DE102023107406A1 - STATOR FOR ELECTRIC MACHINE, ELECTRIC MACHINE AND MOTOR VEHICLE WITH THE ELECTRIC MACHINE - Google Patents
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Abstract
Bereitgestellt wird ein Stator (1) für eine elektrische Maschine (10) eines Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest eine Wicklung (3, 4), die jeweils aus Windungen eines elektrisch leitenden Drahts ausgebildet ist und einen Wickelkopf (4) aufweist. Zumindest ein Windungsabschnitt (5-1) der Windungen, der zumindest einen Teil des Wickelkopfs (4) ausbildet, weist zumindest einen Kühldurchgang (6-1, 6-2, 6-3) auf.A stator (1) is provided for an electric machine (10) of a motor vehicle, comprising at least one winding (3, 4), each of which is formed from turns of an electrically conductive wire and has a winding head (4). At least one winding section (5-1) of the windings, which forms at least a part of the winding head (4), has at least one cooling passage (6-1, 6-2, 6-3).
Description
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs, eine elektrische Maschine, die den Stator umfasst, und/oder ein Kraftfahrzeug, das die elektrische Maschine umfasst.The present disclosure relates to a stator for an electric machine of a motor vehicle, an electric machine comprising the stator, and/or a motor vehicle comprising the electric machine.
Eine elektrische Maschine (ein Motor und/oder ein Generator) besteht üblicherweise aus einem Stator und einem Rotor. Der Stator ist der Teil, der sich nicht bewegt und der Rotor der Teil, der sich dreht. In den meisten Wechselstrommaschinen (Synchronmaschine, Asynchronmaschine, Reluktanzmotor, usw.) befinden sich im Stator Wicklungen, welche ein sich rotierendes magnetisches Feld erzeugen. Diese Wicklungen bestehen meistens aus einem Kupferdraht, der üblicherweise entweder rechteckig, mit abgerundeten Ecken, oder komplett rund ist. Oft werden sogenannte Haarnadelwicklungen (auch: Hair-Pin-Wicklung), Endloswicklungen oder Wellenwicklungen benutzt. Die Wicklungen umfassen Windungen, die auf mehreren Ebenen eng nebeneinander angeordnet sind und ferner durchgehend einen konstanten Querschnitt und eine gleiche Form aufweisen.An electrical machine (a motor and/or a generator) usually consists of a stator and a rotor. The stator is the part that does not move and the rotor is the part that rotates. In most AC machines (synchronous machine, asynchronous machine, reluctance motor, etc.) there are windings in the stator that generate a rotating magnetic field. These windings usually consist of a copper wire that is usually either rectangular, with rounded corners, or completely round. So-called hairpin windings, endless windings or wave windings are often used. The windings comprise turns that are arranged close to one another on several levels and also have a constant cross-section and the same shape throughout.
Beispielsweise geht man bei der Fertigung der Haarnadel-Wicklungen üblicherweise wie folgt vor: Man formt die Metallstäbe in eine U-Form und schiebt sie dann derart durch den Stator, dass die beiden Enden an jeweils gegenüberliegenden Seiten vom Stator angeordnet sind. Dann werden die überstehenden Enden der Metallstäbe so hingebogen, dass sie wieder verbunden sind, und werden anschließend zusammengeschweißt.For example, the usual way to make hairpin windings is to form the metal rods into a U-shape and then push them through the stator so that the two ends are on opposite sides of the stator. The protruding ends of the metal rods are then bent back together and welded together.
Insgesamt wird der überstehende Teil der Windungen Wickelkopf und der innere Teil aktiver Teil genannt. Der Wickelkopf ist kein Teil, der für die Funktion der elektrischen Maschine nötig ist oder zur Leistung beiträgt, sondern ist eher ein Nebenprodukt, das bei der Fertigung entsteht. Im Idealfall ist dieser daher möglichst klein ausgebildet.Overall, the protruding part of the windings is called the winding head and the inner part is called the active part. The winding head is not a part that is necessary for the function of the electrical machine or contributes to the performance, but rather is a by-product that is created during production. Ideally, it is therefore as small as possible.
