DE102022130168A1 - End plate for a stator laminated core - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Endscheibe für ein Blechpaket eines Stators einer elektrischen Maschine, aufweisend eine Ringkontur, die sich zwischen einer Blechpaketseite und einer Wickelkopfseite der Endscheibe erstreckt, und an der Blechpaketseite mehrere voneinander in Umfangsrichtung der Ringkontur beabstandete Radialführungsausnehmungen, die jeweils dazu eingerichtet sind, einen Kühlmittelfluss von einem weiter innen am Stator angeordneten Kühlmittelaxialkanal des Blechpakets hin zu einem weiter außen an der Endscheibe angeordneten Kühlmittelauslass zu führen.The invention relates to an end plate for a laminated core of a stator of an electrical machine, having an annular contour which extends between a laminated core side and a winding head side of the end plate, and on the laminated core side a plurality of radial guide recesses which are spaced apart from one another in the circumferential direction of the annular contour and which are each designed to guide a coolant flow from a coolant axial channel of the laminated core arranged further inside on the stator to a coolant outlet arranged further outside on the end plate.
Description
Die Erfindung betrifft eine Endscheibe für ein Blechpaket eines Stators einer elektrischen Maschine und einen Stator für eine elektrische Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to an end plate for a laminated core of a stator of an electrical machine and a stator for an electrical drive machine in a motor vehicle.
Wenn bei einer elektrischen Antriebsmaschine für ein Kraftfahrzeug die notwendige Kühlung des Stators über nutnahe Kühlkanäle erfolgt, ergibt sich eine Reihe von Herausforderungen im Zusammenhang mit der Kühlmittelführung über das Blechpaket hinaus hin zu den Wickelköpfen und mit dem Zusammenbau des Stators.If the necessary cooling of the stator in an electric drive machine for a motor vehicle takes place via cooling channels close to the slot, a number of challenges arise in connection with the coolant guidance beyond the laminated core to the winding heads and with the assembly of the stator.
Bezüglich der Kühlmittelführung ergibt sich die Herausforderung, eine ausreichende und möglichst gleichmäßige Benetzung der Wickelköpfe mit Kühlmittelspray darzustellen. Bei bekannten Lösungen ist das über eine komplizierte Anordnung verschieden gestanzter Einzelbleche im Zusammenbau des Blechpakets umgesetzt. Eine solche Lösung impliziert eine massive Steigerung in der Komplexität des Stanzvorgangs und eine damit einhergehende Kostensteigerung.With regard to the coolant supply, the challenge is to ensure that the winding heads are sufficiently and evenly wetted with coolant spray. In known solutions, this is achieved using a complicated arrangement of variously punched individual sheets in the assembly of the sheet stack. Such a solution implies a massive increase in the complexity of the punching process and a corresponding increase in costs.
Bezüglich der Fertigung ist problematisch, dass jede Wicklungsnut, in der sich Kupferlackdraht und Nutisolationspapier befinden, zumindest zu einem gewissen Grad mit Träufelharz befüllt werden muss. Damit wird sichergestellt, dass die Leiter einerseits zueinander isoliert bleiben und andererseits nicht akustisch auffällig werden können. Durch diesen Träufelprozess am Blechpaket kann es aber zu stirnseitigen Ablagerungen an Träufelharz kommen. Dies ist bei der an sich bekannten Verwendung zusätzlicher, wicklungsnutnaher (auch als nutnah bezeichneter) Kühlmittelaxialkanäle, durch die im Betrieb ein Kühlmittel fließen soll, problematisch, weil die Ablagerungen - oder im schlimmsten Fall gar ein Träufelharzverschluss - die benötigte Zirkulation des Kühlmittels hin zu den Wickelköpfen behindert oder unterbindet und so die Kühlung verschlechtert.In terms of production, it is problematic that every winding slot in which enamelled copper wire and slot insulation paper are located must be filled with drip resin to at least a certain extent. This ensures that the conductors remain insulated from one another on the one hand and cannot become acoustically noticeable on the other. However, this drip process on the laminated core can lead to deposits of drip resin on the front side. This is problematic with the known use of additional axial coolant channels close to the winding slot (also known as near the slot) through which a coolant is supposed to flow during operation, because the deposits - or in the worst case even a drip resin seal - hinder or prevent the required circulation of the coolant to the winding heads and thus impair cooling.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Kühlung der Wickelköpfe eines Stators, insbesondere für eine elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, zu verbessern.Against this background, it is an object of the invention to improve cooling of the winding heads of a stator, in particular for an electric drive machine of a motor vehicle.
Jeder der unabhängigen Ansprüche bestimmt mit seinen Merkmalen einen Gegenstand, der diese Aufgabe löst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.Each of the independent claims defines with its features an object that solves this problem. The dependent claims relate to advantageous developments of the invention.
Gemäß einem Aspekt wird offenbart eine Endscheibe für ein Blechpaket eines Stators einer elektrischen Antriebsmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.According to one aspect, an end plate for a laminated core of a stator of an electric drive machine, in particular in a motor vehicle, is disclosed.
Die Endscheibe weist eine Ringkontur mit einer Ringwandstärke auf, welche sich zwischen einer Blechpaketseite - sprich einer Seite, welche dazu eingerichtet ist, dem Blechpaket zugewandt zu sein -, und einer Wickelkopfseite - sprich einer Seite, welche dazu eingerichtet ist, einem Wickelkopf des Stators zugewandt zu sein -, der Endscheibe erstreckt.The end plate has a ring contour with a ring wall thickness which extends between a laminated core side - i.e. a side which is designed to face the laminated core - and a winding head side - i.e. a side which is designed to face a winding head of the stator - of the end plate.
Ferner weist die Endscheibe mehrere, voneinander in Umfangsrichtung beabstandete, Radialführungsausnehmungen an der Blechpaketseite der Ringwandstärke auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, insbesondere im Zusammenwirken mit einer Seitenwand eines äußeren Blechs des Blechpakets, einen Kühlmittelfluss von einem radial weiter innen am Stator angeordneten Kühlmittelaxialkanal des Blechpakets hin zu einem radial weiter außen an der Endscheibe angeordneten, hin zu der Wickelkopfseite gerichteten, Kühlmittelauslass zu führen.Furthermore, the end plate has a plurality of radial guide recesses, which are spaced apart from one another in the circumferential direction, on the laminated core side of the ring wall thickness, which are each designed, in particular in cooperation with a side wall of an outer sheet of the laminated core, to guide a coolant flow from a coolant axial channel of the laminated core arranged radially further inside on the stator to a coolant outlet arranged radially further outside on the end plate and directed towards the winding head side.
Durch die Führung des Kühlmittels nach radial außen an der Endscheibe kann auch bei nutnahen Kühlmittelaxialkanälen, die beispielsweise an einer überschneidenden Radialposition mit den Wicklungsnuten angeordnet sein können, ein Benetzen des gesamten Wickelkopfes, insbesondere von radial außen, sichergestellt werdenBy guiding the coolant radially outwards on the end plate, wetting of the entire winding head, in particular from the radial outside, can be ensured even in the case of axial coolant channels close to the groove, which can be arranged, for example, at an overlapping radial position with the winding grooves
Zudem wird mit der Ausbildung der Kühlmittelauslässe an einer separat ausgebildeten Endscheibe (anstatt am Blechpaket selbst) die Gefahr reduziert, mit dem Träufelharz zum Verfüllen der Wicklungsnuten abseits der jeweiligen Wicklung versehentlich die Kühlmittelauslässe zu verstopfen.In addition, by designing the coolant outlets on a separately designed end plate (instead of on the laminated core itself), the risk of accidentally clogging the coolant outlets with the drip resin used to fill the winding slots away from the respective winding is reduced.
