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DE102019128714B4 - Außenläufermotor mit einer Hohlleiterwicklung - Google Patents

Außenläufermotor mit einer Hohlleiterwicklung Download PDF

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DE102019128714B4
DE102019128714B4 DE102019128714.6A DE102019128714A DE102019128714B4 DE 102019128714 B4 DE102019128714 B4 DE 102019128714B4 DE 102019128714 A DE102019128714 A DE 102019128714A DE 102019128714 B4 DE102019128714 B4 DE 102019128714B4
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coolant
electrical machine
motor housing
winding
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Nikolaus Schweinert
Manuel Hartong
Markus Erlacher
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Abstract

Elektrische Maschine (1) in Form eines Außenläufers mit:einem innen liegenden Stator (2);einem außen liegenden Läufer (3), der den Stator (2) umgibt; undeinem Motorgehäuse (5), wobei der Stator (2) wenigstens eine als Hohlleiter ausgebildete Spule (16) umfasst, welche die Wicklung der elektrischen Maschine (1) bildet und Teil eines Kühlkreislaufs (17) der elektrischen Maschine (1) ist, und wobei die wenigstens eine Spule (16) einen hohlen Innenraum aufweist, durch den ein Kühlmittel gepumpt wird; und mit wenigstens einer Kühlmittelpumpe (13) zum Pumpen des Kühlmittels durch die Spule (16), dadurch gekennzeichnet, dass- die Kühlmittelpumpe (13) in einem Raum innerhalb des Motorgehäuses (5) angeordnet ist;- das Motorgehäuse (5) mehrere Gehäuseelemente (6) umfasst, die entlang eines Umfangs der elektrischen Maschine (1) Seite an Seite angeordnet sind;- die Gehäuseelemente (6) jeweils an einem hydraulischen Anschlussteil (7) montiert und hydraulisch daran angeschlossen sind und- die Kühlmittelpumpe (13) an dem hydraulischen Anschlussteil (7) montiert und hydraulisch daran angeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine in Form eines Außenläufers mit einem innen liegenden Stator, einem außen liegenden Läufer, der um den Stator herum rotiert, und mehreren als Hohlleiter ausgebildeten Spulen zur Erzeugung eines magnetischen Feldes, wobei die Spulen jeweils Teil eines Kühlkreislaufs der elektrischen Maschine sind.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Elektrische Maschinen mit einer Hohlleiterwicklung sind aus dem Stand der Technik in verschiedensten Ausführungen bekannt. Die Spulen solcher Maschinen bestehen aus rohrförmigen Elementen mit einem durchgehenden Kanal, durch den ein Kühlmittel fließt, um die Wicklung im Betrieb zu kühlen. Die Hohlleiterwicklung ist in der Regel im Stator der elektrischen Maschinen angeordnet, da in diesem Fall kein hydraulischer Übergang zwischen bewegten und unbewegten Teilen im Kühlmittelkreislauf vorhanden ist. Die Abdichtung des Kühlmittelkreislaufs ist somit wesentlich einfacher zu gestalten.
  • Aus der DE 10 2014 201 305 A1 ist zum Beispiel ein Elektromotor bekannt, der einen Stator mit einer Vielzahl von Hohlleiterspulen aufweist, die jeweils einen Fluideingang und einen Fluidausgang mit entsprechenden Anschlüssen aufweisen. Die im Stator angeordneten Hohlleiterspulen sind an einen Verteiler- bzw. Sammelkanal angeschlossen, über den das Kühlmittel zu- bzw. abgeführt wird. Ein ähnliches Kühlkonzept zum Kühlen eines Stators ist auch aus der DE 10 2013 205 418 A1 bekannt. Bei dem dort offenbarten Elektromotor sind die einzelnen Hohlleiterspulen ebenfalls über einen gemeinsamen Verteil- bzw. Sammelkanal an einen Kühlkreislauf angeschlossen. Weitere elektrische Maschinen mit einer gekühlten Hohlleiterwicklung werden in der EP 2 736 154 A , der DE 10 2005 038 209A1 , der US 2017 / 0 126 084 A1 , der US 2019 / 0 165 652 A1 , der EP 3 091 637 A1 und der DE 10 2013 226 804 A1 offenbart.