Als Kühlung für die elektrische Maschine ist z. B. bekannt, ein Fluid bzw. ein Medium, z. B. ein Öl, zu verwenden. Dieses Fluid kühlt die elektrische Maschine zum einen direkt im Stator selbst, und zum anderen wird zusätzlich noch vom Stator aus, durch kleine Löcher Öl auf den Wickelkopf gesprüht, wobei dies entweder nur von außen nach innen geschehen kann oder auch kombiniert von mehreren Seiten.One known way of cooling an electrical machine is to use a fluid or medium, such as oil. This fluid cools the electrical machine directly in the stator itself, and oil is also sprayed onto the winding head through small holes from the stator, whereby this can either happen from the outside to the inside or in combination from several sides.
Eine derartige Fluidkühlung oder auch andere bekannte Kühlungstechniken können jedoch für einige Auslegungen elektrischer Maschinen unzureichend sein, z. B. für elektrischen Maschinen, an deren Wickelkopfbereichen z. B. etwa 30% mehr Wärme abgeführt werden muss als bei üblichen elektrischen Maschinen.However, such fluid cooling or other known cooling techniques may be inadequate for some designs of electrical machines, e.g. for electrical machines in which approximately 30% more heat must be dissipated in the winding head areas than in conventional electrical machines.
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Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, eine Vorrichtung anzugeben, die jeweils geeignet sind, den Stand der Technik zu bereichern.Against the background of this prior art, the object of the present disclosure is to provide a device which is each suitable for enriching the prior art.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die nebengeordneten Ansprüche und die Unteransprüche haben jeweils optionale Weiterbildungen der Offenbarung zum Inhalt.The problem is solved by the features of the independent claims. The subordinate claims and the dependent claims each contain optional further developments of the disclosure.
Danach wird die Aufgabe durch einen Stator für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs gelöst.The task is then solved by a stator for an electrical machine of a motor vehicle.
Der Stator umfasst zumindest eine Wicklung, die jeweils aus Windungen eines elektrisch leitenden Drahts ausgebildet ist und einen Wickelkopf aufweist.The stator comprises at least one winding, each of which is formed from turns of an electrically conductive wire and has a winding head.
Zumindest ein Windungsabschnitt der Windungen, der zumindest einen Teil des Wickelkopfs ausbildet, weist zumindest einen Kühldurchgang auf.At least one winding section of the windings, which forms at least a part of the winding head, has at least one cooling passage.
Die zumindest eine Wicklung kann einen aktiven Teil aufweisen. Der aktive Teil kann ausgestaltet sein, um einen Rotor der elektrischen Maschine (z. B. radial) zu umgeben und/oder ein magnetisches Feld zum Antreiben (bzw. Rotieren) des Rotors zu erzeugen. Der Wickelkopf kann an (z. B. in Richtung einer Rotationsachse des Rotors und/oder in Längsrichtung des Stators) äußeren Enden des aktiven Teils ausgebildet sein. Der aktive Teil kann einen (z. B. in Richtung der Rotationsachse des Rotors und/oder in Längsrichtung des Stators) inneren Teil des Stators und der Wickelkopf kann einen äußeren Teil des Stators darstellen.The at least one winding can have an active part. The active part can be designed to surround a rotor of the electrical machine (e.g. radially) and/or to generate a magnetic field for driving (or rotating) the rotor. The winding head can be formed at outer ends of the active part (e.g. in the direction of a rotation axis of the rotor and/or in the longitudinal direction of the stator). The active part can be an inner part of the stator (e.g. in the direction of the rotation axis of the rotor and/or in the longitudinal direction of the stator) and the winding head can be an outer part of the stator.