Ferner wirkt sich die Gestaltung von Kühlmittelauslass-Düsen in Blechen des Blechpakets selbst negativ auf die elektromagnetischen Eigenschaften des Blechpakets aus, sodass deren Ausbildung stattdessen an der Endscheibe sich vorteilhaft auswirkt.Furthermore, the design of coolant outlet nozzles in the sheets of the laminated core itself has a negative effect on the electromagnetic properties of the laminated core, so that their formation on the end plate instead has a beneficial effect.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird offenbart ein Stator für eine elektrische Antriebsmaschine in einem Kraftfahrzeug. Der Stator weist ein Blechpaket mit mehreren Wicklungsnuten und mehreren Kühlmittelaxialkanälen auf, die in Umfangsrichtung zwischen den Wicklungsnuten angeordnet sind. Beiderseits des Blechpakets weist der Stator jeweils einen Statorwickelkopf auf, ausgehend von den jeweiligen axialen Enden der Wicklungsnuten. Beiderseits des Blechpakets ist jeweils eine Endscheibe gemäß einer Ausführung der Erfindung angeordnet.According to a further aspect, a stator for an electric drive machine in a motor vehicle is disclosed. The stator has a laminated core with a plurality of winding slots and a plurality of coolant axial channels, which are arranged in the circumferential direction between the winding slots. On both sides of the laminated core, the stator has a stator winding head, starting from the respective axial ends of the winding slots. On both sides of the laminated core, an end plate is arranged in accordance with an embodiment of the invention.
Der Erfindung liegt unter anderem die Überlegung zugrunde, dass die stirnseitigen Öffnungen der nutnahen Kühlkanäle bezüglich ihrer Position in mehrerlei Hinsicht ungünstig aus dem Blechpaket blicken bzw. fluchten. Die Darstellung von Spraylöchern in den äußeren Blechen des Blechpakets ist sehr komplex und elektromagnetisch nicht ohne Einbußen darstellbar. Ebenso ist wie eingangs geschildert der automatisierte Träufelprozess nur schwer so durchzuführen, dass eine Verklebung der Öffnungen sicher ausgeschossen ist. Im Blechpaket mitgestanzte Spraydüsen wirken sich elektromagnetisch negativ aus und bewirken dadurch eine Aktivlängenverschlechterung. Daraus ergibt sich eine Verschlechterung im leistungsbezogenen Relativgewicht des Stators.The invention is based, among other things, on the consideration that the front openings of the cooling channels near the groove look out of the laminated core or are aligned in a number of ways in an unfavourable way with regard to their position. The representation of spray holes in the outer sheets of the laminated core is very complex and cannot be represented electromagnetically without losses. As described at the beginning, the automated trickling process is also difficult to carry out in such a way that the openings are reliably glued. Spray nozzles punched into the laminated core have a negative electromagnetic effect and thus cause a deterioration in the active length. This results in a deterioration in the performance-related relative weight of the stator.
Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, eine Endscheibe beiderseits des Blechpakets vorzusehen, die beispielsweise als Kühlmedien-Transferblech ausgestaltet ist.The invention is based, among other things, on the idea of providing an end plate on both sides of the laminated core, which is designed, for example, as a cooling medium transfer plate.
Die Endscheibe löst für nutnah mit Öl gekühlte Statoren die geschilderten Problemstellungen, indem der Kühlmedienfluss radial nach außen zu einem größeren Radius geführt wird, um dort beispielsweise an ein separates Wickelkopfkühlmodul übergeben oder ausgespritzt zu werden. Damit werden auch die Verstopfungen der Öffnungen der Axialkanäle beim Träufeln des Stators vermieden und eine ggf. nötige Maskierung zum Schutz der Öffnungen kann einfacher angebracht werden. Denn die Öffnungen der Kanäle befinden sich dann nicht mehr in unmittelbarer Nähe der Träufelharzdüse.The end plate solves the problems described for stators cooled with oil close to the groove by directing the cooling medium flow radially outwards to a larger radius, for example to be transferred to a separate winding head cooling module or sprayed out. This also prevents the openings of the axial channels from becoming blocked when the stator is dripped and any masking required to protect the openings can be applied more easily. This is because the openings of the channels are then no longer in the immediate vicinity of the drip resin nozzle.
Als Material für das Transferblech kommt beispielsweise Stahl in Betracht, weil es wie die Bleche des Blechpakets selbst mit Backlack an das Blechpaket angebracht werden kann. Zusätzlich kann eine Stufe im Gehäuse für ein Anpressen des Transferblechs an den Stator sorgen. Die Endscheibe ist dann so ausgeführt sein, dass es zu keiner Verschlechterung in der Luft- und Kriechstrecke zwischen den Kupfer(Cu)-Leitern der Wickelköpfe und dem Blechpaket kommt, sodass sich die Wickelkopfabmessungen trotz des Verbaus der Endscheibe nicht verschlechtern.Steel, for example, can be considered as a material for the transfer sheet because, like the sheets of the laminated core, it can be attached to the laminated core with baking varnish. In addition, a step in the housing can ensure that the transfer sheet is pressed onto the stator. The end plate is then designed in such a way that there is no deterioration in the air and creepage distance between the copper (Cu) conductors of the winding heads and the laminated core, so that the winding head dimensions do not deteriorate despite the installation of the end plate.
Alternativ kommt als Material, beispielsweise wenn ein gleichzeitiges Paketieren der Transferkontur mit dem übrigen Blechpaket nicht möglich ist, ein dielektrischer Kunststoffwerkstoff (z.B. PA6 oder PA12) in Betracht. Eine solche Endscheibe könnte bei Verkleben vor der Statorherstellung einteilig, oder bei einem späteren Aufschrauben am Blechpaket nach Statorherstellung mehrteilig ausgebildet sein, um den Hinterschnitt der radialen Ölkanäle hinter den Leitern zu berücksichtigen. Eine Kunststoff-Endscheibe kann dann eine hochtemperaturfeste Hartkomponente für die Transfergeometrie und eine hochtemperaturfeste Weichkomponente für die Dichtfläche zum Blechpaket haben, und beispielsweise mittels eines Mehrkomponentenspritzguss-Verfahrens hergestellt werden. Verschraubt werden kann beispielsweise mit Senkkopfschrauben, die in der Kontur nicht überstehen.Alternatively, a dielectric plastic material (e.g. PA6 or PA12) can be used as a material, for example if it is not possible to package the transfer contour with the rest of the laminated core at the same time. Such an end plate could be made in one piece if glued before stator production, or in several parts if later screwed onto the laminated core after stator production, in order to take into account the undercut of the radial oil channels behind the conductors. A plastic end plate can then have a high-temperature-resistant hard component for the transfer geometry and a high-temperature-resistant soft component for the sealing surface to the laminated core, and can be manufactured using a multi-component injection molding process, for example. It can be screwed on, for example, using countersunk screws that do not protrude in the contour.
