DE102023203843A1 - Electric Machine - Google Patents
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Abstract
Elektrische Maschine (1) mit einem Gehäuse (2) und einem in dem Gehäuse (2) angeordneten Stator (3), der einen Statorkörper (4) mit Statornuten (5) und mit Statorjoch (6) und eine in den Statornuten (5) verlaufende Statorwicklung (7) umfasst, wobei die beiden Wickelköpfe (8) der Statorwicklung (7) jeweils in einem abgeschlossenen Wickelkopf-Kühlraum (10) des Gehäuses (2) angeordnet sind, wobei die beiden Wickelkopf-Kühlräume (10.1,10.2) mittels eines ersten Kühlpfades (11), der durch die Statornuten (5) des Statorkörpers (4) führt und zur Kühlung der Statorwicklung (7) vorgesehen ist, miteinander strömungsverbunden sind, wobei ein Fluidzulauf (12) in einen ersten (10.1) der beiden Wickelkopf-Kühlräume (10) führt, dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Kühlpfad (14) zur Kühlung zumindest eines Teils des Statorjochs (6) vorgesehen ist, der ausgehend vom zweiten Wickelkopf-Kühlraum (10.2) im Statorjoch (6) oder am Statorjoch (6) entlang entgegengesetzt zum ersten Kühlpfad (11) verläuft.
Electrical machine (1) with a housing (2) and a stator (3) arranged in the housing (2), which comprises a stator body (4) with stator slots (5) and with stator yoke (6) and a stator winding (7) running in the stator slots (5), wherein the two winding heads (8) of the stator winding (7) are each arranged in a closed winding head cooling chamber (10) of the housing (2), wherein the two winding head cooling chambers (10.1, 10.2) are fluidly connected to one another by means of a first cooling path (11) which leads through the stator slots (5) of the stator body (4) and is provided for cooling the stator winding (7), wherein a fluid inlet (12) leads into a first (10.1) of the two winding head cooling chambers (10), characterized in that
a second cooling path (14) is provided for cooling at least part of the stator yoke (6), which extends from the second winding head cooling chamber (10.2) in the stator yoke (6) or along the stator yoke (6) opposite to the first cooling path (11).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.
Es ist schon eine elektrische Maschine aus der
It is already an electric machine from the
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kühlung des Stators verbessert wird, indem zusätzlich zur Leiterdirektkühlung eine Kühlung des Statorjochs, insbesondere am Außenumfang des Statorkörpers, vorgesehen ist.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht, indem ein zweiter Kühlpfad zur Kühlung zumindest eines Teils des Statorjochs vorgesehen ist, der ausgehend vom zweiten Wickelkopf-Kühlraum im Statorjoch oder am Statorjoch entlang entgegengesetzt zum ersten Kühlpfad verläuft. Der zweite Kühlpfad kann in axialer Richtung das gesamte Statorjoch oder nur einen axialen Teil des Statorjochs kühlen.The electrical machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the cooling of the stator is improved by providing cooling of the stator yoke, in particular on the outer circumference of the stator body, in addition to the direct conductor cooling.
This is achieved according to the invention by providing a second cooling path for cooling at least part of the stator yoke, which runs from the second winding head cooling chamber in the stator yoke or along the stator yoke in the opposite direction to the first cooling path. The second cooling path can cool the entire stator yoke or only an axial part of the stator yoke in the axial direction.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Maschine möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the electrical machine specified in the main claim.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist der zweite Kühlpfad in einem radialen Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem Statorkörper ausgebildet. Besonders vorteilhaft ist, wenn der zweite Kühlpfad einen einzigen Kühlkanal oder mehrere parallele Kühlkanäle umfasst. Auf diese Weise kann die Kühlung des Statorjochs optimiert werden.According to an advantageous embodiment, the second cooling path is formed in a radial space between the housing and the stator body. It is particularly advantageous if the second cooling path comprises a single cooling channel or several parallel cooling channels. In this way, the cooling of the stator yoke can be optimized.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn der zumindest eine Kühlkanal des zweiten Kühlpfades im Gehäuse, im Statorkörper oder mittels eines in den radialen Zwischenraum eingesetzten Einlegeteils ausgebildet ist. Der zumindest eine Kühlkanal kann dadurch auf einfache und kostengünstige Weise ausgebildet werden.It is also advantageous if the at least one cooling channel of the second cooling path is formed in the housing, in the stator body or by means of an insert part inserted into the radial space. The at least one cooling channel can thus be formed in a simple and cost-effective manner.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der zweite Kühlpfad helixförmig oder mäanderförmig oder ausschließlich in axialer Richtung verlaufen. Auf diese Weise kann die Kühlung des Statorjochs weiter optimiert werden.According to an advantageous embodiment, the second cooling path can be helical or meandering or run exclusively in the axial direction. In this way, the cooling of the stator yoke can be further optimized.