Der oben beschriebene Stator bietet eine Reihe von Vorteilen. Unter anderem bietet der Stator eine verbesserte Kühlung, da die Oberfläche und damit die Kühlfläche des Wickelkopfs durch den zumindest einen Kühldurchgang vergrößert ist. Ferner lässt sich ein Kühlfluid auf vorteilhafte Weise besser im bzw. am Wickelkopf verteilen, wodurch der Kühleffekt verstärkt wird. Zusätzlich lässt sich vorteilhafterweise Material am Wickelkopf einsparen.The stator described above offers a number of advantages. Among other things, the stator offers improved cooling, since the surface and thus the cooling area of the winding head is increased by the at least one cooling passage. Furthermore, a cooling fluid can be distributed better in or on the winding head, which increases the cooling effect. In addition, material can be saved on the winding head.
Im Gegensatz dazu erfolgt die Kühlung bei bekannten Statoren an den Oberflächen der Windungspakete (auch: Leiterpakete), da die Windungen (bzw. der elektrisch leitende Draht) so dicht nebeneinander angeordnet sind, dass das Kühlfluid nicht in das Innere des Windungspakets vordringen kann. Dadurch wird ein wesentlich schlechterer Kühleffekt erzielt als möglich ist.In contrast, cooling in known stators takes place on the surfaces of the winding packs (also: conductor packs), because the windings (or the electrically conductive wire) are arranged so close to one another that the cooling fluid cannot penetrate into the interior of the winding pack. This results in a much poorer cooling effect than is possible.
Nachfolgend werden mögliche Weiterbildungen der oben beschriebenen Vorrichtung im Detail erläutert.Possible further developments of the device described above are explained in detail below.
Der zumindest eine Kühldurchgang kann mehrere in Verlaufsrichtung des zumindest einen Windungsabschnitts beabstandete Kühldurchgänge umfassen.The at least one cooling passage may comprise a plurality of cooling passages spaced apart in the direction of the at least one winding section.
Zumindest ein Teil der mehreren Kühldurchgänge kann unterschiedliche Formen und/oder Querschnittsgrößen aufweisen.At least some of the plurality of cooling passages may have different shapes and/or cross-sectional sizes.
Der elektrisch leitende Draht kann einen plattenförmigen Verlauf (und/oder eine rechteckige Querschnittsform) aufweisen. Der zumindest eine Kühldurchgang kann sich in Höhenrichtung des elektrisch leitenden Drahts und/oder des zumindest einen Windungsabschnitts erstrecken.The electrically conductive wire can have a plate-shaped course (and/or a rectangular cross-sectional shape). The at least one cooling passage can extend in the height direction of the electrically conductive wire and/or the at least one winding section.
Der Wickelkopf kann (zumindest teilweise) aus hintereinander angeordneten Windungsabschnitten von mehreren der Windungen ausgebildet sein. Die Windungsabschnitte können hintereinander angeordnete Kühldurchgänge zur Ausbildung eines Kühlkanals aufweisen. Dadurch kann der Wickelkopf bzw. das Windungspaket auf vorteilhafte Wese auch von innen gekühlt werden, wodurch z. B. mehr Kontrolle über einen Kühlfluidfluss erreichbar ist und/oder der Stator gleichmäßiger gekühlt wird.The winding head can be formed (at least partially) from winding sections of several of the windings arranged one behind the other. The winding sections can have cooling passages arranged one behind the other to form a cooling channel. This means that the winding head or the winding package can also be cooled from the inside in an advantageous manner, which, for example, allows more control over the flow of cooling fluid and/or the stator is cooled more evenly.
Der Stator kann eine Fluidkühlung umfassen. Der zumindest eine Kühldurchgang kann als Teil der Fluidkühlung und/oder zur Führung eines Kühlfluides ausgeführt sein. Das Kühlfluid kann ein Öl umfassen.The stator may comprise fluid cooling. The at least one cooling passage may be designed as part of the fluid cooling and/or for guiding a cooling fluid. The cooling fluid may comprise an oil.
Die zumindest eine Wicklung kann als Haarnadel-Wicklung ausgeführt sein.The at least one winding can be designed as a hairpin winding.