Gemäß einer Ausführung sind die Radialführungsausnehmungen entsprechend einer Positionierung der Kühlmittelaxialkanäle, insbesondere gleichmäßig, voneinander beabstandet. Somit kann von einem axialen Ende eines jeden Kühlmittelaxialkanals unmittelbar das Kühlmittel axial außen geführt werden.According to one embodiment, the radial guide recesses are spaced apart from one another in accordance with a positioning of the coolant axial channels, in particular evenly. The coolant can thus be guided axially outward directly from an axial end of each coolant axial channel.
Gemäß einer Ausführung ist jeder Radialführungsausnehmung oder jeweils zwei oder mehr Radialführungsausnehmungen gemeinsam ein Kühlmittelauslass zugeordnet. Bei der ersten alternativen Ausführung kann das Kühlmittel, das einen bestimmten Kühlmittelaxialkanal durchflossen hat, an der entsprechenden Umgangsposition den zugeordneten Teil des Wickelkopfes kühlen. Bei der zweiten alternativen Ausführung kann das Kühlmittel auch bei ungünstigen Druckverhältnissen noch wirksam ausgesprüht werden, weil weniger Auslässe bedient werden müssen. Bei einem eigenen Kühlmittelauslass pro Kühlmittelaxialkanal wäre der benötigte Pumpendruck sehr hoch, die Effizienz der Maschine würde geschmälert werden. Würde man den Druck gleichhalten, dann käme aus den Löchern nur ein Rinnsal, welches im Luftspalt landen würde. Aus diesem Grund ist es vonnöten die Anzahl der Öffnungen zu reduzieren. Erschwerend kommt hinzu, dass, je kleiner die Löcher gestanzt werden, desto kürzer die Standzeit der Stanzwerkzeuge wäre. Viele kleine Löcher müssen gegen wenigere, dafür größere Löcher abgewogen werden.According to one embodiment, each radial guide recess or two or more radial guide recesses are assigned a coolant outlet. In the first alternative embodiment, the coolant that has flowed through a specific coolant axial channel can cool the assigned part of the winding head at the corresponding handling position. In the second alternative embodiment, the coolant can still be sprayed out effectively even under unfavorable pressure conditions because fewer outlets have to be served. With a separate coolant outlet for each coolant axial channel, the pump pressure required would be very high, which would reduce the efficiency of the machine. If the pressure were kept the same, only a trickle would come out of the holes and end up in the air gap. For this reason, it is necessary to reduce the number of openings. To make matters worse, the smaller the holes are punched, the shorter the service life of the punching tools. Many small holes have to be weighed against fewer, larger holes.
Gemäß einer Ausführung ist der Kühlmittelauslass als, insbesondere zur Benetzung der Wickelköpfe mit Kühlmittel eingerichtete und/oder auf die Wickelköpfe hin ausgerichtete, Spritzdüse ausgeführt. Bei dieser Ausführung kann der Wickelkopf bereits aufgrund der geeigneten Gestaltung des Kühlmittelauslass/der Kühlmittelauslässe ausreichend mit Kühlmittel besprüht bzw. benetzt werden. Die blechpaketseitigen Ölkanäle können dabei entweder in ein einziges Sammelvolumen geführt werden oder in mehrere Sammelvolumina (Anzahl kleiner als Anzahl der Ölkanäle).According to one embodiment, the coolant outlet is designed as a spray nozzle, which is particularly designed to wet the winding heads with coolant and/or is directed towards the winding heads. In this embodiment, the winding head can be sufficiently sprayed or wetted with coolant due to the suitable design of the coolant outlet(s). The oil channels on the laminated core side can either be led into a single collection volume or into several collection volumes (number less than the number of oil channels).
Gemäß einer alternativen Ausführung ist der Kühlmittelauslass als Kühlmittelschnittstelle zu einem Wickelkopfkühlmodul ausgebildet, das zur geeigneten Verteilung des Kühlmittels auf den Wickelkopf ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung ist stromabwärts der Endscheibe, und insbesondere stromabwärts der Kühlmittelauslässe, eine weitere Kühlmittelführung vorgesehen, welche derart ausgebildet ist, dass der Titelkopf optimal bzw. wie benötigt mit Kühlmittel benetzt werden kann.According to an alternative embodiment, the coolant outlet is designed as a coolant interface to a winding head cooling module, which is designed for the appropriate distribution of the coolant to the winding head. In this embodiment, a further coolant guide is provided downstream of the end plate, and in particular downstream of the coolant outlets, which is designed in such a way that the title head can be optimally wetted with coolant or as required.
Gemäß einer Ausführung ist ein, in Einbaulage des Stators weiter unten angeordneter Kühlmittelauslass mit einem kleineren Querschnitt ausgebildet als ein weiter oben angeordneter Kühlmittelauslass. Damit kann gegebenenfalls der Effekt der Schwerkraft bei der Verteilung des Kühlmittels an den einzelnen Kühlmittelauslässe kompensiert werden und/oder die Tatsache, dass gegebenenfalls obere Partien des Wickelkopfes ausschließlich von dem dort auf-gespritzten Kühlmittel gekühlt werden, während unsere Partien des Wickelkopfes zusätzlich von demjenigen Kühlmittel gekühlt werden können, das von den oberen Partien abläuft.According to one embodiment, a coolant outlet arranged further down in the installation position of the stator is designed with a smaller cross-section than a coolant outlet arranged further up. Coolant outlet. This can compensate for the effect of gravity in the distribution of the coolant to the individual coolant outlets and/or the fact that upper parts of the winding head are cooled exclusively by the coolant sprayed there, while our parts of the winding head can also be cooled by the coolant that runs off the upper parts.
Gemäß einer Ausführung weist die Endscheibe einen Stahlwerkstoff auf. Insbesondere ist sie ausgebildet aus einem Stahlwerkstoff. Insbesondere weist die Endscheibe eine, die Kontur der Endscheibe vollständig oder nur auf der Wickelkopfseite umgebende, Dielektrikumsschicht auf.According to one embodiment, the end plate comprises a steel material. In particular, it is made of a steel material. In particular, the end plate comprises a dielectric layer that completely surrounds the contour of the end plate or only on the winding head side.
Gemäß einer alternativen Ausführung ist die Endscheibe ausgebildet aus wenigstens einem, insbesondere dielektrischen, Kunststoffwerkstoff. Damit kann die Endscheibe problemlos axial zwischen dem Blechpaket und dem Wickelkopf angeordnet werden, insbesondere auf den Zähnen zwischen den Nuten, ohne dass dadurch Probleme mit Luft- und Kriechstrecken auftreten. Eine axiale Verlängerung des Stators ist dafür nicht nötig. Bei einer geeigneten Gestaltung kann dann die Endscheibe sogar zu einer elektrischen Isolierung des Blechpakets und des Mittelkopfes voneinander beitragen, sodass gegebenenfalls sogar eine axial Verkürzung des Stators infrage kommt.According to an alternative embodiment, the end plate is made of at least one plastic material, in particular a dielectric one. This means that the end plate can easily be arranged axially between the laminated core and the winding head, in particular on the teeth between the slots, without causing problems with clearance and creepage distances. An axial extension of the stator is not necessary for this. With a suitable design, the end plate can then even contribute to electrical insulation of the laminated core and the center head from one another, so that an axial shortening of the stator may even be an option.