  • Ein Außenläufer ist eine rotierende elektrische Maschine, bei der sich der Stator im Inneren der elektrischen Maschine befindet und vom Rotor (Läufer) außen umgeben wird. Aufgrund ihrer speziellen Konstruktion ist es schwierig, Außenläufer zu kühlen, da der Stator vom rotierenden Rotor umgeben wird. Das Kühlmittel kann daher nur schwer von außen zum Stator geleitet werden.
  • AUFGABE DER ERFINDUNG
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Außenläufer mit einer Hohlleiterwicklung zu schaffen, der besonders kompakt und einfach aufgebaut ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im unabhängigen Anspruch 1 genannten Merkmale. Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Außenläufer vorgeschlagen, der in bekannter Weise einen innen liegenden Stator, einen außen liegenden Läufer, der den Stator umgibt, und ein Motorgehäuse aufweist. Der Stator des Außenläufers hat ferner wenigstens eine als Hohlleiter ausgebildete Spule, welche die Wicklung der elektrischen Maschine bildet und ein Teil eines Kühlkreislaufs der elektrischen Maschine ist, wobei die Spule(n) einen hohlen Innenraum aufweisen, durch den ein Kühlmittel gepumpt wird. Gemäß der Erfindung ist wenigstens eine Kühlmittelpumpe vorgesehen, die das Kühlmittel durch die Spule bzw. Spulen pumpt. Die Kühlmittelpumpe ist dabei in einem Raum innerhalb des Motorgehäuses, vorzugsweise innerhalb des Rotors, angeordnet. Dadurch, dass die Pumpe(n) in der elektrischen Maschine integriert ist/sind, kann die elektrische Maschine besonders einfach und kompakt gebaut werden.
  • Die Kühlmittelpumpe ist vorzugsweise mit der Motorwelle gekoppelt und wird von dieser angetrieben. Ein zusätzlicher Antrieb für die Kühlmittelpumpe ist somit nicht erforderlich. Zwischen der Motorwelle und der Kühlmittelpumpe kann ein Getriebe vorgesehen sein.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst das Motorgehäuse wenigstens einen Kühlmittelkanal, durch den das von den Spulen aufgeheizte Kühlmittel geleitet wird. Das Motorgehäuse bildet somit einen Wärmetauscher, der die im Inneren der elektrischen Maschine erzeugte Verlustwärme nach außen abführt.
  • Das Motorgehäuse ist gemäß der Erfindung aus mehreren Gehäuseelementen gebildet, die entlang eines Außenumfangs der elektrischen Maschine, Seite an Seite angeordnet sind. Die einzelnen Gehäuseelemente können z. B. plattenförmig ausgebildet sein. Das Motorgehäuse umfasst in diesem Fall vorzugsweise eine Vielzahl plattenförmiger Elemente, die Seite an Seite in Form eines Rings angeordnet sind. Die plattenförmigen Elemente können z. B. L-förmig ausgebildet sein.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen jeweils zwei aneinander angrenzenden Gehäuseelementen wenigstens ein Kühlmittelkanal ausgebildet. Ein Kühlmittelkanal kann z. B. dadurch realisiert werden, dass in einer oder beiden Seitenflächen zweier aneinander angrenzender Gehäuseelemente eine Ausnehmung, wie z. B. eine Rinne oder Nut vorgesehen ist.
  • Der bzw. die im Motorgehäuse vorgesehenen Kühlmittelkanäle verlaufen vorzugsweise jeweils in einer Ebene, die quer zur Umfangsrichtung liegt.
  • Als Kühlmittel kann beispielsweise ein Öl, Therminol, Galden oder Kohlstoffdioxid verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens eine der Spulen und das Motorgehäuse im Kühlkreislauf hydraulisch in Serie geschaltet. Es können auch weitere Bauteile des Außenläufers gekühlt werden, indem sie mit Kühlkanälen ausgestattet und in den Kühlkreislauf eingebunden werden. Alternativ können weitere Bauteile auch passiv gekühlt werden, indem sie an oder nahe an einem gekühlten Bauteil montiert sind.