Auch vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse einen in Umfangsrichtung umlaufenden Statorsitz zur stirnseitigen Auflage des Statorkörpers aufweist. Dadurch kann der Statorkörper an dem Statorsitz befestigt werden. Zusätzlich kann der Statorsitz zur Abdichtung des zweiten Kühlpfades gegenüber dem ersten Wickelkopf-Kühlraum vorgesehen sein. Die Auflagefläche des Statorsitzes bewirkt dabei die Abdichtung des ersten Wickelkopf-Kühlraums gegenüber dem zweiten Kühlpfad.It is also advantageous if the housing has a stator seat running around the circumference for supporting the front of the stator body. This allows the stator body to be attached to the stator seat. In addition, the stator seat can be provided for sealing the second cooling path from the first winding head cooling chamber. The support surface of the stator seat seals the first winding head cooling chamber from the second cooling path.
Desweiteren vorteilhaft ist, wenn der Statorkörper mittels von Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben, gegen den Statorsitz gedrückt ist. Auf diese Weise wird der Statorkörper an dem Gehäuse befestigt. Außerdem werden dadurch der erste Wickelkopf-Kühlraum und der zweite Kühlpfad gegeneinander abgedichtet.It is also advantageous if the stator body is pressed against the stator seat by means of fastening means, in particular screws. In this way, the stator body is fastened to the housing. In addition, this seals off the first winding head cooling chamber and the second cooling path from one another.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn das Gehäuse einen Gehäusemantel mit einer dem Statorkörper zugewandten Innenwandung aufweist, wobei die Innenwandung insbesondere konisch verläuft. Bei einer konischen Innenwandung ist das Gehäuse leicht entformbar und somit gut herstellbar.It is also advantageous if the housing has a housing shell with an inner wall facing the stator body, with the inner wall being particularly conical. With a conical inner wall, the housing is easy to demold and thus easy to manufacture.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn der zweite Kühlpfad in einen im Gehäuse ausgebildeten Fluidablauf mündet, wobei der Fluidzulauf und der Fluidablauf in dem Gehäuse auf einer Gehäusesseite liegen, die demselben Wickelkopf zugewandt ist. Auf diese Weise liegen der Fluidzulauf und der Fluidablauf auf derselben Gehäuseseite, wodurch die Zurückleitung eines Kühlfluids, insbesondere Öls, in den Fluidkreislauf, beispielsweise in einen Ölsumpf oder in ein Ölreservoir, erleichtert wird.It is also advantageous if the second cooling path opens into a fluid outlet formed in the housing, wherein the fluid inlet and the fluid outlet in the housing are located on a housing side that faces the same winding head. In this way, the fluid inlet and the fluid outlet are located on the same housing side, which facilitates the return of a cooling fluid, in particular oil, into the fluid circuit, for example into an oil sump or into an oil reservoir.
Weiter vorteilhaft ist, wenn in der Gehäuseschulter ein nutförmiger Ablaufkanal ausgebildet ist, der von dem Statorkörper überdeckt ist, in Umfangsrichtung von einer geodätisch höheren Stelle im Gehäuse in Umfangsrichtung über einen bestimmten Winkel zu einer geodätisch niedrigeren Stelle verläuft und mit dem Fluidablauf des Gehäuses strömungsverbunden ist. Auf diese Weise kann ein bestimmter Fluidfüllstand, insbesondere Ölfüllstand, in kühlfluidgefüllten Räumen der elektrischen Maschine, also in den beiden Wickelkopf-Kühlräumen sowie in den beiden Kühlpfaden, im Stillstand der elektrischen Maschine und/oder des Fluidkreislaufs gehalten werden.It is also advantageous if a groove-shaped drainage channel is formed in the housing shoulder, which is covered by the stator body, runs in the circumferential direction from a geodetically higher point in the housing in the circumferential direction over a certain angle to a geodetically lower point and is fluidly connected to the fluid drain of the housing. In this way, a certain fluid level, in particular oil level, can be maintained in cooling fluid-filled spaces of the electrical machine, i.e. in the two winding head cooling spaces and in the two cooling paths, when the electrical machine and/or the fluid circuit are at a standstill.
Vorteilhaft ist, wenn die Statornuten in radialer Richtung durch eine Dichthülse abgedichtet sind oder durch direkt verbundene Zahnköpfe geschlossen ausgebildet sind. Auf diese Weise wird der erste Kühlpfad in radialer Richtung abgedichtet oder dicht ausgeführt.It is advantageous if the stator slots are sealed in the radial direction by a sealing sleeve or are designed to be closed by directly connected tooth heads. In this way, the first cooling path is sealed in the radial direction or is designed to be tight.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:
-
1 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine -
2 eine Teilansicht der elektrischen Maschine nach1 , -
3 eine Seitenansicht des Gehäuses nach1 , -
4 eine Teilansicht der elektrischen Maschine nach1 bei einem Schnitt des Gehäuses entlang der Linie IV-IV in3 , -
5 eine Teilansicht der elektrischen Maschine nach1 bei einem Schnitt des Gehäuses entlang der Linie V-V in3 , -
6 eine Teilansicht der elektrischen Maschine nach1 bei einem Schnitt des Gehäuses entlang der Linie VI-VI in3 .