Insbesondere ist die Endscheibe ausgebildet als Mehrkomponentenbauteil mit einer Hartkomponente zur Ausbildung der Radialführungsausnehmungen und der Ringkontur, und mit einer Weichkomponente zur Ausbildung einer Dichtfläche zum Blechpaket. So kann auf an sich bekannte, und damit einfache und günstige, Weise eine Endscheibe gefertigt werden, die sowohl den strukturellen Anforderungen als auch den Dichtungsanforderungen an die Kühlmittelführung gerecht wird.In particular, the end plate is designed as a multi-component component with a hard component to form the radial guide recesses and the ring contour, and with a soft component to form a sealing surface for the laminated core. In this way, an end plate can be manufactured in a known, and therefore simple and inexpensive, manner that meets both the structural requirements and the sealing requirements for the coolant guide.
Gemäß einer Ausführung sind mehrere in Umfangsrichtung der Ringkontur voneinander beabstandete, umlaufend um eine oder mehrere Radialführungsausnehmungen ausgebildete Dichtungen, insbesondere als Weichkomponente, vorgesehen. Damit ist einfacher eine zuverlässige Dichtung auszubilden als bei einer einzigen, entlang des gesamten Ringkonturumfangs verlaufenden, Dichtung.According to one embodiment, several seals are provided, particularly as a soft component, which are spaced apart from one another in the circumferential direction of the ring contour and are formed around one or more radial guide recesses. This makes it easier to form a reliable seal than with a single seal running along the entire circumference of the ring contour.
Gemäß einer Ausführung ist in Umfangsrichtung zwischen zwei Radialführungsausnehmungen auch wenigstens eine Ausnehmung angeordnet, sodass die Radialführungsausnehmungen durch einen verbleibenden Steg abgegrenzt sind, an dessen Erstreckung die Endscheibe die volle Ringwandstärke aufweist. Damit kann die Endscheibe mit einem möglichst geringen Eigengewicht ausgebildet seinAccording to one embodiment, at least one recess is arranged in the circumferential direction between two radial guide recesses, so that the radial guide recesses are delimited by a remaining web, along the extension of which the end plate has the full ring wall thickness. The end plate can thus be designed with the lowest possible dead weight.
Gemäß einer Ausführung ist die Endscheibe ausgebildet aus zwei oder mehr, insbesondere sechs, insbesondere identisch ausgebildeten, Umfangsteilen, die insbesondere so zusammengesetzt werden können, dass sie eine in Umfangsrichtung umlaufende Endscheibe ausbilden. Eine aus mehreren Bauteilen zusammengesetzte Endscheibe kann leichter notiert wer-den - insbesondere auch nach dem Einfügen der Wicklungen in die Wicklungsnuten noch. Dadurch kann eine optimierte Kühlung beider Wickelköpfe sichergestellt werden und eine hinterschnittige Positionierung des Bauteils zwischen den Leiterbahnen ermöglicht werden, beispielsweise nach dem Einbringen der Wicklungen.According to one embodiment, the end plate is formed from two or more, in particular six, in particular identically formed, peripheral parts, which can be assembled in such a way that they form an end plate running in the circumferential direction. An end plate composed of several components can be noted more easily - especially after the windings have been inserted into the winding slots. This ensures optimized cooling of both winding heads and enables undercut positioning of the component between the conductor tracks, for example after the windings have been inserted.
Gemäß einer Ausführung sind die Endscheiben mittels eines Backlacks mit dem Blechpaket ganz oder anwendungs-spezifisch ausreichend kühlmitteldicht verbacken, insbesondere in einem Verbackprozess, der gemeinsam mit dem Verbacken der Bleche des Blechpakets durchgeführt wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Träufelprozess so ausgelegt werden, dass das Träufelharz selbst auch einen Beitrag zur Dichtheit des Systems leistet. Dabei kann die Kapillarwirkung der minimal beabstandeten, einzelnen Bleche ausgenutzt werden, da das Träufelharz systembedingt an den dazu nötigen Positionen ohnehin zur Anwendung kommt. So ist der Stator besonders einfach - insbesondere mit besonders wenigen Schritten - herzustellen.According to one embodiment, the end plates are baked to the laminated core using a baking varnish, either completely or in a way that is sufficiently coolant-tight for the specific application, particularly in a baking process that is carried out together with the baking of the sheets of the laminated core. Additionally or alternatively, the dripping process can be designed in such a way that the dripping resin itself also contributes to the tightness of the system. The capillary effect of the minimally spaced individual sheets can be exploited, since the dripping resin is used in the positions required for this anyway due to the system. This makes the stator particularly easy to manufacture - particularly with very few steps.
Gemäß einer alternativen Ausführung sind die Radialführungsausnehmungen auf der Blechpaketseite der Endscheiben mit einer elastischen Kunststoffkomponente abgegrenzt und derart mit dem Blechpaket verspannt, insbesondere verschraubt, dass die jeweilige Radialführungsausnehmung und die zugeordnete Seite des Blechpakets ein Radialführung kühlmitteldicht abgrenzen. Auf diese Weise kann die Endscheibe vollständig aus einem dialektischen Kunststoff hergestellt sein - beispielsweise als 2-Komponenten-Bauteil -, sodass der Stator elektromagnetisch und gegebenenfalls auch bezüglich seines Axialmaßes optimiert ausgebildet werden kann.According to an alternative embodiment, the radial guide recesses on the laminated core side of the end plates are delimited with an elastic plastic component and clamped, in particular screwed, to the laminated core in such a way that the respective radial guide recess and the associated side of the laminated core delimit a radial guide in a coolant-tight manner. In this way, the end plate can be made entirely from a dialectical plastic - for example as a 2-component component - so that the stator can be designed to be optimized electromagnetically and, if necessary, also in terms of its axial dimension.
Eine Möglichkeit der Montage von Statoren ist mittels eines Hairpin-Twist-Verfahrens.One way to assemble stators is using a hairpin twist method.
Bei einem Hairpin-Twist-Verfahren (auch Hairpin-Prozesskette genannt) handelt es sich um ein indirektes Verfahren zur Wicklungsherstellung, insbesondere in Statoren von Antriebsmaschinen. Aufgrund des massiven Leiterquerschnitts werden die Hairpins bereits vor dem Montageprozess zur Einbringung der Steckspulen in das Blechpaket in ihrer Geometrie angepasst. Hierbei wird im Gegensatz zur herkömmlichen Statorproduktion (mit ihren wickelbasierten Montageverfahren) ein umformbasiertes Montageverfahren angewendet. Eine typische Hairpin-Prozesskette weist normalerweise mehrere übergeordnete Prozessschritte auf:
- (i) Hairpinherstellung: dabei wird der typischerweise bereits lackierte Kupferflachdraht kontinuierlich abgewickelt und gerichtet, eventuell mehrstufig, um Restkrümmungen und Eigenspannungen zu reduzieren. Da normalerweise in einem späteren Prozessschritt die Kupferenden der einzelnen Hairpins miteinander verschweißt werden, kann nach dem Richtvorgang eine partielle Abisolation des Hairpin-Drahts erfolgen, entweden laserbasierte oder mechanisch. In Abhängigkeit von der gewünschten Hairpin-Geometrie wird der Hairpin-Draht mithilfe eines Schneidprozesses abgelängt und gebogen. Die Reihenfolge von Biege- und Ablängoperation kann hierbei variieren. Hairpins werden in die gewünschte, ggf. dreidimensionale, Geometrie umgeformt. Dieser Prozess erfolgt entweder einstufig mithilfe spezieller CNC-Biegeanlagen oder mehrstufig mit Gesenkbiegen und Schwenkbiegen.