  • Der Kühlkreislauf des Außenläufers ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass das Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe zunächst durch wenigstens eine Spule und dann weiter durch das als Wärmetauscher ausgebildete Motorgehäuse geleitet wird. Wie vorstehend erwähnt, können auch weitere Komponenten des Außenläufers, wie z. B. eine Elektronikeinheit, in den Kühlkreislauf eingebunden werden.
  • Der gesamte Kühlkreislauf einschließlich Pumpe ist vorzugsweise innerhalb des Motorgehäuses, insbesondere innerhalb des Rotors, in der elektrischen Maschine integriert.
  • Die Spulen der elektrischen Wicklung sind vorzugsweise aus mehreren starren Wicklungsstücken gebildet. Die Wicklung kann z. B. in der sogenannten I-Pin- oder Hairpin-Technologie hergestellt sein. Pins oder Hairpins sind meist aus Kupfer hergestellte, starre Wicklungsstücke, die in Nuten des Stators eingesetzt sind.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Außenläufer ein hydraulisches Anschlussteil, an dem die Gehäuseelemente montiert und hydraulisch angeschlossen sind.
  • Das hydraulische Anschlussteil umfasst vorzugsweise mehrere Fluideingänge und -ausgänge, die jeweils mit einem Fluideingang bzw. Fluidausgang der im Motorgehäuse vorgesehenen Kühlmittelkanäle kommunizieren.
  • Die Gehäuseelemente sind vorzugsweise mittels einer Steckverbindung am hydraulischen Anschlussteil montiert.
  • Soweit in diesem Text von „hydraulischen“ Komponenten bzw. „hydraulisch“ gesprochen wird, ist dies so zu verstehen, dass die Komponenten sowohl zum Leiten von Flüssigkeiten als auch zum Leiten von Gasen ausgelegt sein können.
  • Das hydraulische Anschlussteil kann z. B. plattenförmig ausgebildet sein. Es hat vorzugsweise die Form eines Rings. Die Kühlmittelpumpe ist erfindungsgemäß am hydraulischen Anschlussteil montiert.
  • Das hydraulische Anschlussteil ist vorzugsweise ein Teil des Motorgehäuses. Es hat somit die Funktion eines Wärmetauschers, der die im Inneren der elektrischen Maschine erzeugte Wärme an die Umgebung abgibt.
  • Bei einer Ausführungsform mit starren Wicklungsstücken sind die einzelnen Wicklungsstücke an ihren Enden vorzugsweise offen, so dass das Kühlmittel an einem der Enden eingespeist und am anderen Ende abgeführt werden kann. Um die Wicklungsstücke hydraulisch an den Kühlkreislauf anzuschließen, ist vorzugsweise wenigstens ein hydraulischer Anschlussring vorgesehen.
  • Der hydraulische Anschlussring umfasst vorzugsweise wenigstens einen umlaufenden Kanal, der mit mehreren der Wicklungsstücke fluidtechnisch in Verbindung steht und über den ein Kühlmittel in die einzelnen Wicklungsstücke eingespeist oder ein aus den Wicklungsstücken austretendes Kühlmittel gesammelt werden kann. Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung können auch mehrere umlaufende Kanäle zum Verteilen oder Sammeln von Kühlmittel in bzw. aus den einzelnen Wicklungsstücken vorgesehen sein.
  • Der hydraulische Anschlussring ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass sämtliche Wicklungsstücke hydraulisch parallelgeschaltet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anschlussring mehrere elektrische Verbindungselemente, die dazu dienen, einzelne Wicklungsstücke elektrisch miteinander verbinden, um die Spulen der elektrischen Maschine zu bilden.
  • Die Endabschnitte der einzelnen Wicklungsstücke sind vorzugsweise in mehreren auf einer Kreisbahn liegenden Reihen mit unterschiedlichen Radien angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Außenläufer eine bürstenlose Maschine. Die Wicklung des Motors ist im Stator angeordnet und der Rotor umfasst mehrere Permanentmagneten, die von dem von der Wicklung erzeugten Magnetfeld angetrieben werden.