Der elektrisch leitende Draht kann eine sich in Verlaufsrichtung veränderte Querschnittsgröße und/oder Querschnittsform aufweisen. Auf vorteilhafte Weise kann der Stator hinsichtlich verschiedener möglicher Faktoren verbessert sein, z. B. hinsichtlich einer Verringerung von Leistungsverlusten (z. B. AC-Verluste, DC-Verluste), eines verringerten Materialverbrauchs und/oder eines verbesserten Kühleffekts.The electrically conductive wire can have a cross-sectional size and/or cross-sectional shape that changes in the direction of its extension. The stator can advantageously be improved with regard to various possible factors, e.g. with regard to a reduction in power losses (e.g. AC losses, DC losses), a reduced material consumption and/or an improved cooling effect.
Ein erster Windungsabschnitt des elektrisch leitenden Drahts, der den aktiven Teil zumindest abschnittsweise ausbildet, kann eine andere Querschnittsgröße und/oder Querschnittsform aufweisen als ein zweiter Windungsabschnitt des elektrisch leitenden Drahts, der den Wickelkopf zumindest abschnittsweise ausbildet. Der zumindest eine Windungsabschnitt kann z. B. den zweiten Windungsabschnitt umfassen oder dem zweiten Windungsabschnitt entsprechen.A first winding section of the electrically conductive wire, which forms the active part at least in sections, can have a different cross-sectional size and/or cross-sectional shape than a second winding section of the electrically conductive wire, which forms the winding head at least in sections. The at least one winding section can, for example, comprise the second winding section or correspond to the second winding section.
Der zweite Windungsabschnitt kann eine kleinere Querschnittgröße aufweisen als der erste Windungsabschnitt. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise am Wickelkopf und damit im Bereich, der für die Funktion des Stators (bzw. der elektrischen Maschine) weniger relevant ist, Material eingespart werden.The second winding section can have a smaller cross-sectional size than the first winding section. This advantageously allows material to be saved on the winding head and thus in the area that is less relevant for the function of the stator (or the electrical machine).
Der zweite Windungsabschnitt kann eine größere Querschnittgröße aufweisen als der erste Windungsabschnitt. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise eine größere Oberfläche am Wickelkopf zur verbesserten Kühlung bereitgestellt werden, die z. B. mit einem Kühlfluid bespritzt werden kann und so die Kühlwirkung verbessert wird. The second winding section can have a larger cross-sectional size than the first winding section. This advantageously makes it possible to provide a larger surface on the winding head for improved cooling, which can be sprayed with a cooling fluid, for example, thus improving the cooling effect.
Der erste Windungsabschnitt kann eine mehreckige Querschnittsform und der zweite Windungsabschnitt kann eine gerundete Querschnittsform aufweisen, wobei optional eine Querschnittsgröße des ersten Windungsabschnitts und eine Querschnittsgröße des zweiten Windungsabschnitts gleich ist. Dadurch kann auf vorteilhafte Weise eine höhere Fülldichte des aktiven Teils und gleichzeitig eine verbesserte Kühlwirkung am Wickelkopf erreicht werden, wobei z. B. Kühlfluid besser durch verschiedene Schichten des Wickelkopfs gelangen kann.The first winding section can have a polygonal cross-sectional shape and the second winding section can have a rounded cross-sectional shape, wherein optionally a cross-sectional size of the first winding section and a cross-sectional size of the second winding section are the same. This advantageously makes it possible to achieve a higher filling density of the active part and at the same time an improved cooling effect on the winding head, wherein, for example, cooling fluid can better pass through different layers of the winding head.
Der erste Windungsabschnitt kann eine rechteckige Querschnittsform und der zweite Windungsabschnitt kann eine kreisförmige (oder ovale) Querschnittsform aufweisen.The first winding portion may have a rectangular cross-sectional shape and the second winding portion may have a circular (or oval) cross-sectional shape.