- (ii) Montage und Twisten: da eine Direktmontage der Hairpins in das Blechpaket durch Überdeckungen der Wickelkopfgeometrie limitiert ist und ein prozesssicheres Einstecken in die Statorbaugruppe gewährleistet sein muss, werden die Hairpins meist in einer sogenannten Montagesonne vormontiert. In Abhängigkeit des Wickelschemas erfolgt die Anordnung der einzelnen Pins in der Vormontage. Ein Hairpin-Stator verfügt typischerweise über wenigstens drei, meist bis zu 21 oder mehr, verschiedene Hairpin-Geometrien. Parallel zur Vormontage wird in die Statornuten Isolationspapier eingeführt. Dies dient der Trennung von Wicklungssystem und Erdpotential des Blechpakets.
- (i) Hairpin production: the flat copper wire, which is typically already painted, is continuously unwound and straightened, possibly in several stages, to reduce residual curvature and residual stresses. Since the copper ends of the individual hairpins are normally welded together in a later process step, the hairpin wire can be partially stripped after the straightening process, either laser-based or mechanically. Depending on the desired hairpin geometry, the hairpin wire is cut to length and bent using a cutting process. The order of bending and cutting operations can vary. Hairpins are formed into the desired, possibly three-dimensional, geometry. This process is carried out either in one stage using special CNC bending machines or in several stages using die bending and swivel bending.
- (ii) Assembly and twisting: since direct assembly of the hairpins into the laminated core is limited by overlaps of the winding head geometry and reliable insertion into the stator assembly must be ensured, the hairpins are usually pre-assembled in a so-called assembly sun. The arrangement of the individual pins takes place in the pre-assembly depending on the winding pattern. A hairpin stator typically has at least three, usually up to 21 or more, different hairpin geometries. In parallel with the pre-assembly, insulation paper is inserted into the stator slots. This serves to separate the winding system and the ground potential of the laminated core.
Nach vollständiger Vormontage der Hairpins wird der gesamte Hairpinkorb (auch Hairpin-Nest genannt) mithilfe eines Vielfachgreifsystems axial in das Blechpaket eingeführt. Aufgrund sehr geringer Toleranzen werden Hairpins im Ablängprozess teilweise mit Fasen versehen - auch die Nutzung von Positionierhaltern erfolgt im Bedarfsfall. In Abhängigkeit des Wickelschemas werden die Hairpin-Enden je Lage gegeneinander verschränkt. Dieser Prozess wird auch als Twist-Prozess bezeichnet. Neben der Drehbewegung erfolgt eine Bewegung des Montagewerkzeugs in axialer Richtung. Damit einem Schränkwerkzeug axialer Zugang gewährleistet ist, müssen die Hairpin-Enden in einem vorbereitenden Schritt radial freigestellt werden. Der Knackpunkt beim nachfolgenden Fertigungsschritt des Twistens liegt im Beginn der Biegung der Drähte axial von der Blechpaket-Stirnseite aus betrachtet. Wenn zu früh gebogen wird, dann kann das Nutisolationspapier reißen, die LuK-Strecken werden unterschritten, es ist mit Schädigung zu rechnen. Um den Biegeradius an der richtigen Stelle einzuleiten, werden die Kragenstützfinger radial zugestellt und an deren Schulter die Biegung eingeleitet wird.After the hairpins have been fully pre-assembled, the entire hairpin basket (also called the hairpin nest) is inserted axially into the sheet stack using a multiple gripping system. Due to very small tolerances, hairpins are sometimes chamfered during the cutting process - positioning holders are also used if necessary. Depending on the winding pattern, the hairpin ends are interlaced against each other in each layer. This process is also known as the twist process. In addition to the rotational movement, the assembly tool also moves in an axial direction. To ensure axial access for a setting tool, the hairpin ends must be radially exposed in a preparatory step. The crucial point in the subsequent production step of twisting is when the wires begin to bend axially from the face of the sheet stack. If the bending is done too early, the slot insulation paper can tear, the LuK distances are not met, and damage can be expected. In order to initiate the bending radius at the correct point, the collar support fingers are advanced radially and the bend is initiated at their shoulder.
Daher kommen beim Twisten der Hairpins sogenannte Kragenstützfinger zum Einsatz, die radial zwischen den Leitern dafür sorgen, dass der korrekte Twistradius an der korrekten Stelle eines jeden Hairpins eingeleitet wird. Diese Stützfinger sind je nach Anlagenlieferant unterschiedlich ausgeführt, jedoch eint sie in der Anwendung die radiale Zustellung und die achsiale Abstützung der Biegekräfte ins Blechpakt.Therefore, when twisting the hairpins, so-called collar support fingers are used, which ensure that the correct twist radius is introduced at the correct location on each hairpin radially between the conductors. These support fingers are designed differently depending on the system supplier, but in use they combine the radial feed and the axial support of the bending forces in the sheet metal package.
(iii) Schweißen und Verschaltung: nun benachbarte Hairpin-Enden werden gemäß Schaltplan miteinander kontaktiert. In der Regel wird hierzu eine Laserschweißverfahren eingesetzt, welches die Hairpin-Enden aufschmelzt und stoffschlüssig miteinander verbindet. Während des Schweißvorgangs sollte auf homogene Schweißnahtgeometrien sowie eine Minimierung des thermischen Eintrags in die Hairpins geachtet werden. Um reproduzierbare Schweißstrategien verfolgen zu können, liegt eine besondere Herausforderung in der Schaffung einer gleichbleibenden Schweißausgangssituation. Höhen- und Lateralversatz der Hairpin-Enden zueinander können dafür sorgen, dass Schweißfehler entstehen. Um dem entgegenzuwirken, werden in Abhängigkeit der Toleranzen vorgelagerter Prozesse teilweise Korrekturprozesse eingesetzt. (iii) Welding and wiring: adjacent hairpin ends are now contacted with each other according to the circuit diagram. A laser welding process is usually used for this, which melts the hairpin ends and connects them together in a material-tight manner. During the welding process, attention should be paid to homogeneous weld seam geometries and to minimizing the thermal input into the hairpins. In order to be able to pursue reproducible welding strategies, a particular challenge lies in creating a consistent initial welding situation. Height and lateral offset of the hairpin ends to each other can cause welding errors. To counteract this, correction processes are sometimes used depending on the tolerances of upstream processes.
(iv) Rendering eines Hairpin-Stators: zur Realisierung von Phasensprüngen und dem Wicklungsanschluss werden anschließend Verschaltelemente wie Kontaktringe, Steckbrücken, Anschlussklemmen oder Jumper mit den geschweißten Hairpin-Enden verbunden. Dieser Prozess erfolgt meist ebenfalls durch einen Laserschweißprozess.(iv) Rendering of a hairpin stator: to realize phase jumps and the winding connection, interconnection elements such as contact rings, plug-in bridges, connection terminals or jumpers are then connected to the welded hairpin ends. This process is usually also carried out using a laser welding process.