  • Der erfindungsgemäße Außenläufer umfasst vorzugsweise auch eine Elektronikeinheit. Die Elektronikeinheit, insbesondere ein Inverter, ist vorzugsweise im Inneren des Motorgehäuses, vorzugsweise innerhalb des Rotors angeordnet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Elektronikeinheit über elektrische Leitungen, die als Hohlleiter ausgebildet sind, an den Spulen der elektrischen Maschine angeschlossen.
  • Die vorstehend genannte Elektronikeinheit kann z. B. auf dem hydraulischen Anschlussteil montiert sein, so dass sie vom hydraulischen Anschlussteil mit gekühlt wird. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Elektronikeinheit auf einem separaten Wärmetauscher montiert, der wenigsten einen Kühlmittelkanal aufweist, durch den das Kühlmittel geleitet wird. Gemäß einer weiteren Alternative sind die innerhalb der Elektronikeinheit liegenden Komponenten direkt im Kühlkreislauf integriert und somit vom selben Kühlmittel umspült, welches auch die Wicklung durchläuft. Die Verlustwärme kann in diesem Fall direkt an das Kühlmittel abgegeben werden. Elektrische Verbindungsleitungen zwischen verschiedenen Komponenten der Elektronikeinheit sind vorzugsweise als Hohlleiter ausgeführt, durch die das Kühlmittel strömt.
  • Ein erfindungsgemäßes Wicklungsstück ist vorzugsweise aus Kupfer, Aluminium oder einer Legierung eines der genannten Materialien hergestellt. An seiner Außenfläche ist vorzugsweise eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen.
  • Die einzelnen Spulen der Wicklung sind vorzugsweise aus mehreren starren Wicklungsstücken gebildet, die elektrisch in Serie geschaltet sind.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Schnittansicht einer elektrischen Maschine in Form eines Außenläufers mit mehreren als Hohlleiter ausgebildeten Spulen;
    • 2 eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs der in 1 gezeigten elektrischen Maschine;
    • 3a, 3b verschiedene Ansichten eines als Scheibe ausgebildeten hydraulischen Anschlussteils;
    • 4 eine schematische Schnittansicht eines Inverters mit einem zugehörigen elektrischen und hydraulischen Anschluss gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
    • 5 eine schematische Schnittansicht eines Inverters mit einem zugehörigen elektrischen und hydraulischen Anschluss gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
    • 6a-6c verschiedene Ansichten eines elektrischen Verbindungselements zum Befestigen und elektrischen Verbinden von Wicklungsstücken der Motorwicklung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
    • 7a-7c verschiedene Ansichten eines elektrischen Verbindungselements zum Befestigen und elektrischen Verbinden von Wicklungsstücken der Motorwicklung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
  • 1 zeigt eine Schnittansicht einer innengekühlten elektrischen Maschine 1 in Form eines Außenläufers. Die elektrische Maschine 1 hat entsprechend einen innen liegenden Stator 2, einen außen liegenden Läufer 3 mit mehreren Permanentmagneten 4, der um den Stator 2 herum rotiert, und ferner eine aus mehreren starren Wicklungsstücken 10 gebildeten Wicklung. Die starren Wicklungsstücke 10 sind als Hohlleiter ausgebildet und umfassen einen durchgehenden Kanal, durch den ein Kühlmittel geleitet wird, um die elektrische Maschine 1 zu kühlen. Die einzelnen Wicklungsstücke 10 sind hydraulisch parallel geschaltet und bilden jeweils Teil eines Kühlkreislaufs der elektrischen Maschine 1. Als Kühlmittel kann beispielsweise ein Öl, Therminol, Galden oder Kohlstoffdioxid verwendet werden.
  • Die einzelnen Wicklungsstücke 10 sind elektrisch miteinander verschaltet, so dass sie mehrere Spulen 16 der elektrischen Maschine 1 bilden. Die Wicklungsstücke 10 können beispielsweise stabförmige Elemente sein, die aus Kupfer hergestellt sein. An ihrer Außenfläche sind sie mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen.
  • Im Zentrum von 1 ist die Motorwelle 18 zu sehen, die hier als Hohlwelle ausgebildet ist. Der Stator 2 hat in dieser Ausführungsform eine Tragwerkstruktur mit mehreren Armen und Verstrebungen. Zwischen der Motorwelle 18 und der Statorstruktur sind mehrere Lager 9 vorgesehen.
