DE102019008668A1 - Stator device for an electrical machine with a separate cooling device and electrical machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Statorvorrichtung (10) für eine elektrische Maschine (12), mit einem Statorelement (14), welches zum Anordnen um einen Rotor der elektrischen Maschine (12) ausgebildet ist, mit zumindest einer Nut (16), in welcher zumindest ein Wicklungselement (18) der Statorvorrichtung (10) angeordnet ist, und mit einer in der Nut (16) angeordneten Kühleinrichtung (20) mit zumindest einem ersten Kühlkanal (22) zum fluidischen Kühlen des zumindest einen Wicklungselements (18), wobei die Kühleinrichtung (20) als separates Bauteil zur Nut (16) ausgebildet ist und/oder die Kühleinrichtung (20) zumindest einen zweiten Kühlkanal (24) aufweist, welcher durch ein erhabenes Rippenelement (26) der Kühleinrichtung (20), welches zumindest bereichsweise das Wicklungselement (18) berührt, von dem ersten Kühlkanal (22) fluidisch getrennt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine (12).The invention relates to a stator device (10) for an electrical machine (12), with a stator element (14) which is designed to be arranged around a rotor of the electrical machine (12), with at least one groove (16) in which at least one Winding element (18) of the stator device (10) is arranged, and with a cooling device (20) arranged in the groove (16) with at least one first cooling channel (22) for fluidic cooling of the at least one winding element (18), wherein the cooling device (20 ) is designed as a separate component to the groove (16) and / or the cooling device (20) has at least one second cooling channel (24), which is formed by a raised rib element (26) of the cooling device (20), which at least partially covers the winding element (18) touches, is fluidically separated from the first cooling channel (22). The invention also relates to an electrical machine (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine.The invention relates to a stator device for an electrical machine according to the preamble of patent claim 1. The invention also relates to an electrical machine.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass an elektrische Antriebsstränge, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, sehr hohe Anforderungen an beispielsweise Dauer und Drehmoment beziehungsweise Dauer und Leistungsdichte bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad gestellt werden. Diese Ziele, eine möglichst hohe Drehmoment- und Leistungsdichte, können insbesondere durch eine entsprechende Kühlleistung der elektrischen Maschine erreicht werden.It is known from the prior art that very high demands are placed on electrical drive trains, in particular in motor vehicles, in terms of, for example, duration and torque or duration and power density with a high degree of efficiency at the same time. These goals, the highest possible torque and power density, can be achieved in particular by a corresponding cooling capacity of the electrical machine.
Die
Des Weiteren offenbart die
Ferner offenbart die
Ferner offenbart die
Ferner offenbart die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Statorvorrichtung sowie eine elektrische Maschine zu schaffen, welche eine höhere Leistungsdichte aufweisen.The object of the present invention is to create a stator device and an electrical machine which have a higher power density.
Diese Aufgabe wird durch eine Statorvorrichtung sowie durch eine elektrische Maschine gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben. Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Statorvorrichtung für eine elektrische Maschine mit einem Statorelement, welche zum Anordnen um einen Rotor der elektrischen Maschine ausgebildet ist, mit zumindest einer Nut, in welcher zumindest ein Wicklungselement der Statorvorrichtung angeordnet ist, und mit einer in der Nut angeordneten Kühleinrichtung mit zumindest einem ersten Kühlkanal zum fluidischen Kühlen des zumindest einen Wicklungselements.This object is achieved by a stator device and by an electrical machine according to the independent patent claims. Advantageous embodiments are specified in the subclaims. One aspect of the invention relates to a stator device for an electrical machine with a stator element which is designed to be arranged around a rotor of the electrical machine, with at least one slot in which at least one winding element of the stator device is arranged, and with a cooling device arranged in the slot with at least one first cooling channel for fluidic cooling of the at least one winding element.
Es ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung als separates Bauteil zur Nut ausgebildet ist und/oder die Kühleinrichtung zumindest einen zweiten Kühlkanal aufweist, welcher durch ein erhabenes Rippenelement der Kühleinrichtung, welches zumindest bereichsweise das Wicklungselement berührt, von dem ersten Kühlkanal fluidisch getrennt ist.It is provided that the cooling device is designed as a separate component to the groove and / or the cooling device has at least one second cooling channel, which is fluidically separated from the first cooling channel by a raised rib element of the cooling device which at least partially contacts the winding element.
Dadurch ist es ermöglicht, dass eine Performancedichte der elektrischen Maschine gesteigert werden kann. Insbesondere kann sowohl eine Leistungsverbesserung, eine Drehmomentverbesserung sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrads realisiert werden.This enables a performance density of the electrical machine to be increased. In particular, an improvement in performance, an improvement in torque and an improvement in the efficiency can be realized.