Sekundärisolation: nach der Verschaltung werden im letzten Schritt die verschweißten Kupferenden isoliert, sowie ggf. der Stator imprägniert. Die Isolierung der Kupferenden erfolgt meist durch Pulverbeschichtung oder die Applikation von Gießharzen, beispielsweise auf Polyurethan-Basis. Beim Verguss werden typischerweise Tränk-, Träufel- oder Vollvergussprozesse eingesetzt. Die Imprägnierung kann analog zu Imprägnierprozessen bei der Herstellung herkömmlich gewickelter Statoren erfolgen. Die Imprägnierung dient dem Schutz vor thermischen, elektrischen, ambienten und mechanischen Einflüssen. Meist werden auch zur Imprägnierung Tauch- oder Träufelverfahren genutzt.Secondary insulation: after wiring, the final step is to insulate the welded copper ends and, if necessary, impregnate the stator. The copper ends are usually insulated by powder coating or the application of casting resins, for example polyurethane-based. For casting, impregnation, trickling or full casting processes are typically used. Impregnation can be carried out in a similar way to impregnation processes in the manufacture of conventionally wound stators. Impregnation serves to protect against thermal, electrical, ambient and mechanical influences. Dipping or trickling processes are also usually used for impregnation.
Bei Hairpin-Twist-Verfahren verschlechtern stirnseitige Erhebungen am Blechpaket, die über die magnetische Aktivlänge hinausgehen, die Handling-Fähigkeit in der Fertigung und behindern den Hairpin-Twistprozess.In hairpin twist processes, frontal elevations on the sheet stack, which extend beyond the magnetic active length, the handling ability in production and hinder the hairpin twist process.
Gemäß einer Ausführung sind die Kragenstützfinger an der Endscheibe, insbesondere integral damit, ausgebildet und lösen das Fertigungsproblem während des Twistens durch eine zu den Kragenstützfingern analoge, an der Stirnseite des Blechpakets enthaltene, beispielsweise tiefgezogene, Geometrie, die dann aber am Stator verbleibt.According to one embodiment, the collar support fingers are formed on the end plate, in particular integrally therewith, and solve the manufacturing problem during twisting by means of a geometry analogous to the collar support fingers, contained on the front side of the laminated core, for example deep-drawn, which then remains on the stator.
Der Kühlmittel führende Teil ist gemäß einer Ausführung im 2K-Spritzguss so hergestellt, dass es durch das Twisten zu einer axialen Verpressung mit dem Blechpaket kommt, was die Kühlmitteldichtheit gewährleistet. Die Herausforderung bei der Dichtungsauslegung besteht in der Berücksichtigung einerseits der Rückfederung der Drähte nach dem Twisten und andererseits der thermischen Wärmeausdehnungen der verschiedenen eingesetzten Materialien.The coolant-carrying part is manufactured using a 2K injection molding process so that the twisting results in axial compression with the sheet metal package, which ensures that the coolant is tight. The challenge in designing the seal is to take into account the springback of the wires after twisting and the thermal expansion of the various materials used.
Der Kühlmittel führende Teil der Geometrie ist gemäß einer Ausführung so ausgeführt, dass die blechpaketseitigen Kanäle so zusammengeführt werden, dass sie an einer geeigneten Position radial weiter außen wieder in Richtung Wickelkopf geführt werden können:
- Die Geometrie ist gemäß einer Ausführung so ausgeführt, dass es zu keiner Verschlechterung in der Luft- und Kriechstrecke zwischen dem Cu-Leiter der Wicklung einerseits und andererseits dem Blechpaket kommt, wodurch sich die Wickelkopfabmessungen nicht verschlechtern.
- According to one embodiment, the geometry is designed in such a way that there is no deterioration in the clearance and creepage distance between the Cu conductor of the winding on the one hand and the laminated core on the other hand, which means that the winding head dimensions do not deteriorate.
Gemäß einer Ausführung weist die Endscheibe an einem Umfangsbereich, insbesondere an einer Umfangsposition, einer, mehrerer oder aller Radialführungsausnehmungen jeweils einen Kragenstützfinger auf, welcher sich, insbesondere ausgehend von der Ringkontur, radial nach innen erstreckt, insbesondere weiter als eine Radialposition eines oder mehrerer Kühlmittelaxialkanäle. Anders formuliert weist die Endscheibe gemäß einer Ausführung an einer Umfangsposition jeder Wicklungsnut jeweils einen Kragenstützfinger, welcher sich, insbesondere ausgehend von der Ringkontur, radial entlang eines Teils oder einer Gesamtheit einer Radialerstreckung der Wicklungsnuten des Stators erstreckt. Beim Twisten der Hairpins kommen Kragenstützfinger zum Einsatz, die radial zwischen den Leitern dafür sorgen, dass der korrekte Twistradius an der korrekten Stelle eines jeden Hairpins eingeleitet wird.According to one embodiment, the end plate has a collar support finger on a circumferential region, in particular on a circumferential position, of one, several or all of the radial guide recesses, which extends radially inwards, in particular starting from the ring contour, in particular further than a radial position of one or more coolant axial channels. In other words, according to one embodiment, the end plate has a collar support finger on a circumferential position of each winding slot, which extends radially along part or all of a radial extension of the winding slots of the stator, in particular starting from the ring contour. When twisting the hairpins, collar support fingers are used, which ensure radially between the conductors that the correct twist radius is introduced at the correct location of each hairpin.
Gemäß einer Ausführung ist der/ sind die Kragenstützfinger mit dem Werkstoff einer Hartkomponente eines 2-Komponenten-Spritzgussbauteils ausgebildet. Damit ist die Endscheibe so hergestellt, dass es durch das Twisten zu einer beidseitigen axialen Verpressung mit dem Blechpaket kommt, was die Öldichtheit gewährleistet. Die Hairpins werden während des Twistprozesses noch etwas in Richtung Schaltringseite gezogen, weshalb sich die A-Seite einschnürt. Daher sind A- und B-seitig auch unterschiedliche Ausprägungen der Kragenstützfingerkontur am Sternring vorgesehen.According to one design, the collar support finger(s) is/are made from the material of a hard component of a 2-component injection-molded component. The end plate is thus manufactured in such a way that the twisting results in axial compression on both sides with the sheet metal package, which ensures oil tightness. The hairpins are pulled slightly towards the switching ring side during the twisting process, which is why the A side is constricted. Therefore, different forms of the collar support finger contour are provided on the star ring on the A and B sides.
Die A-seitige Kontur hat eine Ausformung, die bereits auf die maschinelle Ausformung der Hairpindächer Rücksicht nimmt, die B-seitige Kontur nimmt auf den Twistprozess Rücksicht.The A-side contour has a shape that already takes into account the machine forming of the hairpin roofs, the B-side contour takes into account the twisting process.
