DE102020112746A1

DE102020112746A1 - Magnetic unit for a rotating electrical machine

Info

Publication number: DE102020112746A1
Application number: DE102020112746.4A
Authority: DE
Inventors: György Farkas
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine magnetische Einheit (12) für einen Läufer (14) und/oder einen Ständer (16) einer einen Spalt (20) zwischen dem Läufer (14) und dem Ständer (16) aufweisenden rotierenden elektrischen Maschine (10), mit:- einer Wicklung, die wenigstens einen elektrischen Leiter aufweist,- einem Blechpaket (18), welches in einer Umfangsrichtung (22) des Blechpakets (18) nebeneinander angeordnete und zum Spalt (20) hin offene Nuten (24) zur Aufnahme des wenigstens einen elektrischen Leiters aufweist, und- wenigstens einem Nutverschlusselement (26) zum spaltseitigen Verschließen einer jeweiligen, den wenigstens einen elektrischen Leiter aufweisenden Nut (24), wobei das Nutverschlusselement (26) eine innerhalb des Nutverschlusselements (26) in einer Längserstreckungsrichtung (28) der Nut (24) ausgebildete Längsöffnung (30) zum Führen eines Kühlfluids (34) aufweist.Erfindungsgemäß weist wenigstens ein Nutverschlusselement (26) wenigstens eine Queröffnung (32) auf, die mit einem ersten Ende (36) in die Längsöffnung (30) mündet.The invention relates to a magnetic unit (12) for a rotor (14) and / or a stator (16) of a rotating electrical machine (10) having a gap (20) between the rotor (14) and the stator (16) - a winding which has at least one electrical conductor, - a laminated core (18), which in a circumferential direction (22) of the laminated core (18) arranged side by side and to the gap (20) open grooves (24) for receiving the at least one electrical conductor, and at least one slot closure element (26) for closing the gap side of a respective slot (24) having the at least one electrical conductor, the slot closure element (26) being one inside the slot closure element (26) in a longitudinal direction (28) of the groove (24) has formed longitudinal opening (30) for guiding a cooling fluid (34). According to the invention, at least one slot closure element (26) has at least one transverse opening (32), which is marked with an ers th end (36) opens into the longitudinal opening (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine magnetische Einheit für einen Läufer und/oder einen Ständer einer einen Spalt zwischen dem Läufer und dem Ständer aufweisenden rotierenden elektrischen Maschine, mit einer Wicklung, die wenigstens einen elektrischen Leiter aufweist, einem Blechpaket, welches in einer Umfangsrichtung des Blechpakets nebeneinander angeordnete und zum Spalt hin offene Nuten zur Aufnahme des wenigstens einen elektrischen Leiters aufweist, und wenigstens einem Nutverschlusselement zum spaltseitigen Verschließen einer jeweiligen, den wenigstens einen elektrischen Leiter aufweisenden Nut, wobei das Nutverschlusselement eine innerhalb des Nutverschlusselements in einer Längserstreckungsrichtung der Nut ausgebildete Längsöffnung zum Führen eines Kühlfluids aufweist. Die Erfindung betrifft ferner einen Ständer und/oder einen Läufer mit einer magnetischen Einheit. Weiterhin betrifft die Erfindung eine rotierende elektrische Maschine mit einem Ständer und einem gegenüber dem Ständer drehbar gelagert angeordneten Läufer, wobei der Ständer vom Läufer durch einen Spalt beabstandet ist. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer rotierenden elektrischen Maschine.The invention relates to a magnetic unit for a rotor and / or a stator of a rotating electrical machine having a gap between the rotor and the stator, with a winding that has at least one electrical conductor, a laminated core which is arranged next to one another in a circumferential direction of the laminated core and has grooves open towards the gap for receiving the at least one electrical conductor, and at least one slot closure element for closing a respective slot having the at least one electrical conductor on the slot side, the slot closure element having a longitudinal opening formed within the slot closure element in a longitudinal direction of the groove for guiding a Having cooling fluids. The invention also relates to a stator and / or a rotor with a magnetic unit. The invention further relates to a rotating electrical machine with a stator and a rotor arranged so as to be rotatable relative to the stator, the stator being spaced from the rotor by a gap. Finally, the invention also relates to a motor vehicle with a rotating electrical machine.

Magnetische Einheiten, Ständer sowie Läufer mit derartigen magnetischen Einheiten, rotierende elektrische Maschinen und Kraftfahrzeuge sind im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es dem Grunde nach eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Gattungsgemäße rotierende elektrische Maschinen werden nicht nur, aber mittlerweile häufig bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen oder dergleichen im Bereich einer jeweiligen Antriebseinrichtung eingesetzt. Sie können darüber hinaus jedoch nicht nur bei der Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen, sondern auch bei anderen Antriebsfunktionen, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug dienen, beispielsweise Fensterheber, Anlasser und/oder dergleichen.Magnetic units, stands and rotors with such magnetic units, rotating electrical machines and motor vehicles are extensively known in the prior art, so that there is basically no need for separate printed evidence for this. Rotating electrical machines of the generic type are used not only, but now frequently, in electrically drivable motor vehicles such as, for example, hybrid vehicles, electric vehicles or the like in the area of a respective drive device. In addition, however, they can be used not only in the drive device of the motor vehicle, but also in other drive functions, in particular in a motor vehicle, for example window lifters, starters and / or the like.

Eine rotierende elektrische Maschine ist eine Vorrichtung, die in einem Motorbetrieb elektrische Energie in mechanische Energie, insbesondere in Bewegungsenergie in Form einer Rotation und/oder in einem Generatorbetrieb mechanische Energie in eine elektrische Energie umformt. Bei der Bewegung handelt es sich in der Regel um eine Drehbewegung, die vom Läufer gegenüber dem Ständer ausgeführt wird. Der Ständer ist im Unterschied zum Läufer in der Regel drehfest angeordnet, das heißt, bei der Drehbewegung handelt es sich um eine Drehbewegung des Läufers gegenüber dem Ständer.A rotating electrical machine is a device that converts electrical energy into mechanical energy, in particular into kinetic energy in the form of a rotation, and / or, in generator mode, converts mechanical energy into electrical energy. The movement is usually a rotary movement carried out by the rotor in relation to the stand. In contrast to the rotor, the stator is usually arranged in a rotationally fixed manner, that is, the rotary movement is a rotary movement of the rotor with respect to the stator.

