäle 5 einströmenden Volumenstrom des Kühlfluids. Das heißt, dass an dem Drosselring 9 die Druckverluste, insbesondere für das axial in die Kühlkanäle 5 einströmende Kühlfluid, erhöht werden, so dass sich das Kühlfluid in der Kühleinlasskammer 4 in Umfangsrichtung verteilt bzw. die Kühleinlasskammer 4 in Umfangsrichtung gleichmäßig mit Kühlfluid gefüllt wird.According to one aspect of the disclosure, the cooling system 1 has a distributor ring/throttle ring 9. The throttle ring 9 is arranged between the cooling inlet chamber 4 and the cooling outlet 7. In particular, the throttle ring 9 is arranged directly adjacent to the cooling channels 5 in the axial direction. The throttle ring 9 limits the volume flow of the cooling fluid entering the cooling channels 5. This means that the pressure losses at the throttle ring 9, especially for the cooling fluid flowing axially into the cooling channels 5, are increased, so that the cooling fluid is distributed circumferentially in the cooling inlet chamber 4, or the cooling inlet chamber mer 4 is filled evenly with cooling fluid in the circumferential direction.

Vorzugsweise kann der Drosselring 9 zur Begrenzung des in die Kühlkanäle 5 einströmenden Volumenstroms in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Drosselöffnungen 10 aufweisen. Beispielsweise kann jedem Kühlkanal 5 eine oder mehrere Drosselöffnungen 10 zugeordnet sein.Preferably, the throttle ring 9 can have throttle openings 10 arranged circumferentially to limit the volume flow entering the cooling channels 5. For example, each cooling channel 5 can be assigned one or more throttle openings 10.

Insbesondere können die Drosselöffnungen 10 einen geringeren Querschnitt als die Kühlkanäle 5 haben. Das heißt, dass jede Drosselöffnung 10 einen kleineren Öffnungsquerschnitt hat als ein Kühlkanalquerschnitt des jeweiligen Kühlkanals 5, in den die Drosselöffnung 10 mündet bzw. mit dem die Drosselöffnung 10 verbunden ist. Im Fall von mehreren Drosselöffnungen 10, die in den gleichen Kühlkanal 5 münden, kann insbesondere ein Gesamtöffnungsquerschnitt der Drosselöffnungen 10 kleiner als der Kühlkanalquerschnitt sein.In particular, the throttle openings 10 can have a smaller cross-section than the cooling channels 5. This means that each throttle opening 10 has a smaller opening cross-section than the cooling channel cross-section of the respective cooling channel 5 into which the throttle opening 10 opens or with which the throttle opening 10 is connected. In the case of several throttle openings 10 opening into the same cooling channel 5, the total opening cross-section of the throttle openings 10 can be smaller than the cooling channel cross-section.

In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das Kühlsystem 1 einen Verteilerring 11 auf. Zuerst strömt das Kühlfluid in den Verteilerring 11 ein, verteilt sich in diesem und strömt dann durch die Drosselöffnungen 10, über den Umfang verteilt, in einen Leitring 12. Vom Leitring 12 strömt es durch Auslässe zu einem Wickelkopf und zu einem HV-Terminal, sowie durch die Kühlkanäle 5 zu dem Kühlauslass 7 hin. Dort strömt das Kühlfluid durch einen zweiten Leitring 13. Der Verteilerring 11 bildet somit den Kühleinlass 3, die Kühleinlasskammer 4 und den Drosselring 9 aus. Der Leitring 12 bildet somit Düsen 14 zur Kühlung des HV-Terminals und Düsen 15 zur Kühlung des Wicklungskopfs aus. Auslassseitig sind ebenfalls Düsen 16 ausgebildet, um den Wickelkopf auf dieser Seite zu kühlen. Der zweite Leitring 13 bildet somit den Kühlauslass 7 und die Düsen 16 aus. Der Verteilerring 11 kann beispielsweise aus Aluminium ausgebildet sein. Alternativ ist insbesondere Stahl oder Kunststoff möglich. Der Leitring 12 kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein. Der zweite Leitring 13 kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein.In the 1 In the illustrated embodiment, the cooling system 1 has a distributor ring 11. The cooling fluid first flows into the distributor ring 11, distributes itself within it, and then flows through the throttle openings 10, distributed around the circumference, into a guide ring 12. From the guide ring 12, it flows through outlets to a winding head and to a high-voltage terminal, as well as through the cooling channels 5 to the cooling outlet 7. There, the cooling fluid flows through a second guide ring 13. The distributor ring 11 thus forms the cooling inlet 3, the cooling inlet chamber 4, and the throttle ring 9. The guide ring 12 thus forms nozzles 14 for cooling the high-voltage terminal and nozzles 15 for cooling the winding head. Nozzles 16 are also formed on the outlet side to cool the winding head on this side. The second guide ring 13 thus forms the cooling outlet 7 and the nozzles 16. The distributor ring 11 can, for example, be made of aluminum. Alternatively, steel or plastic are particularly suitable. The guide ring 12 can, for example, be made of plastic. The second guide ring 13 can, for example, be made of plastic.