Gemäß einer Ausführung ist der/ sind die Kragenstützfinger innerhalb eines Axialbereichs der Ringwandstärke angeordnet. Die in die Geometrie integrierten Kragenstützfinger lösen das Fertigungsproblem während des Twistens durch eine zu den Kragenstützfingern analoge Geometrie, die dann aber am Stator verbleibt.According to one embodiment, the collar support finger(s) is/are arranged within an axial area of the ring wall thickness. The collar support fingers integrated into the geometry solve the manufacturing problem during twisting by means of a geometry analogous to the collar support fingers, which then remains on the stator.
Gemäß einer Ausführung weisen der/die Kragenstützfinger, insbesondere jeweils, einen Stützvorsprung auf, der sich auf der Wickelkopfseite bezüglich einer Mittelachse der Kreiskontur der Endscheibe über die axiale Erstreckung der Ringkontur hinaus erstreckt. So können die Hairpins in einem vorgesehenen Abstand von dem Blechpaket getwistet werden, insbesondere auch ohne das Nutisolationspapier zu beschädigen.According to one embodiment, the collar support finger(s) has/have, in particular each, a support projection which extends on the winding head side with respect to a central axis of the circular contour of the end plate beyond the axial extent of the ring contour. In this way, the hairpins can be twisted at a predetermined distance from the laminated core, in particular without damaging the slot insulation paper.
Gemäß einer Ausführung weist der Stützvorsprung eine abgerundete dachartige Stützoberfläche auf, die insbesondere radial verläuft und/oder einen Teil einer fiktive Ebene der Ringkontur überdacht. So können die Hairpins an der Stützoberfläche gebogen und/oder nach dem Biegen abgestützt werden.According to one embodiment, the support projection has a rounded roof-like support surface, which in particular runs radially and/or covers part of a fictitious plane of the ring contour. In this way, the hairpins can be bent on the support surface and/or supported after bending.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren:
-
1 zeigt einen Stator mit zwei Endscheiben gemäß einer ersten beispielhaften Ausführung der Erfindung. -
2 zeigt einen Ausschnitt des Stators der1 . -
3 zeigt einen teilweise geschnittenen Ausschnitt einer der Endscheiben des Stators der1 . -
4 zeigt eine Schnittansicht des Stators der1 . -
5 zeigt eine Ansicht des Stator der1 ohne die Wicklungen. -
6 zeigt in6A die Wickelkopfseite und in6B die Blechpaketseite einer der Endscheiben des Stators der1 . -
7 zeigt einen Ausschnitt einer alternativ gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungim Stator der 1 einsetzbaren Endscheibe mit einer Mehrzahl von längeren Kragenstützfingern sowie einer als Elastomerdichtung ausgebildeten Umlaufdichtung. -
8 zeigt in8A die Blechpaketseite und in8B die Wickelkopfseite der alternativen Endscheibe aus7 . -
9 zeigt einen Stator mit zwei unterschiedlichen Endscheiben gemäß einer dritten beispielhaften Ausführung der Erfindung (an der „A“-Seite der elektrischen Antriebsmaschine) bzw. einer vierten beispielhaften Ausführung der Erfindung (an der „B“-Seite der elektrischen Antriebsmaschine) in einer Seitenansicht. -
10 zeigt den Stator der9 in einer Schrägansicht auf die „B“-Seite. -
11 zeigt die Endscheibe gemäß der dritten beispielhaften Ausführung der Erfindung (an der „A“-Seite der elektrischen Antriebsmaschine) in einer schrägen Frontalansicht. -
12 zeigt die Endscheibe gemäß der dritten beispielhaften Ausführung der Erfindung in einer Frontalansicht. - Fig: 13 a/b verdeutlicht den Unterschied in den Stützvorsprüngen der Endscheibe gemäß der dritten beispielhaften Ausführung und der vierten beispielhaften Ausführung
-
14 zeigt die Endscheibe gemäß der dritten beispielhaften Ausführung der Erfindung in einer Rückansicht auf die Radialführungsausnehmungen und auf mehrere als Elastomerdichtung ausgebildete Einzeldichtungen von Radialführungsausnehmungen. -
15 a /b zeigt in unterschiedlichen Ansichten eine für sich abgedichtete radial Führung Ausnehmung der Endscheibe aus14 .
-
1 shows a stator with two end plates according to a first exemplary embodiment of the invention. -
2 shows a section of the stator of the1 . -
3 shows a partially cut section of one of the end plates of the stator of the1 . -
4 shows a sectional view of the stator of the1 . -
5 shows a view of the stator of the1 without the windings. -
6 shows in6A the winding head side and in6B the laminated core side of one of the end plates of the stator of the1 . -
7 shows a section of an alternative according to a second exemplary embodiment in the stator of the1 insertable end plate with a plurality of longer collar support fingers and a circumferential seal designed as an elastomer seal. -
8th shows in8A the sheet metal package side and in8B the winding head side of the alternative end plate7 . -
9 shows a stator with two different end plates according to a third exemplary embodiment of the invention (on the “A” side of the electric drive machine) or a fourth exemplary embodiment of the invention (on the “B” side of the electric drive machine) in a side view. -
10 shows the stator of the9 in an oblique view of the “B” side. -
11 shows the end plate according to the third exemplary embodiment of the invention (on the “A” side of the electric drive machine) in an oblique frontal view. -
12 shows the end plate according to the third exemplary embodiment of the invention in a front view. - Fig: 13 a/b illustrates the difference in the support projections of the end plate according to the third exemplary embodiment and the fourth exemplary embodiment
-
14 shows the end plate according to the third exemplary embodiment of the invention in a rear view of the radial guide recesses and of several individual seals of radial guide recesses designed as elastomer seals. -
15 a /b shows in different views a sealed radial guide recess of the end plate made of14 .
Jede der beiden Endscheiben 10 weist eine Ringkontur 12 mit einer Ringwandstärke X_R auf, welche sich zwischen einer Blechpaketseite P und einer Wickelkopfseite D der Endscheibe 10 erstreckt.Each of the two
Ferner weist die Endscheibe 10 mehrere, voneinander in Umfangsrichtung U beabstandete Radialführungsausnehmungen 14 an der Blechpaketseite P auf, die jeweils dazu eingerichtet sind, im Zusammenwirken mit einer Seitenwand eines äußeren Blechs des Blechpakets 2, einen Kühlmittelfluss F von einem in Radialrichtung R weiter innen am Stator 1 angeordneten Kühlmittelaxialkanal 16 des Blechpakets 2 hin zu einem radial weiter außen an der Endscheibe 10 angeordneten, hin zu der Wickelkopfseite D und damit jeweils einem der Statorwickelköpfe 8.1 oder 8.2 gerichteten Kühlmittelauslass 18 zu führen.Furthermore, the
Die Geometrie und die Funktion der Endscheibe 10 im Allgemeinen und im Speziellen der Radialführungsausnehmungen 14 ist insbesondere aus
Durch die Führung des Kühlmittels nach radial außen an der Endscheibe kann auch bei nutnahen Kühlmittelaxialkanälen ein Benetzen des gesamten Wickelkopfes von radial außen sichergestellt werden.By guiding the coolant radially outwards on the end plate, wetting of the entire winding head from the radial outside can be ensured even in the case of axial coolant channels close to the groove.