  • Die Kühlmittelpumpe 13 ist mit der Motorwelle 18 gekoppelt und wird von dieser angetrieben. Ein zusätzlicher Antrieb für die Kühlmittelpumpe 13 ist somit nicht erforderl ich.
  • Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des Außenläufers umfasst das Motorgehäuse 5 mehrere Kühlmittelkanäle 14, durch die das von den Spulen aufgeheizte Kühlmittel geleitet wird. Das Motorgehäuse 5 bildet somit einen Wärmetauscher, der die im Inneren der elektrischen Maschine 1 erzeugte Wärme nach außen abführt.
  • Das Motorgehäuse 5 umfasst hier eine Vielzahl von plattenförmigen Gehäuseelementen 6, die entlang eines Umfangs der elektrischen Maschine 1, Seite an Seite angeordnet sind. Die einzelnen Gehäuseelemente 6 sind jeweils L-förmig gebildet.
  • Zwischen jeweils zwei aneinander angrenzenden Gehäuseelementen 6 ist ein Kühlmittelkanal 14 vorhanden. Die einzelnen Kühlmittelkanäle 14 sind dadurch realisiert, dass in einer oder beiden Seitenflächen zweier aneinander angrenzender Gehäuseelemente 6 eine Ausnehmung, wie z. B. eine Rinne oder Nut vorgesehen ist. Dadurch können die Kühlmittelkanäle 14 besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
  • Wenigstens ein Teil der im Motorgehäuse 5 vorgesehenen Kühlmittelkanäle 14 ist hydraulisch parallel geschaltet und wird parallel von Kühlmittel durchströmt.
  • Der bzw. die im Motorgehäuse 5 vorgesehenen Kühlmittelkanäle 14 verlaufen jeweils in einer Ebene, die quer zur Umfangsrichtung liegt. Sie verlaufen vorzugsweise nicht in Umfangsrichtung.
  • Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung umfasst der Außenläufer ein hydraulisches Anschlussteil 7, an dem die einzelnen Gehäuseelemente 6 montiert und hydraulisch angeschlossen sind. Das hydraulische Anschlussteil 7 umfasst an seinem Außenumfang mehrere Fluideingänge und -ausgänge, die jeweils mit einem Fluideingang bzw. Fluidausgang der im Motorgehäuse vorgesehenen Kühlmittelkanäle 14 kommunizieren. Die Gehäuseelemente 14 sind über Steckverbindungen 15 am hydraulischen Anschlussteil 7 montiert.
  • Das hydraulische Anschlussteil 7 ist plattenförmig ausgebildet und hat einen oder mehrere interne Fluidkanäle 8. Die Kühlmittelpumpen 13 sind am hydraulischen Anschlussteil 7 montiert und hydraulisch daran angeschlossen.
  • Die einzelnen Wicklungsstücke 10 sind an ihren Enden vorzugsweise offen, so dass das Kühlmittel an einem der Enden eingespeist und am anderen Ende abgeführt werden kann. Um die Wicklungsstücke 10 hydraulisch an den Kühlkreislauf anzuschließen, sind zwei hydraulische Anschlussringe 11, 12 vorgesehen. Jeder hydraulische Anschlussring 11, 12 umfasst wenigstens einen umlaufenden Kanal, der mit mehreren der Wicklungsstücke 10 fluidtechnisch in Verbindung steht und über den das Kühlmittel in die einzelnen Wicklungsstücke 10 eingespeist oder ein aus den Wicklungsstücken 10 austretendes Kühlmittel gesammelt werden kann. Sämtliche Wicklungsstücke 10 sind vorzugsweise hydraulisch parallel geschaltet.
  • Der in 1 dargestellte Außenläufer umfasst vorzugsweise auch eine Elektronikeinheit (nicht gezeigt), insbesondere einen Inverter zur Steuerung der durch die Spulen fließenden Ströme. Die Elektronikeinheit ist im Inneren des Motorgehäuses angeordnet. Sie ist vorzugsweise auf dem hydraulischen Anschlussteil 7 montiert, so dass sie vom hydraulischen Anschlussteil 7 mit gekühlt wird.