Die Querschnittsgröße und die Querschnittsform des ersten Windungsabschnitts können entlang des gesamten ersten Windungsabschnitts konstant sein. Die Querschnittsgröße und die Querschnittsform des zweiten Windungsabschnitts können entlang des gesamten zweiten Windungsabschnitts konstant sein.The cross-sectional size and the cross-sectional shape of the first winding section can be constant along the entire first winding section. The cross-sectional size and the cross-sectional shape of the second winding section can be constant along the entire second winding section.
Der erste Windungsabschnitt und der zweite Windungsabschnitt können unmittelbar ineinander übergehen.The first winding section and the second winding section can merge directly into one another.
Der erste Windungsabschnitt und der zweite Windungsabschnitt können z. B. jeweils eine Länge von mindestens 1 cm aufweisen.The first winding section and the second winding section can, for example, each have a length of at least 1 cm.
Mehrere, optional alle, Windungen können gleich ausgebildet sein und/oder jeweils den ersten Windungsabschnitt und den zweiten Windungsabschnitt aufweisen. Mehrere erste Windungsabschnitte können aneinander liegend und/oder hintereinander angeordnet sein. Mehrere zweite Windungsabschnitte können aneinander liegend und/oder hintereinander angeordnet sein.Several, optionally all, turns can be designed identically and/or each have the first turn section and the second turn section. Several first turn sections can be arranged adjacent to one another and/or one behind the other. Several second turn sections can be arranged adjacent to one another and/or one behind the other.
Der aktive Teil kann aus mehreren Windungsabschnitten des elektrisch leitenden Drahts ausgebildet sein. Die mehreren Windungsabschnitte können zumindest teilweise unterschiedliche Querschnittsgrößen und/oder Querschnittsformen aufweisen.The active part can be formed from a plurality of winding sections of the electrically conductive wire. The plurality of winding sections can have at least partially different cross-sectional sizes and/or cross-sectional shapes.
Der elektrisch leitende Draht kann in einem ungewickelten Zustand und/einem unverarbeiteten Zustand (z. B. ohne Öffnungen und Kerben) die sich in Verlaufsrichtung veränderte Querschnittsgröße und/oder Querschnittsform aufweisen.The electrically conductive wire can have a cross-sectional size and/or cross-sectional shape that changes in the direction of travel in an unwound state and/or an unprocessed state (e.g. without openings and notches).
Der elektrisch leitende Draht kann aus Metall, z. B. Kupfer, ausgebildet (bzw. hergestellt) sein. Der elektrisch leitende Draht kann auch als (elektrischer) Leiter bezeichnet sein.The electrically conductive wire can be made of metal, e.g. copper. The electrically conductive wire can also be referred to as an (electrical) conductor.
Die Fluidkühlung kann ausgestaltet sein, um zumindest eine Oberfläche des Wickelkopfs mit einem Kühlfluid zu kühlen, z. B. zu besprühen.The fluid cooling can be designed to cool, e.g. spray, at least one surface of the winding head with a cooling fluid.
Das oben Beschriebene lässt sich mit anderen Worten und auf eine mögliche konkretere Ausgestaltung der Offenbarung wie nachfolgend beschrieben zusammenfassen, wobei die nachfolgende Beschreibung als für die Offenbarung nicht einschränkend auszulegen ist.The above can be summarized in other words and in a possible more concrete embodiment of the disclosure as described below, whereby the following description is not to be interpreted as limiting the disclosure.
Gemäß der vorliegenden Offenbarung können in den Wickelkopf des Stators Löcher, d. h. Kühldurchgänge, vorgesehen sein bzw. ausgebildet werden.According to the present disclosure, holes, i.e. cooling passages, can be provided or formed in the winding head of the stator.
Die Löcher können in beliebiger Anzahl, Form, Position und Ausrichtung umgesetzt sein (z. B. rund, rechteckig, horizontal, vertikal, viele kleine, wenige große, usw.). Ebenso können verschiedene Arten von Löchern zusammen verwendet werden. Dadurch können sich viele neue Möglichkeiten ergeben, um die Kühlung des Stators zu verbessern.The holes can be implemented in any number, shape, position and orientation (e.g. round, rectangular, horizontal, vertical, many small, few large, etc.). Likewise, different types of holes can be used together. This can open up many new possibilities to improve the cooling of the stator.