Der Ständer und der Läufer sind mittels eines magnetischen Flusses verkettet, wodurch im Motorbetrieb die Kraftwirkung, nämlich das Drehmoment, erzeugt wird, die den Läufer gegenüber dem Ständer drehend antreibt. Im Generatorbetrieb kann dagegen dem Läufer zugeführte mechanische Energie in Form eines Drehmoments in elektrische Energie umgewandelt werden. Zu diesem Zweck weist zumindest der Ständer und gegebenenfalls auch der Läufer in der Regel eine magnetische Einheit auf, die ihrerseits eine von einem elektrischen Strom durchflossene Wicklung umfasst. Im Ständer oder im Läufer kann die Wicklung auch zumindest teilweise Permanentmagneten aufweisen oder zumindest durch Permanentmagneten ergänzt sein. Rotierende elektrische Maschinen der gattungsgemäßen Art sind insbesondere zum Beispiel Drehfeldmaschinen, die an ein mehrphasiges, insbesondere dreiphasiges, elektrisches Energieversorgungsnetz anschließbar sind, und zwar besonders Synchronmaschinen, vorzugsweise fremderregte Synchronmaschinen, Synchronmaschinen mit Dämpferkäfig, Asynchronmaschinen und/oder dergleichen. Dem Grunde nach kann die rotierende elektrische Maschine jedoch auch eine Gleichspannungs- beziehungsweise Gleichstrommaschine sein. Hierbei kann es sich zum Beispiel um eine Nebenschlussmaschine oder auch eine Reihenschlussmaschine handeln.The stator and the rotor are linked by means of a magnetic flux, as a result of which the force, namely the torque, is generated during motor operation, which drives the rotor to rotate with respect to the stator. In generator mode, on the other hand, mechanical energy supplied to the rotor can be converted into electrical energy in the form of torque. For this purpose, at least the stator and possibly also the rotor generally have a magnetic unit, which in turn comprises a winding through which an electric current flows. In the stator or in the rotor, the winding can also at least partially have permanent magnets or at least be supplemented by permanent magnets. Rotating electrical machines of the generic type are, for example, induction machines that can be connected to a multi-phase, especially three-phase, electrical power supply network, specifically synchronous machines, preferably separately excited synchronous machines, synchronous machines with a damper cage, asynchronous machines and / or the like. Basically, however, the rotating electrical machine can also be a DC voltage or DC machine. This can be a shunt machine or a series machine, for example.

Die rotierende elektrische Maschine kann sowohl als Innenläufer als auch als Außenläufer ausgebildet sein. Bei einem elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeug dient die rotierende elektrische Maschine häufig zum Antrieb des Kraftfahrzeugs während eines bestimmungsgemäßen Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs. Daneben kann sie jedoch auch für andere Antriebsfunktionen vorgesehen sein, beispielsweise bei einem Fensterheber, bei einer Öl- und/oder Wasserpumpe und/oder dergleichen.The rotating electrical machine can be designed both as an internal rotor and as an external rotor. In an electrically drivable motor vehicle, the rotating electrical machine is often used to drive the motor vehicle while the motor vehicle is being driven as intended. In addition, however, it can also be provided for other drive functions, for example in the case of a window lifter, an oil and / or water pump and / or the like.

In der Regel weist die rotierende elektrische Maschine eine Kühleinrichtung auf, die im bestimmungsgemäßen Betrieb dafür sorgt, dass Wärmeenergie aus der rotierenden elektrischen Maschine abgeführt werden kann. Zu diesem Zweck kann ein Kühlfluid genutzt werden, welches beispielsweise in Form eines Gases, beispielsweise Luft, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff oder dergleichen, oder auch in Form einer Flüssigkeit wie Wasser, Öl oder dergleichen zum Einsatz kommen kann. Im Bereich der rotierenden elektrischen Maschinen für Antriebsfunktionen, besonders bei elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, kommen häufig ölgekühlte rotierende elektrische Maschinen zum Einsatz, das heißt, sie umfassen eine Kühleinrichtung, die Öl als Kühlfluid beziehungsweise Kühlmittel beziehungsweise Kühlflüssigkeit nutzt. Derartige Kühleinrichtungen werden auch als „nasse“ Kühleinrichtungen bezeichnet. Bei derartigen rotierenden elektrischen Maschinen befindet sich die Kühlflüssigkeit in einem aktiven Bereich, das heißt, ein Bereich, der den Ständer, den Läufer und/oder Wickelköpfe einer jeweiligen Wicklung des Ständers beziehungsweise des Läufers und/oder im Luftspalt umfasst. Bei einer im Unterschied dazu trockenen Kühleinrichtung ist dagegen vorgesehen, dass die Kühlflüssigkeit weder im Spalt noch auf einer Oberfläche des Läufers oder der Wickelköpfe vorhanden ist.As a rule, the rotating electrical machine has a cooling device which, in normal operation, ensures that thermal energy can be dissipated from the rotating electrical machine. For this purpose, a cooling fluid can be used, which can be used, for example, in the form of a gas, for example air, carbon dioxide, nitrogen or the like, or also in the form of a liquid such as water, oil or the like. In the field of rotating electrical machines for drive functions, especially in electrically driven motor vehicles, oil-cooled rotating electrical machines are often used, that is to say they include a cooling device that uses oil as a cooling fluid or coolant or cooling liquid. Such cooling devices are also referred to as “wet” cooling devices. In such rotating electrical machines, the cooling liquid is located in an active area, the That is to say, an area which comprises the stator, the rotor and / or end windings of a respective winding of the stator or of the rotor and / or in the air gap. In contrast, in the case of a cooling device that is dry, in contrast to this, it is provided that the cooling liquid is neither present in the gap nor on a surface of the rotor or the end windings.

Kühleinrichtungen umfassen häufig Durchgangsöffnungen in einem magnetischen Rückschluss, die ständerseitig und/oder läuferseitig ausgebildet sind und die im Wesentlichen in einer Längserstreckungsrichtung, die häufig einer axialen Richtung einer Drehachse des Läufers entspricht, ausgebildet sind. Diese Durchgangsöffnungen sind vom Kühlfluid durchströmt und können dadurch Wärme aus dem Ständer beziehungsweise dem Läufer, insbesondere deren magnetischer Einheit, abführen. Häufig ist zu diesem Zweck ein geschlossener Kühlfluidkreislauf von der Kühlvorrichtung umfasst.Cooling devices often include through-openings in a magnetic yoke, which are formed on the stator side and / or on the rotor side and which are formed essentially in a longitudinal direction which often corresponds to an axial direction of an axis of rotation of the rotor. The cooling fluid flows through these passage openings and can thereby dissipate heat from the stator or the rotor, in particular their magnetic unit. For this purpose, a closed cooling fluid circuit is often included in the cooling device.

Darüber hinaus ist es bekannt, den Ständer und/oder einen Wicklungskopf des Ständers mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Öl, zu bespritzen, um eine Kühlfunktion ermöglichen zu können. Zu diesem Zweck können Kühlfluidrohre vorhanden sein, die entsprechende Öffnungen aufweisen, durch die das Kühlfluid, insbesondere Öl, in Richtung des Wicklungskopfes austreten kann. In diesem Zusammenhang offenbart zum Beispiel die EP 1 499 001 B1 , dass bei einer trockenen Kühleinrichtung Rohre für ein Kühlfluid in Nuten mit elektrischen Leitern einer Ständerwicklung luftspaltseitig angeordnet sein können. Darüber hinaus offenbart die DE 10 2018 206 401 A1 , dass die Kühlrohre eingespart werden können, wenn die Nut selbst zum Führen des Kühlfluids dient. Weiterhin offenbart die EP 3 029 807 A1 , dass ein Nutverschluss eine axiale Durchgangsöffnung zum Führen des Kühlfluids aufweisen kann. Bei den vorgenannten Konstruktionen ist jedoch vorgesehen, dass die Kühlvorrichtung als trockene Kühlvorrichtung ausgebildet ist und somit insbesondere der Luftspalt frei von Kühlfluid ist.In addition, it is known to spray the stator and / or a winding head of the stator with a cooling liquid, in particular oil, in order to enable a cooling function. For this purpose, cooling fluid tubes can be provided which have corresponding openings through which the cooling fluid, in particular oil, can exit in the direction of the end winding. In this context, for example, discloses the EP 1 499 001 B1 that with a dry cooling device tubes for a cooling fluid can be arranged in grooves with electrical conductors of a stator winding on the air gap side. In addition, the DE 10 2018 206 401 A1 that the cooling tubes can be saved if the groove itself is used to guide the cooling fluid. Furthermore, the EP 3 029 807 A1 that a slot closure can have an axial through opening for guiding the cooling fluid. In the aforementioned constructions, however, it is provided that the cooling device is designed as a dry cooling device and thus, in particular, the air gap is free of cooling fluid.