  • die Endabschnitte 8 der einzelnen Wicklungsstücke 10 sind vorzugsweise in mehreren, insbesondere kreisförmigen, Reihen angeordnet. Sie enden vorzugsweise alle auf gleicher axialer Höhe, d.h. etwa in derselben Ebene. Dies erleichtert die elektrische Kontaktierung der einzelnen Wicklungsstücke 10 sowie deren hydraulische Anbindung an den Kühlkreislauf.
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Kühlkreislaufs 17 der elektrischen Maschine 1 von 1. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Kühlkreislauf zumindest folgende Bauteile der elektrischen Maschine 1: die Spulen 16, einen Teil des Gehäuses 5 (plattenförmige Gehäuseelemente 6), das hydraulische Anschlussteil 7 und wenigstens eine Kühlmittelpumpe 13.
  • Der Fluss des Kühlmittels verläuft von den Kühlmittelpumpen 13 in Richtung der Spulen 16, weiter zum Teil des Motorgehäuses 5, der als Wärmetauscher dient, und über das hydraulische Anschlussteil 7 zurück zu den Pumpen. Wahlweise können auch mehr oder weniger Bauteile in den Kühlkreislauf integriert werden.
  • 3a, 3b zeigen verschiedene Ansichten eines scheibenförmigen hydraulischen Anschlussteils 7. Die ringförmige Scheibe hat an ihrer Umfangsfläche eine Vielzahl von Steckplätzen 28, an denen die einzelnen Gehäuseelemente 6 des Motorgehäuses 5 angesteckt werden. Das hydraulische Anschlussteil 7 umfasst ferner mehrere Durchlässe 19 für elektrische Leitungen 24, mit denen die Elektronikeinheit 27 angeschlossen ist (siehe 4). An der Innenfläche des hydraulischen Anschlussteils 7 (die in 3b gezeigt ist) sind ferner hydraulische Anschlüsse 20 für die Kühlmittelpumpen 13 vorgesehen. Montagepunkte für die Kühlmittelpumpen 13 sind mit dem Bezugszeichen 21 gekennzeichnet.
  • 4 zeigt eine Elektronikeinheit 27 mit einem kombinierten elektrisch/hydraulischen Anschluss, mit dem sie an einer der Spulen 16 der elektrischen Maschine 1 angeschlossen ist. Bei einer elektrischen Maschine 1 mit drei Spulen 16 sind drei derartige elektrisch/hydraulische Anschlüsse vorhanden.
  • Die Elektronikeinheit 27 - in diesem Fall ein Inverter - ist auf einem Wärmetauscher 29 angeordnet, der wenigstens einen Kühlmittelkanal 8 aufweist, welcher von Kühlmittel durchströmt wird. Der elektrisch/hydraulische Anschluss des Inverters umfasst eine elektrische Leitung 24, die zu einer der Spulen 16 führt und die als Hohlleiter ausgebildet ist. Am anschlussseitigen Ende der elektrischen Leitung 24 ist eine Klemme 25 in Form eines Kabelschuhs vorgesehen, die mittels einer Hohlschraube 26 festgeklemmt wird. Die Klemme 25 hat im Inneren einen ringförmigen Kanal, der mit mehreren seitlichen Öffnungen der Hohlschraube 26 kommuniziert, so dass das Kühlmittel aus dem Wärmetauscher 29 über den hohlen Schraubenschaft und die seitlichen Öffnungen 26 in die elektrische Leitung 24 eingespeist werden kann. Ein Fluidfluss in die Gegenrichtung ist natürlich auch möglich. Der Inverter ist über eine Stromschiene 22, die von der Klemme 25 elektrisch kontaktiert wird, am elektrisch/hydraulischen Anschluss angeschlossen. Zwischen der Stromschiene 22 und dem Wärmetauscher 29 befindet sich ein elektrischer Isolator 23, der gleichzeitig als Dichtung dient.