Durch die Löcher kann z. B. eine Art Kanal gebildet sein, der durch die verschiedenen Ebenen an Windungen hindurch verlaufen kann, und somit z. B. auch ermöglicht wird, die Leiterpakete von innen zu kühlen. Dadurch kann ein Kühlfluidfluss kontrollierbarer sind, sodass der Stator z. B. gleichmäßig gekühlt werden kann.The holes can be used to form a kind of channel that can run through the different levels of windings, making it possible to cool the conductor packages from the inside. This makes the flow of cooling fluid more controllable, so that the stator can be cooled evenly, for example.
Die Löcher erhöhen die Oberflächengröße der Windungen im Bereich des Wickelkopf bzw. der Wickelköpfe, wodurch mehr Kontakt mit dem Kühlfluid bestehen kann und somit ein größerer Wärmeaustausch stattfinden kann, der schlussendlich für eine verbesserte Kühlung sorgen kann. Je nachdem wie (genau) die Kühlung, z. B. eine Ölkühlung, umgesetzt ist, kann man die Löcher daran anpassen und entsprechend anders anordnen.The holes increase the surface area of the windings in the area of the winding head(s), which allows for more contact with the cooling fluid and thus a greater heat exchange, which can ultimately ensure improved cooling. Depending on how (exactly) the cooling, e.g. oil cooling, is implemented, the holes can be adapted and arranged differently accordingly.
Mögliche Leistungsverluste dadurch, dass ein Querschnitt der Windungen durch die Löcher sinkt, kann anderweitig kompensiert werden, da z. B. durch eine effizientere Verwendung des Kühlfluides Energie eingespart werden kann.Possible power losses due to a cross section of the windings passing through the holes can be compensated for in other ways, for example by saving energy through more efficient use of the cooling fluid.
Ferner wird eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei die elektrische Maschine den oben beschriebenen Stator umfasst.Furthermore, an electric machine for a motor vehicle is provided, wherein the electric machine comprises the stator described above.
Die elektrische Maschine kann ferner einen drehbar gelagerten Rotor umfassen. Der Stator kann den Rotor radial umgeben.The electric machine can further comprise a rotatably mounted rotor. The stator can radially surround the rotor.
Der Stator und/oder der elektrisch leitende Draht kann zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mit einer elektrischen Spannung beaufschlagbar sein. Das magnetische Feld kann ausgerichtet sein, um den Rotor in Rotation zu versetzen.The stator and/or the electrically conductive wire can be subjected to an electrical voltage to generate a magnetic field. The magnetic field can be aligned to cause the rotor to rotate.
Die elektrische Maschine kann als Motor und/oder als Generator betreibbar sein.The electrical machine can be operated as a motor and/or as a generator.
Das oben mit Bezug zum Stator Beschriebene gilt analog auch für die elektrische Maschine und umgekehrt.What is described above with reference to the stator also applies analogously to the electrical machine and vice versa.
Ferner wird ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, wobei das Kraftfahrzeug die oben beschriebene elektrische Maschine (und/oder den oben beschriebenen Stator) umfasst.Furthermore, a motor vehicle is provided, wherein the motor vehicle comprises the electric machine (and/or the stator described above).
Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, insbesondere ein Automobil, oder ein Nutzfahrzeug, wie z. B. einen Lastkraftwagen, handeln.The motor vehicle may be a passenger car, in particular an automobile, or a commercial vehicle, such as a truck.
Das Kraftfahrzeug kann ein elektrische antreibbares, optional fahrbares, Kraftfahrzeug sein. Die elektrische Maschine kann Teil einer elektrischen Antriebvorrichtung des Kraftfahrzeugs sein.The motor vehicle can be an electrically driven, optionally drivable, motor vehicle. The electric machine can be part of an electric drive device of the motor vehicle.