Auch wenn sich der vorgenannte Stand der Technik dem Grunde nach bewährt hat, so zeigen sich dennoch Nachteile. Insbesondere im Hinblick auf die Anwendung der rotierenden elektrischen Maschine bei einer Antriebseinrichtung eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs erweist sich die Kühlung als unzureichend, besonders im Hinblick auf hohe Drehzahlen und ein Leistung-Volumen-Verhältnis.Even if the aforementioned prior art has basically proven itself, there are still disadvantages. In particular with regard to the use of the rotating electrical machine in a drive device of an electrically drivable motor vehicle, the cooling proves to be inadequate, especially with regard to high speeds and a power-volume ratio.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße magnetische Einheit, einen gattungsgemäßen Läufer, einen gattungsgemäßen Ständer, eine gattungsgemäße rotierende elektrische Maschine sowie ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug dahingehend weiterzubilden, dass die Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine besonders bei Anwendung in einer Antriebseinrichtung des Kraftfahrzeugs, verbessert werden kann.The invention is therefore based on the object of developing a generic magnetic unit, a generic rotor, a generic stator, a generic rotating electrical machine and a generic motor vehicle in such a way that the cooling of the rotating electrical machine is improved, especially when used in a drive device of the motor vehicle can be.

Als Lösung werden mit der Erfindung eine magnetische Einheit, eine rotierende elektrische Maschine sowie ein Kraftfahrzeug gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen.As a solution, the invention proposes a magnetic unit, a rotating electrical machine and a motor vehicle according to the independent claims.

Bezüglich einer gattungsgemäßen magnetischen Einheit wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass wenigstens ein Nutverschlusselement wenigstens eine Queröffnung aufweist, die mit einem ersten Ende in die Längsöffnung mündet.With regard to a generic magnetic unit, the invention proposes in particular that at least one slot closure element has at least one transverse opening, the first end of which opens into the longitudinal opening.

Bezüglich einer gattungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass wenigstens der Ständer oder wenigstens der Läufer eine magnetische Einheit gemäß der Erfindung aufweist.With regard to a generic rotating electrical machine, the invention proposes in particular that at least the stator or at least the rotor have a magnetic unit according to the invention.

Bezüglich eines gattungsgemäßen Kraftfahrzeugs wird mit der Erfindung insbesondere vorgeschlagen, dass die rotierende elektrische Maschine gemäß der Erfindung ausgebildet ist.With regard to a generic motor vehicle, the invention proposes in particular that the rotating electrical machine be designed according to the invention.

Die Erfindung basiert unter anderem auf dem Gedanken, dass die Kühlleistung der Kühlvorrichtung besonders durch eine Ausgestaltung als „nasse“ Kühlvorrichtung verbessert werden kann. Dabei eignet sich die „nasse“ Kühlvorrichtung besonders für den Einsatz bei hohen Drehzahlen, wie sie bei Antriebseinrichtungen für elektrisch antreibbare Kraftfahrzeuge auftreten können. Dabei ermöglicht es die Erfindung, das Kühlfluid, beispielsweise ein Kühlöl, besonders in Bereiche zu führen, die einer Kühlung besonders bedürfen, weil dort im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine besonders viel Wärme anfällt, und die beim Stand der Technik nur unzureichend erfasst werden können.The invention is based, inter alia, on the idea that the cooling performance of the cooling device can be improved particularly by designing it as a “wet” cooling device. The “wet” cooling device is particularly suitable for use at high speeds, as can occur in drive devices for electrically driven motor vehicles. The invention makes it possible to guide the cooling fluid, for example a cooling oil, particularly into areas that particularly require cooling because a particularly large amount of heat is generated there during normal operation of the rotating electrical machine, and which cannot be adequately detected in the prior art .

Mit der Erfindung kann dies deutlich verbessert werden, weil die Erfindung es erlaubt, das Kühlfluid gerade spezifisch in Bereiche der magnetischen Einheit einzuführen, die im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine hinsichtlich der entstehenden Wärme besonders beaufschlagt sind. Dies sind unter anderem die elektrische Wicklung, besonders die elektrische Wicklung des Ständers sowie auch der Läufer, der besonders bei rotierenden elektrischen Maschinen, die bei großen Drehzahlen betrieben werden können sollen, besondere konstruktive Ausgestaltungen in Bezug auf eine zuverlässige und ausreichende Kühlfunktion erfordern. Gerade bei hochdrehenden Läufern von rotierenden elektrischen Maschinen, beispielsweise bei Drehzahlen von größer als 10.000 Umdrehungen pro Minute, ist ein läuferseitig geschlossenes Kühlsystem kaum oder nur mit großem konstruktivem Aufwand realisierbar. Daher eignet sich das geschlossene Kühlsystem beziehungsweise die geschlossene Kühlvorrichtung bei derartigen rotierenden elektrischen Maschinen für den Läufer eher nicht. Dagegen kann auch bei derartigen rotierenden elektrischen Maschinen mit einer „nassen“ Kühlvorrichtung eine gute und ausreichende Kühlung des Läufers erreicht werden.This can be significantly improved with the invention because the invention allows the cooling fluid to be introduced specifically into areas of the magnetic unit which are particularly exposed to the heat generated during normal operation of the rotating electrical machine. These include the electrical winding, especially the electrical winding of the stator and also the rotor, which, particularly in the case of rotating electrical machines that should be able to be operated at high speeds, require special structural designs with regard to a reliable and sufficient cooling function. Particularly in the case of high-speed rotors of rotating electrical machines, for example at speeds of greater than 10,000 revolutions per minute, a cooling system closed on the rotor side can hardly be implemented, or only with great design effort. Hence this is suitable closed cooling system or the closed cooling device in such rotating electrical machines for the rotor rather not. On the other hand, good and adequate cooling of the rotor can also be achieved with such rotating electrical machines with a “wet” cooling device.

