DE102013105553A1

DE102013105553A1 - Elektromaschinenmodul-kühlsystem und verfahren

Info

Publication number: DE102013105553A1
Application number: DE201310105553
Authority: DE
Inventors: Karoly Komlossy; Attila Lepres
Original assignee: Remy Technologies LLC
Current assignee: Remy Technologies LLC
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-12-19
Also published as: CN103475117A; KR20130137087A

Abstract

Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Maschinenmoduls bereit, welches das Herstellen eines Statorkerns aus mehreren Blechen umfasst. Der Statorkern kann mehrere Aussparungen, ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende umfassen. Die Statorkanäle können durch den Statorkern positioniert sein, so dass sie sich von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken können. Die Statorkanäle können einen ersten Durchmesser umfassen. Das Verfahren kann das Bilden mehrerer Kühlmittelelemente umfassen, die einen zweiten Durchmesser umfassen, der geringer ist als der erste Durchmesser. Die Kühlmittelelemente können innerhalb der mehreren Statorkanäle positioniert werden und ein unter Druck gesetztes Fluid kann in wenigstens einige der Kühlmittelelemente eingebracht werden, um die Kühlmittelelemente innerhalb der Statorkanäle aufzuweiten, so dass der zweite Durchmesser im Wesentliche ähnlich dem ersten Durchmesser ist.