Das oben mit Bezug zum Stator und zur elektrischen Maschine Beschriebene gilt analog auch für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.What is described above with reference to the stator and the electric machine also applies analogously to the motor vehicle and vice versa.
Nachfolgend werden optionale Ausführungsformen mit Bezug zu
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1 zeigt schematisch eine offenbarungsgemäße elektrische Maschine, -
2 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines Wickelkopfs eines Stators gemäß einer Ausführungsform, und -
3 zeigt schematisch einen ersten Windungsabschnitt und einen zweiten Windungsabschnitt gemäß zwei Ausführungsformen.
-
1 shows schematically an electrical machine according to the disclosure, -
2 shows schematically a section of a winding head of a stator according to an embodiment, and -
3 schematically shows a first winding section and a second winding section according to two embodiments.
Die in
Der Stator 1 umfasst zumindest eine Wicklung, die jeweils aus Windungen eines elektrisch leitenden Drahts ausgebildet ist. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung am Stator 1 kann ein magnetisches Feld erzeugt werden, welches den Rotor 2 in Rotation versetzen kann. Die zumindest eine Wicklung kann z. B. als Haarnadel-Wicklung ausgeführt sein.The
Die zumindest eine Wicklung weist jeweils einen aktiven Teil 3 und (zumindest) einen Wickelkopf 4 auf. Der aktive Teil 3 umgibt den Rotor 2, wobei das magnetische Feld, das den Rotor 2 zur Rotation antreibt, im Wesentlichen durch den aktiven Teil 3 erzeugt werden kann. Der Wickelkopf 4 kann an in Richtung einer Rotationsachse des Rotors 1 bzw. in Längsrichtung des Stators 1 äußeren Enden des Stators 1 ausgebildet sein und ist im Wesentlichen ein Nebenprodukt, das bei der Fertigung des Rotors 2 bzw. der zumindest einen Wicklung entsteht.The at least one winding has an
In
Wie dargestellt, kann der innere Teil 3 (und auch der Rotor 2) durch ein Gehäuse 8 umhaust sein. Der Wickelkopf 4, welcher u. a. durch die Wicklungsabschnitte 5-1, 5-2 und 5-3 ausgebildet ist, kann außerhalb des Gehäuses 8 angeordnet sein, wobei die Windungen der zumindest einen Wicklung zur Ausbildung des Wickelkopfs 4 durch Öffnungen des Gehäuses 8 hindurchgeführt sind.As shown, the inner part 3 (and also the rotor 2) can be enclosed by a housing 8. The winding
Ein Windungsabschnitt 5-1 der Windungen, der zumindest einen Teil des Wickelkopfs 4 ausbildet, weist zumindest einen Kühldurchgang 6-1, 6-2, 6-3 auf, z. B., wie dargestellt, mehrere in Verlaufsrichtung des Windungsabschnitts 5-1 beabstandete Kühldurchgänge 6-1, 6-2, 6-3.A winding section 5-1 of the windings, which forms at least a part of the winding
Zumindest ein Teil der mehreren Kühldurchgänge 6-1, 6-2, 6-3 kann unterschiedliche Formen und/oder Querschnittsgrößen aufweisen. Beispielsweise kann, wie dargestellt, der Kühldurchgang 6-1 eine rechteckige Form und die Kühldurchgänge 6-2 und 6-3 eine runde Form aufweisen.At least a portion of the plurality of cooling passages 6-1, 6-2, 6-3 may have different shapes and/or cross-sectional sizes. For example, as shown, the cooling passage 6-1 may have a rectangular shape and the cooling passages 6-2 and 6-3 may have a round shape.
Der elektrisch leitende Draht kann einen plattenförmigen Verlauf aufweisen und kann sich der zumindest eine Kühldurchgang 6-1, 6-2, 6-3 in Höhenrichtung des elektrisch leitenden Drahts bzw. des Windungsabschnitts 5-1 erstrecken.The electrically conductive wire can have a plate-shaped course and the at least one cooling passage 6-1, 6-2, 6-3 can extend in the height direction of the electrically conductive wire or the winding section 5-1.