Die Erfindung nutzt den weiteren Gedanken, dass es durch die Queröffnung möglich ist, das Kühlfluid an vorgebbaren Positionen zum Zwecke einer Kühlung freizusetzen. Dadurch können hochbeanspruchte Bereiche im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine direkt mit Kühlfluid beaufschlagt werden, sodass eine hohe Kühlleistung erreicht werden kann. Diesem Zweck dient die wenigstens eine Queröffnung des Nutverschlusselements, wodurch das Kühlfluid an thermisch besonders beanspruchte Stellen im Bereich der Nuten ausgebracht werden kann. Dadurch kann eine große Kühlleistung erreicht werden. Entsprechend ist es möglich, die Leistungsfähigkeit der rotierenden elektrischen Maschine sowie ihrer Komponenten zu vergrößern, sodass eine im Wesentlichen gleichmäßige und sehr intensive Kühlung der magnetischen Einheit und damit auch des Ständers, des Rotors und/oder der rotierenden elektrischen Maschine insgesamt erreicht werden kann. Durch die bessere Kühlung können einerseits ein größeres Drehmoment und/oder eine größere Leistung bei gleichem Bauraum und Gewicht erreicht werden oder andererseits bei gleichem Drehmoment und/oder gleicher Leistung der Bauraum und das Gewicht reduziert werden. Insgesamt ermöglicht die Erfindung eine Steigerung einer Leistungsdichte und/oder einer Drehmomentdichte der rotierenden elektrischen Maschine. Dadurch eignet sich die Erfindung besonders für Antriebseinrichtungen von elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugen, weil dort besonders Bauraum und Gewicht kritisch und/oder begrenzt sind.The invention uses the further idea that it is possible through the transverse opening to release the cooling fluid at predeterminable positions for the purpose of cooling. As a result, highly stressed areas can be acted upon directly with cooling fluid during normal operation of the rotating electrical machine, so that a high cooling capacity can be achieved. The at least one transverse opening of the slot closure element serves this purpose, as a result of which the cooling fluid can be applied to locations in the region of the slots that are particularly subject to thermal stress. As a result, a large cooling capacity can be achieved. Accordingly, it is possible to increase the performance of the rotating electrical machine and its components, so that essentially uniform and very intensive cooling of the magnetic unit and thus also of the stator, the rotor and / or the rotating electrical machine as a whole can be achieved. As a result of the better cooling, on the one hand a greater torque and / or a greater power can be achieved with the same installation space and weight or, on the other hand, the installation space and the weight can be reduced with the same torque and / or the same output. Overall, the invention enables a power density and / or a torque density of the rotating electrical machine to be increased. As a result, the invention is particularly suitable for drive devices of electrically drivable motor vehicles, because installation space and weight are particularly critical and / or limited there.

Dabei nutzt die Erfindung den weiteren Gedanken, dass das Kühlfluid mittels des Nutverschlusselements auf einfache Weise und ohne zusätzliche Komponenten zu den gewünschten, besonders thermisch beanspruchten Stellen gelangen kann. Dabei dient die Längsöffnung des Nutverschlusselements dazu, das Kühlfluid in Längserstreckungsrichtung der Nut, beispielsweise in axialer Richtung der rotierenden elektrischen Maschine, zu führen, wobei es dann durch die wenigstens eine Queröffnung an die Stelle beziehungsweise den Bereich ausgegeben werden kann beziehungsweise austreten kann, der besonders gekühlt werden soll.The invention uses the further idea that the cooling fluid can reach the desired, particularly thermally stressed points by means of the slot closure element in a simple manner and without additional components. The longitudinal opening of the slot closure element serves to guide the cooling fluid in the longitudinal direction of the slot, for example in the axial direction of the rotating electrical machine, whereby it can then be discharged through the at least one transverse opening to the point or area that is particularly should be cooled.

Das Blechpaket ist in der Regel aus einem ferromagnetischen permeablen Material gebildet, sodass es den magnetischen Fluss gut zu führen vermag. Häufig besteht das Blechpaket aus einer Mehrzahl von einzelnen, untereinander elektrisch isolierten ferromagnetischen Blechen. Jedoch kann das Blechpaket auch aus einem anderen ferromagnetischen Material gebildet sein, beispielsweise einem Ferrit, oder dergleichen. Werden Bleche verwendet, können die Bleche je nach Verwendungszweck auch als Dynamoblech, Motorenblech, Transformatorenblech oder dergleichen bezeichnet sein. Derartige Bleche sind von der Normung erfasst, beispielsweise EN10106, EN10107 oder dergleichen.The laminated core is usually made of a ferromagnetic permeable material so that it can guide the magnetic flux well. The laminated core often consists of a plurality of individual, mutually electrically insulated ferromagnetic laminations. However, the laminated core can also be formed from another ferromagnetic material, for example a ferrite or the like. If sheets are used, the sheets can also be referred to as dynamo sheets, motor sheets, transformer sheets or the like, depending on the intended use. Such sheets are covered by standardization, for example EN10106, EN10107 or the like.

Das Blechpaket bildet spaltseitig in eine Umfangsrichtung, die mit einer Rotationsrichtung des Läufers im bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine zusammenfällt und die quer zur Längserstreckungsrichtung ist, in der Regel im Wesentlichen in Längserstreckungsrichtung ausgebildete Nuten aus, die zur Aufnahme des wenigstens einen Leiters der Wicklung dienen. Durch die wenigstens eine Wicklung kann zumindest ein Teil des magnetischen Flusses bereitgestellt werden, der für den bestimmungsgemäßen Betrieb der rotierenden elektrischen Maschine erforderlich ist. Das Blechpaket bezeichnet also einen aus ferromagnetischem Material hergestellten und damit magnetisierbaren, vorzugsweise schichtweise aufgebauten, Körper. Die Aufgabe des Blechpakets besteht unter anderem darin, in Verbindung mit der wenigstens einen stromdurchflossenen Wicklung den magnetischen Fluss zu führen beziehungsweise zu bündeln.On the side of the gap, the laminated core forms in a circumferential direction which coincides with a direction of rotation of the rotor in normal operation of the rotating electrical machine and which is transverse to the direction of longitudinal extent, generally grooves which are substantially in the longitudinal direction and which serve to accommodate the at least one conductor of the winding . The at least one winding can provide at least part of the magnetic flux that is required for the intended operation of the rotating electrical machine. The laminated core thus designates a body made of ferromagnetic material and thus magnetizable, preferably built up in layers. The task of the laminated core consists, among other things, of guiding or bundling the magnetic flux in connection with the at least one current-carrying winding.

Das Nutverschlusselement dient dazu, die Nut zumindest teilweise in Richtung des Spalts zu verschließen beziehungsweise abzudecken. Dadurch ist es möglich, den wenigstens einen elektrischen Leiter in der Nut zu positionieren und vorzugsweise auch in seiner Position zu halten. Zugleich kann der wenigstens eine elektrische Leiter vor äußeren, mechanischen Einwirkungen durch das Nutverschlusselement zumindest teilweise geschützt werden. Das Nutverschlusselement kann dazu ausgebildet sein, an einem axialen Ende des Blechpakets nach einer Montage des wenigstens einen elektrischen Leiters der Wicklung eingeschoben zu werden. Darüber hinaus kann auch vorgesehen sein, dass das Nutverschlusselement radial auf die Öffnung zum Spalt hin aufgelegt und mit Nuträndern mechanisch verbunden wird, um die Nut zumindest teilweise zu verschließen. Das Nutverschlusselement kann vorzugsweise einteilig ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es möglich, das Nutverschlusselement zumindest in Längserstreckungsrichtung auch zwei- oder mehrteilig auszubilden. Vorzugsweise dient das Nutverschlusselement dazu, die luftspaltseitige Öffnung der Nut vollständig gegenüber dem Spalt zu verschließen. Das Nutverschlusselement kann aus einem elektrisch schlecht leitenden Werkstoff gebildet sein, beispielsweise einem Kunststoff, einer Keramik, einem Verbundwerkstoff und/oder dergleichen. Vorzugsweise ist das Nutverschlusselement nicht ferromagnetisch ausgebildet. Es kann jedoch - je nach Bedarf - diamagnetische oder auch paramagnetische Eigenschaften aufweisen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass das Nutverschlusselement zumindest teilweise auch ferromagnetisch ausgebildet sein kann, um beispielsweise ein Rastmoment reduzieren zu können.The groove closure element serves to close or cover the groove at least partially in the direction of the gap. This makes it possible to position the at least one electrical conductor in the groove and preferably also to hold it in its position. At the same time, the at least one electrical conductor can be at least partially protected from external mechanical influences by the slot closure element. The slot closure element can be designed to be inserted at an axial end of the laminated core after the at least one electrical conductor of the winding has been installed. In addition, it can also be provided that the slot closure element is placed radially on the opening towards the gap and mechanically connected to the groove edges in order to at least partially close the groove. The slot closure element can preferably be designed in one piece. In addition, it is possible to also design the slot closure element in two or more parts, at least in the direction of longitudinal extent. The slot closure element is preferably used to completely close the air gap-side opening of the slot with respect to the gap. The slot closure element can be formed from a material with poor electrical conductivity, for example a plastic, a ceramic, a composite material and / or the like. The slot closure element is preferably not designed to be ferromagnetic. However, it can - depending on Need - have diamagnetic or paramagnetic properties. In addition, there is the possibility that the slot closure element can also be made at least partially ferromagnetic in order, for example, to be able to reduce a detent torque.