Dem vergrößerten Ausschnitt der
Im Ausführungsbeispiel der
Den verschiedenen Ansichten der ersten beispielhaften Ausführung der Erfindung in
Die Radialführungsausnehmungen 14 sind an den Umfangspositionen der Kühlmittelaxialkanäle 16 angeordnet, und dementsprechend in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet. So kann von einem axialen Ende eines jeden Kühlmittelaxialkanals unmittelbar das Kühlmittel axial außen geführt werden.
- The radial guide recesses 14 are arranged at the circumferential positions of the coolant axial channels 16 and are accordingly evenly spaced from one another in the circumferential direction. The coolant can thus be guided axially outwards directly from one axial end of each coolant axial channel.
Zudem ist jeder Radialführungsausnehmung 14 ein Kühlmittelauslass 18 zugeordnet. Daher kann das Kühlmittel, das einen bestimmten Kühlmittelaxialkanal durchflossen hat, an der entsprechenden Umgangsposition den zugeordneten Teil des Wickelkopfes kühlen.In addition, each
Im Ausführungsbeispiel ist jeder der Kühlmittelauslässe 18 zur Benetzung der Wickelköpfe mit Kühlmittel eingerichtet und auf die Wickelköpfe hin ausgerichtet, sodass das Kühlmittel dorthin ausspritzen kann.In the exemplary embodiment, each of the
Die Endscheibe 10 ist im Ausführungsbeispiel als dielektrisches Kunststoffbauteil ausgebildet, hergestellt in einem 2-Komponenten-Spritzguss-Verfahren. Dabei ist eine harte Komponente aus einem wärmebeständigen Kunststoff vorgesehen, die unter anderem gemeinsam mit einer Seitenfläche des äußersten Blechs des Blechpakets 2 die Radialführungsausnehmungen 14 begrenzt. Zudem ist eine weiche bzw. elastische Komponente aus einem anderen wärmebeständigen Kunststoff vorgesehen, die die Kontaktflächen zwischen der Endscheibe 10 und dem Blechpaket 2 abdichtet.In the exemplary embodiment, the
Damit kann die Endscheibe problemlos axial zwischen dem Blechpaket 2 und dem Wickelkopf 8 angeordnet werden, ohne dass dadurch Probleme mit Luft- und Kriechstrecken auftreten. Eine axiale Verlängerung des Stators 1 ist dafür nicht nötig.This means that the end plate can be easily arranged axially between the
In
An einem Umfangsbereich jeder der Radialführungsausnehmungen 114 ist jeweils ein Kragenstützfinger 120 vorgesehen, welcher sich ausgehend von der Ringkontur 12 radial nach innen weiter als die Wicklungsnuten 4 des Stators 1 erstreckt. Die Umfangserstreckung der Kragenstützfinger ist so ausgebildet, dass jeder Finger 120 genau den umfänglichen Zwischenraum zwischen zwei Wicklungsnuten 4 abdeckt, sodass der Kragenstützfinger 120 optimal zur Abstützung der Hairpin-Krümmung dienen kann.A
Die Kragenstützfinger 120 sind mit dem Werkstoff einer Hartkomponente eines 2-Komponenten-Spritzgussbauteils ausgebildet und so hergestellt, dass es durch das Twisten zu einer axialen Verpressung mit dem Blechpaket kommt, was zur Kühlmitteldichtheit beiträgt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist für die Dichtwirkung eine einzige Umlaufdichtung 115 an der Ringkontur 12 radial innerhalb der Radialführungsausnehmungen 114 vorgesehen. Die Umlaufdichtung 115 ist mit dem (insbesondere Elastomer-) Werkstoff einer Weichkomponente des 2-Komponenten-Spritzgussbauteils ausgebildet.The
In
Die Kragenstützfinger 220 bzw. 320 der beiden Endscheiben 210 und 310 weisen jeweils einen Stützvorsprung 222 bzw. 322 auf, der sich auf der Wickelkopfseite D über die axiale Erstreckung der Ringkontur 12 hinaus erstreckt. Die Stützvorsprünge 222 bzw. 322 weisen jeweils eine abgerundete, dachartige Stützoberfläche 224 bzw. 226 auf.The
Die Endscheiben 210 und 310 unterscheiden sich in der Längserstreckung (entlang der Längsachse L) eines jeweiligen Stützvorsprungs 222 bzw. 322 und der Gestaltung einer jeweils zugehörigen Stützoberfläche 224 bzw. 324. Die Unterschiede in der Gestaltung und in der Funktion sind im Detail insbesondere der
- Die Hairpins werden während des Twistprozesses noch etwas in Richtung Schaltringseite gezogen, weshalb sich die „A“-Seite einschnürt. Daher sind „A“- und „B“-seitig auch unterschiedliche Ausprägungen der Kragenstützfingerkontur am Sternring vorgesehen.
- During the twisting process, the hairpins are pulled slightly towards the switching ring side, which is why the "A" side is constricted. Therefore, different forms of the collar support finger contour on the star ring are provided on the "A" and "B" sides.
Die „A“-seitige Kontur hat eine Ausformung, die bereits auf die maschinelle Ausformung der Hairpindächer Rücksicht nimmt; daher sind die Stützvorsprünge 222 axial länger mit einer Axialerstreckung L_A ausgebildet und die Stützoberflächen 224 derart dachartig abgerundet ausgebildet, dass sich an ihnen die Dächer Ausformen und/oder Anlegen können. Die „B“-seitige Kontur nimmt auf den Twistprozess Rücksicht, sodass die Stützvorsprünge 322 axial kürzer mit einer Axialerstreckung L_B ausgebildet sind.The "A"-side contour has a shape that already takes into account the machine-forming of the hairpin roofs; therefore, the
In
In
In
In
In
BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE SYMBOLS
- 1, 2011, 201
- Statorstator
- 22
- BlechpaketSheet metal package
- 44
- WicklungsnutenWinding slots
- 66
- KühlmittelaxialkanäleCoolant axial channels
- 8.1, 8.28.1, 8.2
- StatorwickelkopfStator winding head
- 10, 110, 210, 31010, 110, 210, 310
- EndscheibeEnd plate
- 12, 21212, 212
- RingkonturRing contour
- 14, 114, 21414, 114, 214
- RadialführungsausnehmungenRadial guide recesses
- 1616
- KühlmittelaxialkanalCoolant axial channel
- 18, 118, 218, 31818, 118, 218, 318
- KühlmittelauslassCoolant outlet
- 115115
- UmlaufdichtungCirculating seal
- 120, 220, 320120, 220, 320
- KragenstützfingerCollar support fingers
- 215215
- EinzeldichtungSingle seal
- 222, 322222, 322
- StützvorsprungSupport projection
- 224, 324224, 324
- Stützoberfläche Support surface
- AA
- A-Seite der elektrischen AntriebsmaschineA-side of the electric drive machine
- BB
- B-Seite der elektrischen AntriebsmaschineB-side of the electric drive machine
- DD
- WickelkopfseiteWinding head side
- FF
- KühlmittelfussCoolant foot
- PP
- BlechpaketseiteSheet metal package side
- RR
- RadialrichtungRadial direction
- UU
- UmfangsrichtungCircumferential direction
- X_RX_R
- RingwandstärkeRing wall thickness
- L_A, L_BL_A, L_B
- AxialerstreckungenAxial extensions
Claims (18)
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2022
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