In der in 2 dargestellten Ausführungsform strömt das Kühlfluid in die Kühleinlasskammer 4 ein. Von dort aus, wird ein Teil des Kühlfluids über die Düsen 14, 15 auf den Winkelkopf und das HV-Terminal gespritzt. Das restliche Kühlfluid (ca. 50%) wird durch den Drosselring 9 in die Kühlkanäle 5 im Stator 6 weitergeleitet. Auslassseitig sind ebenfalls die Düsen 16 ausgebildet, um den Wickelkopf auf dieser Seite zu kühlen. Der Drosselring 9 ist somit separat ausgebildet. Der Leitring 12 bildet somit die Düsen 14 zur Kühlung des HV-Terminals und die Düsen 15 zur Kühlung des Wicklungskopfs aus. Auslassseitig sind ebenfalls Düsen 16 ausgebildet, um den Wickelkopf auf dieser Seite zu kühlen Der zweite Leitring 13 bildet somit den Kühlauslass 7 und die Düsen 16 aus. Der Drosselring 9 kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein. Der Leitring 12 kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein. Der zweite Leitring 13 kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein.In the 2 In the illustrated embodiment, the cooling fluid flows into the cooling inlet chamber 4. From there, a portion of the cooling fluid is sprayed onto the angled winding head and the high-voltage terminal via nozzles 14 and 15. The remaining cooling fluid (approximately 50%) is routed through the throttle ring 9 into the cooling channels 5 in the stator 6. Nozzles 16 are also provided on the outlet side to cool the winding head on this side. The throttle ring 9 is thus a separate component. The guide ring 12 forms the nozzles 14 for cooling the high-voltage terminal and the nozzles 15 for cooling the winding head. Nozzles 16 are also provided on the outlet side to cool the winding head on this side. The second guide ring 13 thus forms the cooling outlet 7 and the nozzles 16. The throttle ring 9 and the guide ring 12 can, for example, be made of plastic. The second guide ring 13 can, for example, be made of plastic.

3 zeigt den Verteilerring 11 gemäß der ersten Ausführungsform, der den Drosselring 9 bzw. die Drosselöffnungen 10 ausbildet. Der Verteilerring 11 hat abhängig der Umfangsposition eine unterschiedliche Anzahl an Drosselöffnungen 10. Durch die Variation der Häufigkeit und des Durchmessers der Drosselöffnungen 10 über den Umfang, lässt sich die Volumenstromverteilung in den Kühlkanälen 5 einstellen. Der Kühleinlass 3 ist in einem in 3 oberen Bereich des Verteilerrings 11 angeordnet. In diesem Bereich ist die Anzahl an Drosselöffnungen 10 (in den Leitring 12) am geringsten. 3 Figure 1 shows the distributor ring 11 according to the first embodiment, which forms the throttle ring 9 or the throttle openings 10. The distributor ring 11 has a different number of throttle openings 10 depending on its circumferential position. By varying the frequency and diameter of the throttle openings 10 around the circumference, the volume flow distribution in the cooling channels 5 can be adjusted. The cooling inlet 3 is located in a 3 The upper area of the distributor ring 11 is located. In this area, the number of throttle openings 10 (into the guide ring 12) is the lowest.