  • 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines elektrisch/hydraulischen Anschlusses, der ähnlich wie in 4 aufgebaut ist. Der Anschluss umfasst wiederum eine Hohlschraube 26, die eine Stromschiene 23 kontaktiert und durch letztere hindurch verläuft. Im Unterschied zur Ausführungsform von 4 ist die elektrische Leitung 24 aber nicht mittels einer Klemme 25 angeschlossen, sondern im Schraubenkopf der Hohlschraube 26 befindet sich eine Bohrung, an der die elektrische Leitung 24 angeschlossen ist. Der Querschnitt der Bohrung ist an das Profil der Leitung 24 angepasst.
  • 6a-6c zeigen verschiedene Ansichten eines elektrischen Verbindungselements 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, an dem mehrere Wicklungsstücke 10 der Motorwicklung befestigt und elektrisch miteinander verbunden sind. Das Verbindungselement 30 ist aus Metall hergestellt und umfasst bei dieser Ausführungsform zwei rinnenförmige Ausnehmungen 31, in die jeweils ein Ende eines Wicklungsstücks 10 eingelegt werden kann. Der Querschnitt der rinnenförmigen Ausnehmung ist an das Profil des Wicklungsstücks 10 angepasst, so dass letzteres im Wesentlichen spielfrei eingelegt bzw. eingeclipst werden kann. Jedes der Wicklungsstücke 10 ist mittels Lot 34 am Verbindungselement 30 befestigt und elektrisch kontaktiert. Mehrere der Wicklungsstücke 10 können somit zu einer Spule 16 elektrisch verschaltet werden. Das dargestellte Wicklungsstück 30 umfasst genau zwei Anschlüsse für Wicklungsstücke 10; es können aber auch mehr als zwei Anschlüsse vorgesehen sein.
  • 7a-7c zeigen verschiedene Ansichten eines elektrischen Verbindungselements 30 zum elektrischen Verbinden von Wicklungsstücken 10 der Motorwicklung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Verbindungselement 30 mehrere Durchgangsöffnungen 32, die jeweils ein Ende eines Wicklungsstücks 10 aufnehmen. Die Enden der Wicklungsstücke 10 müssen in diesem Fall in die einzelnen Durchgangsöffnungen 32 eingefädelt werden. Im Verbindungselement 30 sind ferner mehrere Hilfsbohrungen 33 vorgesehen, die quer zu den Durchgangsöffnungen 32 verlaufen und die in jeweils einer der Durchgangsöffnungen 32 münden. Die Hilfsbohrungen 33 ermöglichen es, die Enden der Wicklungsstücke 10 festzulöten. Das Lot ist hier schematisch mit dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet. Es können wiederum zwei oder mehr als zwei Anschlüsse für Wicklungsstücke 10 vorgesehen sein.
  • Die Verbindungselemente 30 sind vorzugsweise in den in 1 gezeigten hydraulischen Anschlussringen 11, 12 integriert. Somit können die einzelnen Wicklungsstücke 10 gleichzeitig elektrisch und hydraulisch angeschlossen werden.

Claims (14)

  1. Elektrische Maschine (1) in Form eines Außenläufers mit: einem innen liegenden Stator (2); einem außen liegenden Läufer (3), der den Stator (2) umgibt; und einem Motorgehäuse (5), wobei der Stator (2) wenigstens eine als Hohlleiter ausgebildete Spule (16) umfasst, welche die Wicklung der elektrischen Maschine (1) bildet und Teil eines Kühlkreislaufs (17) der elektrischen Maschine (1) ist, und wobei die wenigstens eine Spule (16) einen hohlen Innenraum aufweist, durch den ein Kühlmittel gepumpt wird; und mit wenigstens einer Kühlmittelpumpe (13) zum Pumpen des Kühlmittels durch die Spule (16), dadurch gekennzeichnet, dass - die Kühlmittelpumpe (13) in einem Raum innerhalb des Motorgehäuses (5) angeordnet ist; - das Motorgehäuse (5) mehrere Gehäuseelemente (6) umfasst, die entlang eines Umfangs der elektrischen Maschine (1) Seite an Seite angeordnet sind; - die Gehäuseelemente (6) jeweils an einem hydraulischen Anschlussteil (7) montiert und hydraulisch daran angeschlossen sind und - die Kühlmittelpumpe (13) an dem hydraulischen Anschlussteil (7) montiert und hydraulisch daran angeschlossen ist.