Description

VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine „Continuation-in-part” der US-Anmeldung Nr. 13/243 904, die am 23. September 2011 eingereicht wurde. Der gesamte Inhalt dieser Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
HINTERGRUND
Elektrische Maschinen, die häufig in einem Maschinenhohlraum eines Gehäuses enthalten sind, umfassen allgemein einen Stator und einen Rotor. Bei einigen elektrischen Maschinen kann der Stator an dem Gehäuse unter Verwendung unterschiedlicher Verbindungstechniken befestigt werden, um die elektrische Maschine allgemein innerhalb des Gehäuses zu befestigen. Während des Betriebs einiger elektrischer Maschinen kann Wärmeenergie sowohl durch den Stator als auch den Rotor sowie durch andere Komponenten der elektrischen Maschine erzeugt werden. Bei einigen elektrischen Maschinen kann die Zunahme der Wärmeenergie wenigstens teilweise den Betrieb der elektrischen Maschine beeinträchtigen.
KURZFASSUNG
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Maschinenmoduls bereit. In einigen Ausführungsformen kann das Verfahren das Herstellen eines Statorkerns aus mehreren Blechen aufweisen. Der Statorkern kann wenigstens mehrere Aussparungen, ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende umfassen. In einigen Ausführungsformen können mehrere Statorkanäle durch wenigstens einen Teil des Statorkerns positioniert sein, so dass sich wenigstens einige der mehreren Statorkanäle von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken können. In einigen Ausführungsformen können die mehreren Statorkanäle einen ersten Durchmesser aufweisen. In einigen Ausführungsformen können mehrere Kühlmittelelemente gebildet werden, so dass wenigstens einige der Kühlmittelelemente einen gebogenen Bereich und einen zweiten Durchmesser aufweisen können, der geringer ist als der erste Durchmesser. In einigen Ausführungsformen können die mehreren Kühlmittelelemente wenigstens teilweise innerhalb der mehreren Statorkanäle positioniert sein. In einigen Ausführungsformen kann ein unter Druck gesetztes Fluid in wenigstens einige der Kühlmittelelemente eingebracht werden, um die Kühlmittelelemente innerhalb der Statorkanäle aufzuweiten, so dass der zweite Durchmesser im Wesentlichen ähnlich dem ersten Durchmesser sein kann.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines elektrischen Maschinenmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 ist eine Querschnittsansicht eines Teils des elektrischen Maschinenmoduls aus 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 ist eine Vorderansicht eines Statorblechs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5A ist eine Querschnittsansicht eines Teils einer Statorbaugruppe und eines Kühlmittelelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5B ist eine erweiterte Ansicht des umkreisten Teils des Kühlmittelelements aus 5A.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Leiters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7A ist eine perspektivische Ansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
7B ist eine Querschnittsansicht der Statorbaugruppe aus 7A.
8A ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
8B ist eine perspektivische Ansicht der Statorbaugruppe aus 8A.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Endkappe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Endkappe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
11 ist eine explodierte Ansicht eines Modulkühlmittelweges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
12A ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
12B ist eine isometrische Ansicht der Statorbaugruppe aus 12.
13 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
14 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
15A ist eine perspektivische Ansicht einer Endkappe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
15B ist eine Teilquerschnittsansicht der Endkappe aus 15A.
16 ist eine Teilquerschnittsansicht von Teilen eines elektrischen Maschinenmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
17 ist eine perspektivische Teilansicht von Teilen eines elektrischen Maschinenmoduls, die eine Fluidströmung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.
18 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorbaugruppe gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung.
19 ist eine Teilquerschnittsansicht einer Statorbaugruppe gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung.
20A ist eine isometrische Teilansicht einer Statorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
20B ist eine erweiterte Ansicht eines Teils der Statorbaugruppe aus 20A.
20C ist eine erweiterte Querschnittsansicht eines Teils der Statorbaugruppe aus 20A.