Je Kühlkanal 5 sind die Drosselöffnungen 10 in Gruppen eingeteilt. Die Drosselöffnungen 10 in dem oberen Bereich sind mit einem ersten Kühlkanal 5 verbunden. Mit dem ersten Kühlkanal 5 sind drei Drosselöffnungen 10 verbunden. Mit den zum ersten Kühlkanal 5 in Umfangsrichtung benachbarten Kühlkanälen 5 sind jeweils vier Drosselöffnungen 10 verbunden. Mit den zum weiteren Kühlkanälen 5 sind jeweils fünf Drosselöffnungen 10 verbunden. Das heißt, dass eine Anzahl der Drosselöffnungen 10 von der Positionierung zu dem Kühleinlass 3 abhängt und insbesondere mit zunehmenden Abstand zum Kühleinlass 3 zunimmt.The throttle openings 10 in each cooling channel 5 are divided into groups. The throttle openings 10 in the upper region are connected to a first cooling channel 5. Three throttle openings 10 are connected to the first cooling channel 5. Four throttle openings 10 are each connected to the cooling channels 5 adjacent to the first cooling channel 5 in the circumferential direction. Five throttle openings 10 are each connected to the further cooling channels 5. This means that the number of throttle openings 10 depends on their position relative to the cooling inlet 3 and increases, in particular, with increasing distance from the cooling inlet 3.

Zudem hat der Verteilerring 11 radial nach außen abstehende Vorsprünge 17 zur Positionierung im Gehäuse.In addition, the distributor ring 11 has radially outwardly projecting protrusions 17 for positioning in the housing.

4 zeigt den Drosselring 9 gemäß der zweiten Ausführungsform. Der Drosselring 9 ist separat ausgebildet. In dem Drosselring 9 sind die in Umfangsrichtung verteilten Drosselöffnungen 10 ausgebildet. Je Kühlkanal 5 sind die Drosselöffnungen 10 in Gruppen eingeteilt. Die Drosselöffnungen 10 der einzelnen Gruppen haben unterschiedliche Öffnungsquerschnitte. Die Anzahl an Drosselöffnungen 10 je Kühlkanal 5 kann gleich oder alternativ unterschiedlich sein. Der Kühleinlass 3 ist in einem in 4 rechts-oberen Bereich des Drosselrings 9 angeordnet. 4 Figure 1 shows the throttle ring 9 according to the second embodiment. The throttle ring 9 is formed separately. The throttle openings 10, distributed circumferentially, are formed in the throttle ring 9. The throttle openings 10 are divided into groups for each cooling channel 5. The throttle openings 10 of the individual groups have different opening cross-sections. The number of throttle openings 10 per cooling channel 5 can be the same or alternatively different. The cooling inlet 3 is located in a 4 arranged in the upper right area of the throttle ring 9.

Der Drosselring 9 hat die radial nach außen abstehenden Vorsprünge 17 zur Positionierung im Gehäuse. Zudem hat der Drosselring 9 einen radial (nach innen) abstehenden Vorsprung 18 zur Positionierung zum Leitring 12.The throttle ring 9 has radially outwardly projecting projections 17 for positioning in the housing. In addition, the throttle ring 9 has a radially (inwardly) projecting projection 18 for positioning relative to the guide ring 12.

5 und 6 zeigen jeweils unterschiedliche Ausbildungen des Stators 6. Auf dessen Außenseite (bzw. zwischen dem Stator 6 und dem Gehäuse) sind die (axialen) Kühlkanäle 5 ausgebildet. 5 and 6 They each show different formations of the stator 6. On its outer side (or between the stator 6 and the housing) the (axial) cooling channels 5 are formed.

7 und 8 zeigen den Leitring 12 der ersten Ausführungsform bzw. der zweiten Ausführungsform. Der Leitring 12 weist wie oben beschrieben die Düsen 14 zur Kühlung des HV-Terminals und die Düsen 15 zur Kühlung des Wicklungskopfs auf. Zudem weist der Leitring 12 einen Schraubdom 19 auf. An einem (in Schwerkraftrichtung bzw. in 7 und 8) unteren Umfangsabschnitt weist der Leitring 12 einen Kühlfluidablassausschnitt 20 auf. Der Leitring 12 der zweiten Ausführungsform (vgl. 8) weist zudem einen Positionierungsvorsprung 21 auf. 7 and 8 Figure 12 shows the guide ring 12 of the first embodiment and the second embodiment, respectively. As described above, the guide ring 12 has nozzles 14 for cooling the HV terminal and nozzles 15 for cooling the winding head. The guide ring 12 also has a screw boss 19. On one side (in the direction of gravity or in 7 and 8 The guide ring 12 has a cooling fluid drain cutout 20 in its lower circumferential section. The guide ring 12 of the second embodiment (see 8 ) also has a positioning advantage of 21.