Der Wickelkopf 4 ist aus mehreren Windungsabschnitten von mehreren der Windungen ausgebildet, u. a. die hintereinander angeordneten Windungsabschnitte 5-1, 5-2, 5-3. Diese Windungsabschnitte 5-1, 5-2, 5-3 können hintereinander angeordnete Kühldurchgänge zur Ausbildung eines Kühlkanals aufweisen. Beispielsweise können die Windungsabschnitte 5-2 und 5-3 Kühldurchgänge aufweisen, die koaxial zu den Kühldurchgänge 6-1, 6-2, 6-3 ausgebildet sind.The winding
Der Stator 1 kann ferner eine Fluidkühlung umfassen, wobei der zumindest eine Kühldurchgang 6-1, 6-2, 6-3 als Teil der Fluidkühlung und/oder zur Führung eines Kühlfluides ausgeführt sein kann.The
Alternativ, oder zusätzlich, zum zumindest einen Kühldurchgang 6-1, 6-2, 6-3 kann der elektrisch leitende Draht derart ausgebildet sein, dass er, z. B. in einem ungewickelten Zustand und/einem unverarbeiteten Zustand, eine sich in Verlaufsrichtung veränderte Querschnittsgröße und/oder Querschnittsform aufweist. Zwei mögliche Ausführungsformen sind schematisch und beispielhaft in
So kann ein erster Windungsabschnitt 7-1, 7-2 des elektrisch leitenden Drahts, der den aktiven Teil 3 zumindest abschnittsweise ausbildet, eine andere Querschnittsgröße und/oder Querschnittsform aufweisen als ein zweiter Windungsabschnitt 5-4, 5-5 des elektrisch leitenden Drahts, der den Wickelkopf 4 zumindest abschnittsweise ausbildet.Thus, a first winding section 7-1, 7-2 of the electrically conductive wire, which forms the
Wie in (a) der
Der erste Windungsabschnitt 7-1, 7-2 kann eine mehreckige, z. B. rechteckige, Querschnittsform und der zweite Windungsabschnitt 5-4, 5-5 kann eine gerundete, z. B. kreisförmige, Querschnittsform aufweisen.The first winding section 7-1, 7-2 can have a polygonal, e.g. rectangular, cross-sectional shape and the second winding section 5-4, 5-5 can have a rounded, e.g. circular, cross-sectional shape.
Es ist auch denkbar, dass der aktive Teil 3 aus mehreren Windungsabschnitten des elektrisch leitenden Drahts ausgebildet sein kann, wobei die mehreren Windungsabschnitte zumindest teilweise unterschiedliche Querschnittsgrößen und/oder Querschnittsformen aufweisen können.It is also conceivable that the
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Statorstator
- 22
- Rotorrotor
- 33
- aktiver Teil der Wicklungactive part of the winding
- 44
- Wickelkopf der WicklungWinding head of the winding
- 5-1, 5-2, 5-3 5-4, 5-55-1, 5-2, 5-3 5-4, 5-5
- Windungsabschnitt, der den Wickelkopf zumindest abschnittsweise ausbildetWinding section which forms the winding head at least in sections
- 6-1, 6-2, 6-36-1, 6-2, 6-3
- KühlungsdurchgangCooling passage
- 7-1, 7-27-1, 7-2
- Windungsabschnitt, der den aktiven Teil zumindest abschnittsweise ausbildetWinding section which forms the active part at least in sections
- 88
- GehäuseHousing
- 1010
- elektrische Maschineelectric machine
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102021104590 A1 [0007]DE 102021104590 A1 [0007]
- DE 102014218453 A1 [0008]DE 102014218453 A1 [0008]
- EP 3044857 A2 [0009]EP 3044857 A2 [0009]
- DE 102020109282 A1 [0010]DE 102020109282 A1 [0010]
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-
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