-
1 a sectional view of the electrical machine according to the invention -
2 a partial view of the electrical machine according to1 , -
3 a side view of the housing after1 , -
4 a partial view of the electrical machine according to1 when cutting the case along line IV-IV in3 , -
5 a partial view of the electrical machine according to1 when cutting the housing along the line VV in3 , -
6 a partial view of the electrical machine according to1 when cutting the case along the line VI-VI in3 .
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine 1 umfasst nach
Ein Fluidzulauf 12 führt in einen ersten 10.1 der beiden Wickelkopf-Kühlräume 10.A
Das Gehäuse 2 kann ein Gehäuse der elektrischen Maschine oder ein Gehäuse einer sogenannten elektrischen Achse sein. Das Gehäuse 2 hat einen Gehäusemantel 2.1 mit einer dem Statorkörper 4 zugewandten Innenwandung 2.2. Die Innenwandung 2.2 kann beispielsweise konisch ausgeführt sein. Alternativ kann die Innenwandung in nicht dargestellter Weise zwei Zylinderbereiche mit unterschiedlichem Durchmesser umfassen.The
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein zweiter Kühlpfad 14 zur Kühlung zumindest eines Teils des Statorjochs 6 vorgesehen ist, der ausgehend vom zweiten Wickelkopf-Kühlraum 10.2 im Statorjoch 6 oder am Statorjoch 6 entlang entgegengesetzt zum ersten Kühlpfad 11 verläuft. Der zweite Kühlpfad kann in axialer Richtung das gesamte Statorjoch 6 oder nur einen axialen Teil des Statorjochs 6 kühlen.According to the invention, a
Der zweite Kühlpfad 14 ist nach dem Ausführungsbeispiel in einem radialen und insbesondere ringförmig umlaufenden Zwischenraum 15 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Statorkörper 4 ausgebildet und somit bezüglich der Statorachse 3.1 radial außerhalb des ersten Kühlpfades 11 angeordnet.According to the exemplary embodiment, the
Der zweite Kühlpfad 14 kann einen einzigen Kühlkanal 16 oder mehrere parallele Kühlkanäle 16 umfassen. Der zumindest eine Kühlkanal 16 des zweiten Kühlpfades 14 kann beispielsweise im Gehäuse 2, im Statorkörper 4 oder nach
Der zweite Kühlpfad 14 kann beispielsweise helixförmig (
Das Gehäuse 2 hat einen in Umfangsrichtung umlaufenden Statorsitz 20 zur stirnseitigen Auflage des Statorkörpers 4. Der Statorkörper 4 liegt beispielsweise flächig auf dem Statorsitz 20 auf. Der Statorsitz 20 kann beispielsweise als stufenförmiger oder schulterförmiger Absatz im Mantelabschnitt 2.1 oder am Übergang vom Mantelabschnitt 2.1 in einen Lagerschild-Abschnitt 2.3 des Gehäuses 2 ausgeführt sein. Alternativ kann der Statorsitz 20 auch am Lagerschild-Abschnitt 2.3 des Gehäuses 2 vorgesehen sein, beispielsweise als Ringfläche oder Ringvorsprung. Der Statorsitz 20 kann zusätzlich zur Abdichtung des zweiten Kühlpfades 14 gegenüber dem ersten Wickelkopf-Kühlraum 10.1 ausgeführt sein.The
Der Statorkörper 4 ist mittels von Befestigungsmitteln 21, insbesondere Schrauben, gegen den Statorsitz 20 gedrückt und somit an dem Gehäuse 2 gehalten und befestigt. Dazu sind am Gehäuse 2, insbesondere am Statorsitz 20, Gewindebohrungen 23 vorgesehen.The
Der zweite Kühlpfad 14 mündet in einen im Gehäuse 2 ausgebildeten Fluidablauf 24. Der Fluidzulauf 12 und der Fluidablauf 24 liegen in dem Gehäuse 2 beispielsweise auf einer Gehäusesseite, die demselben Wickelkopf 8 zugewandt. Der Fluidzulauf 12 ist beispielsweise strömungsverbunden mit einem Vorlauf eines Fluidkreislaufes und der Fluidablauf 24 beispielsweise strömungsverbunden mit einem Rücklauf des Fluidkreislaufes.The
In der Gehäuseschulter 20 ist nach
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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