9 und 10 zeigen den zweiten Leitring 13 der ersten Ausführungsform bzw. der zweiten Ausführungsform. Der zweite Leitring 13 weist wie oben beschrieben die Düsen 16 zur Kühlung des Wicklungskopfs auf. Der zweite Leitring 13 der ersten Ausführungsform (vgl. 9) weist zudem einen Kühlfluidablassausschnitt 22 auf. Der zweite Leitring 13 der zweiten Ausführungsform (vgl. 10) weist zudem einen Positionierungsvorsprung 23 auf. 9 and 10 Figure 1 shows the second guide ring 13 of the first embodiment and the second embodiment, respectively. As described above, the second guide ring 13 has the nozzles 16 for cooling the winding head. The second guide ring 13 of the first embodiment (see Figure 1) 9 ) also features a cooling fluid drain cutout 22. The second guide ring 13 of the second embodiment (see 10 ) also has a positioning advantage of 23.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: KühlsystemCooling system
22: elektrische Maschineelectric machine
33: Kühleinlasscooling inlet
44: KühleinlasskammerCooling inlet chamber
55: KühlkanalCooling channel
66: Statorstator
77: Kühlauslasscooling outlet
88: KühlauslasskammerCooling outlet chamber
99: DrosselringThrottle ring
1010: DrosselöffnungThrottle opening
1111: VerteilerringDistribution ring
1212: LeitringGuide ring
1313: zweiter Leitingsecond leader
1414: Düsenozzle
1515: Düsenozzle
1616: Düsenozzle
1717: Vorsprungprojection
1818: Vorsprungprojection
1919: SchraubdomScrew dome
2020: KühlfluidablassausschnittCoolant drain cutout
2121: PositionierungsvorsprungPositioning advantage
2222: KühlfluidablassausschnittCoolant drain cutout
2323: PositionierungsvorsprungPositioning advantage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2014/025 928 A2 [0002]
WO 2022/037 263 A1 [0002]

Claims

Cooling system (1) for an electric machine (2), comprising a cooling inlet (3) for supplying cooling fluid, a cooling inlet chamber (4) connected to the cooling inlet (3) for distributing the cooling fluid in the circumferential direction, a plurality of axially extending and circumferentially distributed cooling channels (5) connected to the cooling inlet chamber (4) for cooling a stator (6) of the electric machine (2), and a cooling outlet (7) connected to the cooling channels (5) for discharging the cooling fluid, characterized in that the cooling system (1) has a throttle ring (9) arranged between the cooling inlet chamber (4) and the cooling outlet (7) and limits the volume flow of the cooling fluid entering the cooling channels (5).

Cooling system (1) according to Claim 1 , characterized in that the throttle ring (9) has circumferentially distributed throttle openings (10) to limit the volume flow incoming into the cooling channels (5), which have a smaller cross-section than the cooling channels (5).

Cooling system (1) according to Claim 2 , characterized in that the throttle openings (10) are dimensioned depending on their positioning relative to the cooling inlet (3).

Cooling system (1) according to Claim 2 or 3 , characterized in that each cooling channel (5) is assigned one or more throttle openings (10), wherein the number and/or size of the throttle openings (10) of the respective cooling channel (5) increases with the distance of the respective cooling channel (5) from the cooling inlet (3).

Cooling system (1) according to Claim 4 , characterized in that the throttle openings (10) of at least one cooling channel (5) differ in number and/or size from the throttle openings (10) of another cooling channel (5).

Cooling system (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the throttle ring (9) is arranged between the cooling inlet chamber (4) and the cooling channels (5).

Cooling system (1) according to one of the Claims 2 until 6 , characterized in that the throttle openings (10) are open to a circumference of the throttle ring (9) or have a circumferentially closed contour.

Cooling system (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the throttle ring (9) is made of a plastic or a metal.

Cooling system (1) according to one of the Claims 1 until 8 , characterized in that a coefficient of thermal expansion of a material of the throttle ring (9) corresponds to a coefficient of thermal expansion of a material of a component adjacent to the throttle ring (9).

Electric machine (2), with a stator (6) and a cooling system (1) according to one of the Claims 1 until 9 , wherein the stator (6) forms the cooling channels (5) of the cooling system (1).