Insbesondere, um die Kupferverluste zum Beispiel im Stator noch besser kühlen können, um damit zum einen die Dauerleistung zu erhöhen und zum zweiten den Wirkungsgrad zu steigern, ist es vorteilhaft, möglichst nahe an der Wärmequelle zu kühlen. Elektrische Maschinen, die direkt ölgekühlt sind, weisen eine sehr hohe Dauerleistungsdichte auf. Jedoch kann das Öl im Luftspalt zu Schleppverlusten führen. Durch die direkte Kühlung des Leiters im Kern der Maschine, mit anderen Worten des Wicklungselements, über die Wickelköpfe hinaus kann die Dauerleistung noch einmal nennenswert gesteigert werden.In particular, in order to be able to cool the copper losses in the stator even better, on the one hand to increase the continuous power and on the other hand to increase the efficiency, it is advantageous to cool as close as possible to the heat source. Electrical machines that are directly oil-cooled have a very high continuous power density. However, the oil in the air gap can lead to drag losses. The direct cooling of the conductor in the core of the machine, in other words the winding element, beyond the end windings enables the continuous output to be increased again significantly.
Das Wicklungselement kann insbesondere aus Formdraht HaitPin-Steckwicklungen ausgebildet sein. Ferner können auch Wellen- oder Schleifenwicklungen mit solidem Formdraht als auch verdrillte und kompaktierte Runddrahtbündel angewendet werden.The winding element can in particular be formed from shaped wire HaitPin plug-in windings. Furthermore, wave or loop windings with solid shaped wire as well as twisted and compacted round wire bundles can be used.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform weitet die Nut sich in einer Radialrichtung der Statorvorrichtung nach außen hin auf.According to an advantageous embodiment, the groove widens outward in a radial direction of the stator device.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Nut in einer Radialrichtung betrachtet im Wesentlichen zwei Nutwände aufweist, wobei eine erste Nutwand im Wesentlichen parallel zu der Radialrichtung verläuft und eine zweite Nutwand in einem stpitzen Winkel versetzt zur Radialrichtung verläuft.Furthermore, it has proven to be advantageous if the groove essentially has two groove walls viewed in a radial direction, a first groove wall running essentially parallel to the radial direction and a second groove wall running offset to the radial direction at an acute angle.
Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Kühlkanal und der zweite Kühlkanal an der zweiten Nutwand ausgebildet sind.It has also proven to be advantageous if the first cooling channel and the second cooling channel are formed on the second groove wall.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das zumindest eine Wicklungselement derart in der Nut angeordnet ist, dass das Wicklungselement eine Begrenzung für zumindest einen der Kühlkanäle bildet.Furthermore, it has proven to be advantageous if the at least one winding element is arranged in the groove in such a way that the winding element forms a delimitation for at least one of the cooling channels.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit zumindest einem Rotor und mit einer Statorvorrichtung nach dem vorhergehenden Aspekt.Another aspect of the invention relates to an electrical machine with at least one rotor and with a stator device according to the preceding aspect.
Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine nach dem vorhergehenden Aspekt. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildetYet another aspect of the invention relates to a motor vehicle with an electrical machine according to the preceding aspect. The motor vehicle is designed in particular as a passenger vehicle
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Statorvorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungsformen der elektrischen Maschine und des Kraftfahrzeugs anzusehen. Advantageous embodiments of the stator device are to be regarded as advantageous embodiments of the electrical machine and the motor vehicle.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawings. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without the scope of the Invention to leave.
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer elektrischen Maschine; -
2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer Statorvorrichtung; -
3 eine weitere schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Statorvorrichtung; und -
4 eine weitere schematische Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer Statorvorrichtung.
-
1 a schematic perspective view of an embodiment of an electrical machine; -
2 a schematic side view of an embodiment of a stator device; -
3 a further schematic side view of a further embodiment of a stator device; and -
4th a further schematic side view of a further embodiment of a stator device.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Es ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung
Insbesondere zeigt die
Des Weiteren ist in der
Insbesondere ist vorgesehen, dass in den Kühlkanälen
Mit anderen Worten zeigt die
Mit anderen Worten zeigt die
Das Wicklungselement
Mit anderen Worten ist in der
Insgesamt zeigt die Erfindung eine direkte Statorkühlung mittels profilierter Statornut.Overall, the invention shows direct stator cooling by means of a profiled stator slot.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- StatorvorrichtungStator device
- 1212th
- elektrische Maschineelectric machine
- 1414th
- StatorelementStator element
- 1616
- NutGroove
- 1818th
- WicklungselementWinding element
- 2020th
- KühleinrichtungCooling device
- 2222nd
- erster Kühlkanalfirst cooling channel
- 2424
- zweiter Kühlkanalsecond cooling channel
- 2626th
- erhabenes Rippenelementraised rib element
- 2828
- erste Nutwandfirst groove wall
- 3030th
- zweite Nutwandsecond groove wall
- 3232
- NutkeilSlot wedge
- 3434
- Stegweb
- RR.
- RadialrichtungRadial direction
- αα
- Spitzer Winkelacute angle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1251624 B1 [0003]EP 1251624 B1 [0003]
- DE 2529914 [0004]DE 2529914 [0004]
- DE 2440132 [0005]DE 2440132 [0005]
- DE 1014640 [0006]DE 1014640 [0006]
- US 2014/0292118 A1 [0007]US 2014/0292118 A1 [0007]
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2019
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DE102022124841A1 (en) | 2022-09-27 | 2024-03-28 | Audi Aktiengesellschaft | Component for an electric machine |
WO2024179359A1 (en) * | 2023-02-27 | 2024-09-06 | 上海理想汽车科技有限公司 | Driving electric motor and vehicle |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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