Das Nutverschlusselement weist in Längserstreckungsrichtung der Nut eine Längsöffnung zum Führen des Kühlfluids auf. Die Längsöffnung ist vorzugsweise als Durchgangsöffnung und/oder in Umfangsrichtung geschlossen ausgebildet. Je nach Bedarf kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Längsöffnung zumindest an einer ihrer Enden in Längserstreckungsrichtung geschlossen ausgebildet ist. Die Längsöffnung ermöglicht es, an einer vorgegebenen Stelle der Öffnung das Kühlfluid zuzuführen und an einer entsprechenden weiteren Öffnung das Kühlfluid wieder abzuführen, sodass eine Kühlfluidströmung zumindest teilweise in Längserstreckungsrichtung durch die Längsöffnung möglich ist. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass zumindest eines der axialen Enden der Längsöffnung mit einer Kühlfluidquelle strömungstechnisch gekoppelt ist. Das Nutverschlusselement kann zu diesem Zweck geeignete Kopplungselemente aufweisen oder dafür ausgebildet sein, mit solchen Kopplungselementen verbunden zu werden. Eine Querschnittsfläche der Längsöffnung kann eckig und/oder rund ausgebildet sein, beispielsweise kreisförmig, oval, rechteckförmig oder dergleichen. Die weitere Öffnung kann eine Queröffnung und/oder eine gegenüberliegende Öffnung in Längserstreckungsrichtung sein.The slot closure element has a longitudinal opening for guiding the cooling fluid in the direction of longitudinal extent of the slot. The longitudinal opening is preferably designed as a through opening and / or closed in the circumferential direction. Depending on requirements, however, it can also be provided that the longitudinal opening is designed to be closed at least at one of its ends in the direction of longitudinal extent. The longitudinal opening makes it possible to supply the cooling fluid to a predetermined point of the opening and to discharge the cooling fluid again at a corresponding further opening, so that a cooling fluid flow is possible at least partially in the longitudinal direction through the longitudinal opening. For this purpose it can be provided that at least one of the axial ends of the longitudinal opening is fluidically coupled to a cooling fluid source. The slot closure element can have suitable coupling elements for this purpose or be designed to be connected to such coupling elements. A cross-sectional area of the longitudinal opening can be angular and / or round, for example circular, oval, rectangular or the like. The further opening can be a transverse opening and / or an opposite opening in the direction of longitudinal extent.

Die wenigstens eine Queröffnung mündet mit ihrem ersten Ende in die Längsöffnung. Dadurch ist die Queröffnung mit der Längsöffnung fluidtechnisch verbunden. An einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende der Queröffnung ist eine Austrittsmündung ausgebildet, aus der das Kühlfluid im bestimmungsgemäßen Betrieb austreten kann. Die Austrittsmündung ist derart ausgebildet und positioniert, dass eine vorgegebene Stelle der magnetischen Einheit mit dem Kühlfluid beaufschlagt werden kann. Dadurch kann ein gezieltes Kühlen an vorgebbaren Positionen mittels des Nutverschlusselements erreicht werden.The at least one transverse opening opens with its first end into the longitudinal opening. As a result, the transverse opening is fluidically connected to the longitudinal opening. At a second end of the transverse opening opposite the first end, an outlet opening is formed, from which the cooling fluid can exit during normal operation. The outlet opening is designed and positioned in such a way that the cooling fluid can be applied to a predetermined point on the magnetic unit. As a result, targeted cooling at predeterminable positions can be achieved by means of the slot closure element.

Natürlich braucht das Nutverschlusselement nicht nur eine einzige Queröffnung aufzuweisen. Es können mehrere Queröffnungen vorgesehen sein, die je nach Bedarf an gewünschten Positionen angeordnet sein können. Dadurch ist es möglich, eine Mehrzahl von spezifischen zu kühlenden Stellen zu erreichen.Of course, the slot closure element need not only have a single transverse opening. Several transverse openings can be provided, which can be arranged in desired positions as required. This makes it possible to reach a plurality of specific locations to be cooled.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Queröffnung am Nutverschlusselement spaltseitig angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, dass das Kühlfluid in den Spalt abgegeben werden kann, vorzugsweise derart, dass ein gegenüberliegendes Element, beispielsweise bei einem ständerseitig angeordneten Verschlusselement der Läufer, mit Kühlfluid beaufschlagt werden kann. Je nach Bedarf kann durch die Ausgestaltung der Queröffnungen das Austreten des Kühlfluids hinsichtlich einer Hauptströmrichtung bedarfsweise eingestellt werden. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Queröffnung jedoch im Wesentlichen radial ausgerichtet.According to a further development, it is proposed that the at least one transverse opening be arranged on the slot closure element on the gap side. This makes it possible for the cooling fluid to be released into the gap, preferably in such a way that cooling fluid can be applied to an opposing element, for example in the case of a closure element of the rotor arranged on the stator side. Depending on requirements, the exit of the cooling fluid can be adjusted as required with regard to a main flow direction through the design of the transverse openings. However, the at least one transverse opening is preferably oriented essentially radially.

Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Queröffnung am Nutverschlusselement nutseitig angeordnet ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Kühlfluid in Richtung der Nut, insbesondere des wenigstens einen Leiters der Wicklung, abgegeben werden kann. Dabei kann Berücksichtigung finden, dass die Nut in der Regel durch den wenigstens einen elektrischen Leiter nicht vollständig ausgefüllt ist, sodass ein Zwischenraum verbleibt, in den das durch die wenigstens eine nutseitig gerichtete Queröffnung austretende Kühlfluid geführt werden kann. Beispielsweise kann es innerhalb der Nut zu einem oder beiden stirnseitigen Enden der magnetischen Einheit, insbesondere des Blechpakets, geführt werden. Auch diese Queröffnung ist vorzugsweise in radialer Richtung ausgerichtet.According to a further development, it is proposed that the at least one transverse opening be arranged on the slot closure element on the groove side. In this way it can be achieved that the cooling fluid can be discharged in the direction of the groove, in particular of the at least one conductor of the winding. It can be taken into account that the groove is usually not completely filled by the at least one electrical conductor, so that an intermediate space remains into which the cooling fluid exiting through the at least one groove-side directed transverse opening can be guided. For example, it can be guided within the groove to one or both front ends of the magnetic unit, in particular the laminated core. This transverse opening is also preferably oriented in the radial direction.