  2. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelpumpe (13) an die Motorwelle (18) gekoppelt ist und von dieser angetrieben wird.
  3. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (5) wenigstens einen Kühlmittelkanal (14) aufweist, durch den Kühlmittel geleitet wird.
  4. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Spulen (16) und das Motorgehäuse (5) bzw. dessen wenigstens einer Kühlmittelkanal (14) im Kühlkreislauf hydraulisch in Serie geschaltet sind.
  5. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (16) jeweils aus mehreren starren Wicklungsstücken (10) gebildet sind.
  6. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei aneinander angrenzenden Gehäuseelementen (6) jeweils ein Kühlmittelkanal (14) ausgebildet ist.
  7. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Anschlussteil (7) ein Teil des Motorgehäuses (5) ist.
  8. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseelemente (6) jeweils mittels einer Steckverbindung am hydraulischen Anschlussteil (7) montiert sind.
  9. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (7) plattenförmig ausgebildet ist.
  10. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung der elektrischen Maschine (1) aus mehreren starren Wicklungsstücken (10) gebildet ist und wenigstens ein Verteilerring (11) vorgesehen ist, an dem mehrere der Wicklungsstücke (10) hydraulisch angeschlossen sind.
  11. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (17) derart ausgelegt ist, dass das Kühlmittel von der Kühlmittelpumpe (13) durch die wenigstens eine Spule (16) und weiter durch das als Wärmetauscher ausgebildete Motorgehäuse (5) gleitet wird.
  12. Elektrische Maschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronikeinheit (27) zur Steuerung des durch die Spulen fließenden Stroms im Inneren des Motorgehäuses (5) angeordnet ist.
  13. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (27) über elektrische Leitungen (24) an der bzw. den Spulen (16) der elektrischen Maschine (1) angeschlossen ist, wobei die elektrischen Leitungen (24) als Hohlleiter ausgebildet sind.
  14. Elektrische Maschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit (27) auf dem hydraulischen Anschlussteil (7) montiert ist, so dass sie vom hydraulischen Anschlussteil (7) gekühlt wird.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005038209A1 (de) 2005-08-12 2007-02-15 Wilo Ag Kühlmittelpumpe für Elektromotore
DE102013205418A1 (de) 2012-09-26 2014-04-17 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine
EP2736154A1 (de) 2012-11-21 2014-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Dauermagnetgenerator mit Doppelständer für eine Windturbine
DE102013226804A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsanordnung mit integrierter Schmierung
DE102014201305A1 (de) 2014-01-24 2015-07-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Statorteils mit einer Hohlleiterspule
EP3091637A1 (de) 2015-05-05 2016-11-09 Visedo Oy Stator für eine elektrische maschine einer arbeitsmaschine
US20170126084A1 (en) 2014-04-04 2017-05-04 Dynamic E Flow Gmbh Electrical hollow conductor for an electromagnetic machine
US20190165652A1 (en) 2017-11-30 2019-05-30 General Electric Company Fluid cooled and fluid insulated electric machine

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005038209A1 (de) 2005-08-12 2007-02-15 Wilo Ag Kühlmittelpumpe für Elektromotore
DE102013205418A1 (de) 2012-09-26 2014-04-17 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine
EP2736154A1 (de) 2012-11-21 2014-05-28 Siemens Aktiengesellschaft Dauermagnetgenerator mit Doppelständer für eine Windturbine
DE102013226804A1 (de) 2013-12-20 2015-06-25 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsanordnung mit integrierter Schmierung
DE102014201305A1 (de) 2014-01-24 2015-07-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines Statorteils mit einer Hohlleiterspule
US20170126084A1 (en) 2014-04-04 2017-05-04 Dynamic E Flow Gmbh Electrical hollow conductor for an electromagnetic machine
EP3091637A1 (de) 2015-05-05 2016-11-09 Visedo Oy Stator für eine elektrische maschine einer arbeitsmaschine
US20190165652A1 (en) 2017-11-30 2019-05-30 General Electric Company Fluid cooled and fluid insulated electric machine

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