20D ist eine Teilquerschnittsansicht eines Teils einer Statorbaugruppe gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail erläutert werden, ist zu verstehen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Anordnung von Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und auf verschiedene Weisen praktiziert oder ausgeführt werden. Es ist ebenso zu verstehen, dass die hierin verwendete Ausdrucksweise und Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient und nicht als beschränkend zu betrachten ist. Die Verwendung von „umfassen”, „aufweisen” oder „haben” und Variationen hiervon hierin bedeutet, dass die danach aufgeführten Elemente und Äquivalente hiervon sowie zusätzliche Elemente umfasst sind. Sofern nicht angegeben oder anderweitig beschränkt, werden die Begriffe „angebracht”, „verbunden”, „gelagert” und „gekoppelt” und Variationen hiervon breit verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Anbringungen, Verbindungen, Lagerungen und Kopplungen. Ferner sind „verbunden” und „gekoppelt” nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Die folgende Erörterung wird dargelegt, um einem Fachmann zu ermöglichen, Ausführungsformen der Erfindung herzustellen und zu verwenden. Verschiedene Modifizierungen an den dargestellten Ausführungsformen sind dem Fachmann ohne Weiteres ersichtlich und die allgemeinen Prinzipien hierin können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne von den Ausführungsformen der Erfindung abzuweichen. Folglich ist es nicht beabsichtigt, dass die Ausführungsformen der Erfindung auf dargestellte Ausführungsformen beschränkt sind, sondern es ist ihnen der breiteste Umfang zukommen zu lassen, der in Einklang mit den hierin offenbarten Prinzipien und Merkmalen steht. Die folgende ausführliche Beschreibung ist mit Bezug auf die Figuren zu lesen, in denen gleiche Elemente in unterschiedlichen Figuren gleiche Bezugsziffern aufweisen. Die Figuren, die nicht notwendigerweise maßstäblich sind, veranschaulichen ausgewählte Ausführungsformen und sind nicht beabsichtigt, den Umfang der Ausführungsformen der Erfindung zu beschränken. Fachleute werden erkennen, dass die hierin bereitgestellten Beispiele viele nützliche Alternativen haben, die innerhalb des Umfangs der Ausführungsformen der Erfindung fallen.
1 veranschaulicht ein elektrisches Maschinenmodul 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das elektrische Maschinenmodul 10 kann ein Gehäuse 12 umfassen, das im Wesentlichen wenigstens einen Teil einer elektrischen Maschine 14 umgeben kann. In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 12 eine erste Endkappe 16 und eine zweite Endkappe 18 aufweisen, die mit einem Teil der elektrischen Maschine 14 verbunden sind. In einigen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 im Wesentlichen unterschiedliche Aufbauten relativ zueinander aufweisen, wie ausführlicher nachstehend beschrieben wird. Zum Beispiel kann die elektrische Maschine 14 in einigen Ausführungsformen ein erstes axiales Ende 20 und ein zweites axiales Ende 22 aufweisen und die Endkappen 16, 18 können mit Teilen der elektrischen Maschine 14 verbunden sein, die im Wesentlichen an die axialen Enden 20, 22 angrenzen, wie ausführlicher nachstehend beschrieben wird. Ferner können in einigen Ausführungsformen wenigstens einige Teile des Gehäuses 12 Materialien aufweisen, die allgemein wärmeleitfähige Eigenschaften umfassen, wie zum Beispiel, jedoch nicht beschränkt auf, Aluminium oder andere Metalle und Materialien, die allgemein den Betriebstemperaturen der elektrischen Maschine 14 widerstehen können. In einigen Ausführungsformen kann das Gehäuse 12 unter Verwendung verschiedener Verfahren hergestellt werden, umfassend Gießen, Formen, Extrudieren und andere ähnliche Herstellungsverfahren.
Die elektrische Maschine 14 kann ohne Einschränkung ein Elektromotor, wie zum Beispiel ein Hybridelektromotor, ein elektrischer Generator oder eine Fahrzeuglichtmaschine sein. In einer Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 14 ein elektrischer HVH-Motor (High Voltage Hairpin) oder ein elektrischer Innenpermanentmagnetmotor für Hybridfahrzeuganwendungen sein.
Die elektrische Maschine 14 kann eine Rotorbaugruppe 24, eine Statorbaugruppe 26 umfassen und kann um eine Welle 32 angeordnet sein. Wie in 2 dargestellt ist, kann die Statorbaugruppe 26 die Rotorbaugruppe 24 im Wesentlichen umgeben. In einigen Ausführungsformen kann die Rotorbaugruppe 24 ebenfalls eine Rotornabe umfassen oder kann einen „nabenlosen” Aufbau aufweisen, wie in 2 dargestellt ist.
Wie in 3 dargestellt ist, kann die Statorbaugruppe 26 in einigen Ausführungsformen einen Statorkern 28 und eine Statorwicklung 34 aufweisen, die wenigstens teilweise innerhalb eines Teils des Statorkerns 28 angeordnet ist.
Zum Beispiel kann der Statorkern 28 in einigen Ausführungsformen mehrere Bleche 38 aufweisen. Mit Bezug auf 4 können die Bleche 38 in einigen Ausführungsformen mehrere im Wesentlichen radial gerichtete Zähne 40 aufweisen. In einigen Ausführungsformen, wie in 3 dargestellt ist, können, wenn wenigstens ein Teil der mehreren Bleche 38 im Wesentlichen zusammengebaut ist, die Zähne 40 im Wesentlichen ausgerichtet sein, mehrere Aussparungen 42 zu definieren, die ausgelegt und eingerichtet sind, wenigstens einen Teil der Statorwicklung 34 zu tragen. Wie in 4 dargestellt ist, können die Bleche 38 in einigen Ausführungsformen sechzig Zähne 40 umfassen und folglich kann der Statorkern 28 sechzig Aussparungen 42 umfassen. In anderen Ausführungsformen können die Bleche 38 mehr oder weniger Zähne 40 umfassen und dementsprechend kann der Statorkern 28 mehr oder weniger Aussparungen 42 umfassen.