Ferner wird vorgeschlagen, dass wenigstens eine spaltseitig am Nutverschlusselement angeordnete Queröffnung der nutseitig angeordneten Queröffnung radial gegenüberliegend ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung erlaubt es, Kraftwirkungen auf das Nutverschlusselement, die aufgrund von austretendem Kühlfluid entstehen können, zumindest teilweise zu kompensieren. Darüber hinaus erlaubt es diese Ausgestaltung, dass das Nutverschlusselement nicht nur zur nutseitigen Kühlung, sondern auch zur Kühlung des Spalts und des gegenüberliegenden Bauteils, beispielsweise des Läufers, dienen kann. Vorzugsweise liegen die beiden gegenüberliegenden Queröffnungen einander unmittelbar gegenüber. Dem Grunde nach können sie jedoch auch in Umfangsrichtung und/oder in Längserstreckungsrichtung versetzt zueinander ausgebildet sein.It is also proposed that at least one transverse opening arranged on the slot side on the slot closure element is formed radially opposite the transverse opening arranged on the groove side. This configuration makes it possible to at least partially compensate for the effects of forces on the slot closure element, which can arise due to escaping cooling fluid. In addition, this configuration allows the slot closure element to be used not only for cooling on the slot side, but also for cooling the gap and the opposite component, for example the rotor. The two opposite transverse openings are preferably located directly opposite one another. Basically, however, they can also be designed offset from one another in the circumferential direction and / or in the longitudinal direction.

Vorzugsweise sind mehrere Queröffnungen in Längserstreckungsrichtung beabstandet voneinander ausgebildet. Die Queröffnungen können äquidistant zueinander ausgebildet sein. Darüber hinaus können die Queröffnungen jedoch auch in unterschiedlichen Abständen zueinander ausgebildet sein, beispielsweise um strömungsdynamische Prozesse und/oder spezifische Kühlungsanforderungen besser berücksichtigen zu können.A plurality of transverse openings are preferably formed at a distance from one another in the direction of longitudinal extent. The transverse openings can be formed equidistant from one another. In addition, the transverse openings can, however, also be formed at different distances from one another, for example in order to be able to better take into account flow-dynamic processes and / or specific cooling requirements.

Die Queröffnungen können im Wesentlichen mit einer gleichen Querschnittsfläche ausgebildet sein. Die Querschnittsfläche kann dem Grunde nach wie die der Längsöffnung ausgebildet sein. Sie kann jedoch auch hiervon abweichen. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, dass die Queröffnungen voneinander abweichende Querschnittsflächen aufweisen können, die abhängig von dem jeweils zu kühlenden Bereich und dessen konstruktiver Ausgestaltung gewählt sein können.The transverse openings can be formed with essentially the same cross-sectional area. The cross-sectional area can be based on the reason be designed like that of the longitudinal opening. However, it can also deviate from this. In addition, there is of course the possibility that the transverse openings can have cross-sectional areas which differ from one another and which can be selected as a function of the respective area to be cooled and its structural design.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass das Nutverschlusselement zumindest an einem axialen Verschlusselementende einen über ein axiales Nutende hinausragenden Endbereich aufweist, wobei die wenigstens eine Queröffnung im Endbereich angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass auch ein Bereich mit Kühlfluid beaufschlagt werden kann, der sich in Längserstreckungsrichtung an die Nut anschließt. Dies kann zum Beispiel eine Stirnseite des Blechpakets und/oder dergleichen sein.In addition, it is proposed that the slot closure element have, at least at one axial closure element end, an end region protruding beyond an axial slot end, the at least one transverse opening being arranged in the end region. This configuration has the advantage that cooling fluid can also be applied to an area which adjoins the groove in the longitudinal direction. This can be, for example, an end face of the laminated core and / or the like.

Besonders vorteilhaft ist die wenigstens eine Queröffnung einem Wicklungskopf der Wicklung gegenüberliegend angeordnet. Dadurch kann mit dem Nutverschlusselement zugleich auch der Wicklungskopf zumindest teilweise mit dem Kühlfluid beaufschlagt werden. Dadurch kann eine Kühlung des Wicklungskopfes weiter verbessert werden.The at least one transverse opening is particularly advantageously arranged opposite one end of the winding of the winding. As a result, at the same time as the slot closure element, the end winding can also have the cooling fluid acted upon it at least partially. As a result, cooling of the end winding can be further improved.

Es wird ferner vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Queröffnung ein zweites als Austrittsmündung ausgebildetes Ende aufweist, welches als Zerstäubungsdüse und/oder als Diffusor ausgebildet ist. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Kühlwirkung an einer jeweiligen zu kühlenden Stelle beziehungsweise an einem jeweiligen zu kühlenden Bereich spezifisch anzupassen.It is further proposed that the at least one transverse opening has a second end designed as an outlet opening which is designed as an atomizing nozzle and / or as a diffuser. This makes it possible to specifically adapt the cooling effect to a respective point to be cooled or to a respective area to be cooled.

Die für die erfindungsgemäße magnetische Einheit angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen auch für die mit der erfindungsgemäßen magnetischen Einheit ausgerüstete rotierende elektrische Maschine, deren Ständer und/oder deren Läufer sowie dem mit der erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine ausgerüsteten Kraftfahrzeug und umgekehrt.The advantages and effects specified for the magnetic unit according to the invention also apply equally to the rotating electrical machine equipped with the magnetic unit according to the invention, its stator and / or its rotor and the motor vehicle equipped with the rotating electrical machine according to the invention and vice versa.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger vehicle or truck, or as a passenger bus or motorcycle.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments.

Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 in einer schematischen Seitenansicht ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die eine Synchronmaschine umfasst;
2 in einer schematisch perspektivischen Ansicht auf eine Stirnseite die Synchronmaschine gemäß 1;
3 eine vergrößerte schematische Darstellung eines Bereichs aus 2;
4 eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der Stirnseite der Synchronmaschine gemäß 2;
5 eine schematische Schnittansicht eines Nutverschlusses der Synchronmaschine gemäß 2;
6 in einer schematisch perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt des Nutverschlusses gemäß 5;
7 eine schematische Darstellung wie 5 bei Beaufschlagung mit einem Kühlöl; und
8 eine schematische Darstellung wie 6 bei Beaufschlagung mit dem Kühlöl.

Exemplary embodiments of the invention are described below. This shows:

1 in a schematic side view an electrically drivable motor vehicle with an electric drive device which comprises a synchronous machine;
2 in a schematic perspective view of an end face, the synchronous machine according to FIG 1 ;
3 an enlarged schematic illustration of a region 2 ;
4th a schematic plan view of a section of the end face of the synchronous machine according to FIG 2 ;
5 a schematic sectional view of a slot closure of the synchronous machine according to FIG 2 ;
6th in a schematic perspective view a section of the slot closure according to FIG 5 ;
7th a schematic representation of how 5 when exposed to a cooling oil; and
8th a schematic representation of how 6th when the cooling oil is applied.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and that further develop the invention in each case also independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference symbols denote functionally identical elements.

1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht ein elektrisch antreibbares Kraftfahrzeug, welches hier als Elektrofahrzeug 50 ausgebildet ist. Das Elektrofahrzeug 50 weist eine elektrische Antriebseinrichtung 52 auf, die als rotierende elektrische Maschine eine Synchronmaschine 10 zum Antreiben des Elektrofahrzeugs 50 in einem bestimmungsgemäßen Fahrbetrieb umfasst. Die elektrische Antriebseinrichtung 52 ist ferner über einen Wechselrichter 56 als Energiewandler an eine Hochvoltbatterie 54 angeschlossen, die der elektrischen Energieversorgung der Antriebseinrichtung 52 dient. 1 shows a schematic side view of an electrically drivable motor vehicle, which here as an electric vehicle 50 is trained. The electric vehicle 50 has an electric drive device 52 on that as a rotating electrical machine a synchronous machine 10 for driving the electric vehicle 50 in an intended driving operation. The electric drive device 52 is also via an inverter 56 as an energy converter to a high-voltage battery 54 connected to the electrical power supply of the drive device 52 serves.

2 zeigt eine schematisch-perspektivische Ansicht auf eine Stirnseite der Synchronmaschine 10. Zu erkennen ist, dass die Synchronmaschine 10 einen Ständer 16 aufweist, der eine nicht bezeichnete Durchgangsöffnung umfasst, in der ein gegenüber dem Ständer 16 drehbar gelagerter Läufer 14 positioniert ist. Der Ständer 16 ist vom Läufer 14 durch einen Spalt 20 beabstandet. Der Läufer 14 umfasst eine Läuferwelle 42, an der nicht bezeichnete Permanentmagnete und ein ebenfalls nicht bezeichneter magnetischer Rückschluss angeordnet sind. Die Funktion der Synchronmaschine 10 sowie insbesondere des Läufers 14 im Allgemeinen ist dem Fachmann bekannt, weshalb von einer detaillierten Darstellung vorliegend abgesehen und diesbezüglich auf die entsprechende Fachliteratur verwiesen wird. 2 shows a schematic perspective view of an end face of the synchronous machine 10 . It can be seen that the synchronous machine 10 a stand 16 having, which comprises a non-designated through opening, in which an opposite to the stand 16 rotatably mounted rotor 14th is positioned. The stand 16 is from the runner 14th through a gap 20th spaced. Of the runner 14th includes a rotor shaft 42 , on which permanent magnets (not designated) and a magnetic yoke (also not designated) are arranged. The function of the synchronous machine 10 and especially the runner 14th In general, the person skilled in the art is aware of why a detailed description is not given here and reference is made in this regard to the corresponding specialist literature.

Der Ständer 16 umfasst eine magnetische Einheit 12, die eine nicht dargestellte Wicklung umfasst, die wenigstens einen elektrischen Leiter aufweist. Weder die Wicklung noch der elektrische Leiter sind der Übersichtlichkeit halber in der Fig. dargestellt. Die magnetische Einheit 12 umfasst ferner ein Blechpaket 18, welches in einer Umfangsrichtung 22 nebeneinander angeordnete und zum Spalt 20 hin offene Nuten 24 zur Aufnahme des wenigstens einen elektrischen Leiters aufweist.The stand 16 includes a magnetic unit 12th , which comprises a winding, not shown, which has at least one electrical conductor. Neither the winding nor the electrical conductor are shown in the figure for the sake of clarity. The magnetic unit 12th also includes a laminated core 18th , which in a circumferential direction 22nd side by side and to the gap 20th open grooves 24 for receiving the at least one electrical conductor.

Darüber hinaus ist aus 2 ersichtlich, dass jede der Nuten 24 mit einem jeweiligen Nutverschlusselement als Nutverschluss 26 in Richtung des Spalts 20 verschlossen ist. Der Nutverschluss 26 weist eine innerhalb des Nutverschlusses 26 in einer Längserstreckungsrichtung 28 der Nut 24 ausgebildete Längsöffnung 30 zum Führen eines Kühlöls 34 als Kühlfluid auf. Die Längsöffnung 30 ist vorliegend als Durchgangsöffnung ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Längserstreckungsrichtung 28 im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse der Läuferwelle 42. Bei alternativen Ausgestaltungen kann dies auch abweichen, beispielsweise bei geschrägt ausgebildeten Nuten oder dergleichen.In addition, is off 2 can be seen that each of the grooves 24 with a respective slot closure element as slot closure 26th towards the gap 20th is locked. The groove lock 26th has one inside the slot seal 26th in a longitudinal direction 28 the groove 24 formed longitudinal opening 30th for guiding a cooling oil 34 as a cooling fluid. The longitudinal opening 30th is in the present case designed as a through opening. In this embodiment, the longitudinal direction is 28 essentially parallel to an axis of rotation of the rotor shaft 42 . In the case of alternative configurations, this can also differ, for example in the case of inclined grooves or the like.

In 3 ist eine vergrößerte schematische Darstellung eines Bereichs aus 2 dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass der Nutverschluss 26 an einem axialen Nutverschlussende einen über ein axiales Nutende hinausragenden Endbereich 38 aufweist. Dies ist an den beiden gegenüberliegenden stirnseitigen Enden des Ständers 16 beziehungsweise der magnetischen Einheit 12 vorgesehen.In 3 FIG. 14 is an enlarged schematic illustration of a portion of FIG 2 shown. It can be seen from this that the slot seal 26th at an axial slot closure end an end region protruding beyond an axial slot end 38 having. This is at the two opposite end faces of the stand 16 or the magnetic unit 12th intended.

4 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der Stirnseite der Synchronmaschine 10 gemäß 2. Zu erkennen ist, dass die Nuten 24 durch die Nutverschlüsse 26 in Richtung Spalt 20 verschlossen sind. Ferner ist ersichtlich, dass die Nutverschlüsse 26 die Längsöffnungen 30 aufweisen, durch die im bestimmungsgemäßen Betrieb der Synchronmaschine 10 Kühlöl 34 als Kühlfluid strömt. 4th shows a schematic plan view of a section of the end face of the synchronous machine 10 according to 2 . It can be seen that the grooves 24 through the slot locks 26th towards the gap 20th are locked. It can also be seen that the slot seals 26th the longitudinal openings 30th due to the normal operation of the synchronous machine 10 Cooling oil 34 flows as a cooling fluid.

5 zeigt in einer schematischen Schnittansicht exemplarisch einen der Nutverschlüsse 26 der Synchronmaschine 10 gemäß 2. Aus 5 ist ersichtlich, dass der Nutverschluss 26 in dieser Schnittposition zwei Queröffnungen 32 aufweist, die mit einem jeweiligen ersten Ende 36 in die Längsöffnung 30 münden. Eine der beiden Queröffnungen 32 ist spaltseitig am Nutverschluss 26 einer nutseitig ausgebildeten Queröffnung 32 radial gegenüberliegend ausgebildet. Dadurch kann im bestimmungsgemäßen Betrieb der Synchronmaschine 10 das Kühlöl 34 sowohl in den Spalt 20 in Richtung des Läufers 14 als auch in Richtung der Wicklung des Ständers 16 beziehungsweise der magnetischen Einheit 12 abgegeben werden. Dies ist 7 schematisch dargestellt. 5 shows an example of one of the slot seals in a schematic sectional view 26th the synchronous machine 10 according to 2 . the end 5 it can be seen that the slot lock 26th two transverse openings in this cutting position 32 having, with a respective first end 36 into the longitudinal opening 30th flow out. One of the two transverse openings 32 is on the gap side on the slot closure 26th a transverse opening formed on the groove side 32 formed radially opposite. As a result, in normal operation of the synchronous machine 10 the cooling oil 34 both in the gap 20th towards the runner 14th as well as in the direction of the winding of the stator 16 or the magnetic unit 12th be delivered. This is 7th shown schematically.

Zu diesem Zweck umfasst die jeweilige Queröffnung 32 ein erstes Ende 36 und ein zweites Ende 40. Das zweite Ende 40 ist als Austrittsmündung für das Kühlöl 34 ausgebildet. Es kann beispielsweise als Zerstäubungsdüse und/oder als Diffusor ausgebildet sein.For this purpose, the respective transverse opening comprises 32 a first ending 36 and a second end 40 . The second ending 40 is as the outlet port for the cooling oil 34 educated. It can for example be designed as an atomizing nozzle and / or as a diffuser.

6 zeigt in einer schematisch-perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt des Nutverschlusses 26 gemäß 5. Zu erkennen ist, dass sowohl mehrere nutseitig ausgebildete Queröffnungen 32 als auch mehrere spaltseitig ausgebildete Queröffnungen 32 in Längserstreckungsrichtung 28 beabstandet voneinander ausgebildet sind. Vorliegend ist ein äquidistanter Abstand zwischen in Längserstreckungsrichtung 28 benachbart ausgebildeten Queröffnungen 32 vorgesehen. In alternativen Ausgestaltungen kann hier jedoch auch eine andere Beabstandung gewählt sein. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung wie 6 die Situation, wenn der Nutverschluss 26 im bestimmungsgemäßen Betrieb der Synchronmaschine 10 mit Kühlöl 34 beaufschlagt ist. 6th shows in a schematic perspective view a section of the slot closure 26th according to 5 . It can be seen that both a plurality of transverse openings formed on the groove side 32 as well as several transverse openings formed on the gap side 32 in the longitudinal direction 28 are formed spaced from each other. There is an equidistant distance between in the longitudinal direction 28 adjacent formed transverse openings 32 intended. In alternative configurations, however, a different spacing can also be selected here. 8th shows in a schematic representation how 6th the situation when the slot lock 26th in normal operation of the synchronous machine 10 with cooling oil 34 is applied.

Aus 3 ist ferner ersichtlich, dass der Nutverschluss 26 im Endbereich 38 auch Queröffnungen 32 aufweist, mit denen das Kühlöl 34 auf einen nicht dargestellten Wicklungskopf der Wicklung gespritzt werden kann.the end 3 it can also be seen that the slot lock 26th in the end area 38 also transverse openings 32 has with which the cooling oil 34 can be sprayed onto a winding head, not shown, of the winding.

Zumindest der erfindungsgemäße Nutverschluss 26 kann mittels unterschiedlicher Herstellverfahren hergestellt werden, beispielsweise mittels eines additiven Herstellverfahrens, beispielsweise durch schichtweises Drucken von Material, aus Laminationen und/oder dergleichen. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, das erfindungsgemäße Nutverschlusselement durch Strangpressen oder ein vergleichbares Verfahren herzustellen und die Queröffnungen anschließend mittels Bohren in das Nutverschlusselement einzubringen.At least the slot closure according to the invention 26th can be produced by means of different manufacturing processes, for example by means of an additive manufacturing process, for example by printing material in layers, from laminations and / or the like. In addition, there is of course the possibility of producing the slot closure element according to the invention by extrusion or a comparable method and then making the transverse openings in the slot closure element by means of drilling.

Die Erfindung ermöglicht es somit, die Vorteile, die die Nutzung von Nutverschlusselementen bietet, mit denen einer Kühlungsvorrichtung zu kombinieren. Besonders vorteilhaft lässt sich die Erfindung deshalb mit „nassen“ Kühlvorrichtungen anwenden.The invention thus makes it possible to combine the advantages offered by the use of slot closure elements with those of a cooling device. The invention can therefore be used particularly advantageously with “wet” cooling devices.

Insgesamt kann eine gute Kühlung der rotierenden elektrischen Maschine besonders bei großen Drehzahlen erreicht werden. Insbesondere kann eine Läuferaußenoberfläche besonders innerhalb des Spalts sowie auch eine gute Kühlung der Ständerwicklung erreicht werden, und zwar dadurch, dass entlang der axialen Erstreckung des Läufers das Kühlfluid in die Nuten und/oder den Spalt eingespritzt werden kann. Dadurch kann eine gleichmäßige und sehr intensive Kühlung erreicht werden.Overall, good cooling of the rotating electrical machine can be achieved, especially in the case of large Speeds can be achieved. In particular, an outer rotor surface, especially within the gap, as well as good cooling of the stator winding can be achieved by the fact that the cooling fluid can be injected into the slots and / or the gap along the axial extent of the rotor. This enables even and very intensive cooling to be achieved.

Die Ausführungsbeispiele dienen ausschließlich der Erläuterung der Erfindung und sollen diese nicht beschränken.The exemplary embodiments serve exclusively to explain the invention and are not intended to restrict it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

EP 1499001 B1 [0008]
DE 102018206401 A1 [0008]
EP 3029807 A1 [0008]

Claims

Magnetic unit (12) for a rotor (14) and / or a stator (16) of a rotating electrical machine (10) having a gap (20) between the rotor (14) and the stator (16), with: - a winding which has at least one electrical conductor, - a laminated core (18) which has grooves (24) which are arranged next to one another in a circumferential direction (22) of the laminated core (18) and which are open towards the gap (20) for receiving the at least one electrical conductor, and at least one slot closure element (26) for closing the gap side of a respective slot (24) having the at least one electrical conductor, the slot closure element (26) being formed within the slot closure element (26) in a longitudinal direction (28) of the groove (24) Has a longitudinal opening (30) for guiding a cooling fluid (34), characterized in that at least one slot closure element (26) has at least one transverse opening (32), which with a first end (3rd 6) opens into the longitudinal opening (30).

Magnetic unit after Claim 1 , characterized in that the at least one transverse opening (32) is arranged on the slot closure element (26) on the gap side.

Magnetic unit according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one transverse opening (32) is formed on the groove closure element (26) on the groove side.

Magnetic unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least one transverse opening (32) arranged on the gap side on the slot closure element (26) is formed radially opposite the transverse opening (32) formed on the groove side.

Magnetic unit according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of transverse openings (32) are formed at a distance from one another in the direction of longitudinal extension (28).

Magnetic unit according to one of the preceding claims, characterized in that the slot closure element (26) has at least at one axial closure element end an end region (38) protruding beyond an axial slot end, the at least one transverse opening (32) being arranged in the end region (38).

Magnetic unit after Claim 6 , characterized in that the at least one transverse opening (32) is arranged opposite one end of the winding of the winding.

Magnetic unit according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one transverse opening (32) has a second end (40) designed as an outlet opening which is designed as an atomizing nozzle and / or as a diffuser.

Rotating electrical machine (10), with a stator (16) and a rotor (14) rotatably mounted opposite the stator (16), the stator (16) being spaced from the rotor (14) by a gap (20), thereby characterized in that at least the stator (16) or at least the rotor (14) has a magnetic unit (12) according to one of the preceding claims.

Motor vehicle with a rotating electrical machine (10), characterized in that the rotating electrical machine (10) after Claim 9 is trained.