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Bleche 38 wenigstens eine Öffnung 36 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die wenigstens eine Öffnung 36 zum Herstellungszeitpunkt der Bleche 38 gebildet werden und in anderen Ausführungsformen kann die Öffnung 36 durch wenigstens einen Teil der Bleche 38 nach der Herstellung gebildet werden (z. B. gestanzt, maschinell hergestellt, etc.). In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Bleche 38 mehrere Öffnungen 36 aufweisen. Wie in 4 dargestellt ist, können zum Beispiel in einigen Ausführungsformen wenigstens einige der Bleche 38 Öffnungen aufweisen, die wenigstens teilweise umfänglich angeordnet und durch die Bleche 38 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen können die Öffnungen 36 umfänglich in einem regelmäßigen oder unregelmäßigen Raster um wenigstens einen Teil einiger der Bleche 38 angeordnet sein. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die Öffnungen 36 durch Teile einiger Bleche 38 in Gruppen zu vier Öffnungen 36 angeordnet sein, obwohl die Öffnungen 36 in anderen Ausführungsformen in irgendwelchen anderen Gruppierungen einschließlich des Fehlens eines Rasters angeordnet sein können, wie von dem Hersteller oder dem Benutzer erwünscht ist. In einigen Ausführungsformen können wenigstens einige der Öffnungen 36 durch Bereiche der Bleche 38 angeordnet sein, die relativ zu wenigstens einem Teil der Zähne 40 und/oder den Aussparungen 42 radial nach außen liegen.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Öffnungen 36 im Wesentlichen fluchten, um Statorkanäle 30 zu definieren. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Bleche 38 im Wesentlichen ähnliche Raster der Öffnungen 36 aufweisen, so dass nach dem Zusammenbau des Statorkerns 28 wenigstens ein Teil der Öffnungen 36 im Wesentlichen fluchten kann, um die Statorkanäle 30 zu definieren. In einigen Ausführungsformen kann der Statorkern 28 im Wesentlichen dieselbe Anzahl an Statorkanälen 30 aufweisen wie die Anzahl der Öffnungen 36, die durch die Bleche 38 angeordnet sind. Ferner kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil einiger der Bleche 38 eine geringere Anzahl an Öffnungen 36 relativ zu der gewünschten Anzahl an Statorkanälen 30 aufweisen. Folglich können in einigen Ausführungsformen einige oder alle Statorkanäle 30 durch einige Teile des Statorkerns 28 nach dem Zusammenbau der Bleche 38 zum Bilden des Kerns 28 angeordnet sein (z. B. mittels maschineller Bearbeitung, Stanzen, Ausstanzen, etc.). Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Statorkanäle 30 durch den Statorkern 28 vor und/oder nach dem Zusammenbau des Statorkerns 28 angeordnet sein. Außerdem können in einigen Ausführungsformen die Statorkanäle 30 durch den Statorkern 28 angeordnet sein, so dass wenigstens einige der Statorkanäle 30 im Wesentlichen parallel zu wenigstens einem Teil der Aussparungen 42 sind, wie in 5A dargestellt ist.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Statorkanäle 30 eine wenigstens teilweise unregelmäßige Innenfläche aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Statorkanäle 30 eine strukturierte Innenfläche aufweisen. Lediglich beispielhaft können in einigen Ausführungsformen die Statorkanäle 30 Grate aufweisen, die von dem Herstellungsverfahren der Statorkanäle 30 (z. B. maschinelle Bearbeitung, Stanzen, Ausstanzen, etc.) herrühren, so dass die Innenfläche wenigstens eines Teils der Kanäle 30 im Wesentlichen oder vollständig uneben ist. Folglich kann in einigen Ausführungsformen die Innenfläche eine Struktur aufweisen, die wenigstens teilweise die Wärmeenergieübertragung verbessern kann. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen die Textur wenigstens teilweise wegen der strukturierten und/oder im Wesentlichen unebenen Oberfläche einem erhöhten Rückhaltevermögen Rechnung tragen.
Ferner kann sich in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Statorkanäle 30 wenigstens einen Teil einer axialen Länge des Statorkerns 28 erstrecken. Zum Beispiel kann sich in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Statorkanäle 30 von dem ersten axialen Ende 20 zu dem zweiten axialen Ende 22 der elektrischen Maschine 14 erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Statorkanäle 30 eine geringere axiale Länge relativ zu der axialen Länge des Statorkerns 28 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann die Statorwicklung 34 mehrere Leiter 44 aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Leiter 44 eine im Wesentlichen segmentierte Bauform (z. B. eine Haarnadelbauform) aufweisen, wie in 5 dargestellt ist. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Leiter 44 einen Wendungsabschnitt 46 und wenigstens zwei Beinabschnitte 48 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Wendungsabschnitt 46 zwischen den beiden Beinabschnitten 48 angeordnet sein, um die zwei Beinabschnitte 48 im Wesentlichen zu verbinden. In einigen Ausführungsformen können die Beinabschnitte 48 im Wesentlichen parallel sein. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen der Wendungsabschnitt 46 eine im Wesentlichen „u-förmige” Bauform aufweisen, obwohl in einigen Ausführungsformen der Wendungsabschnitt 46 eine v-Form, eine Wellenform, eine Kurvenform und andere Formen aufweisen kann. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen, wie in 6 dargestellt ist, wenigstens ein Teil der Leiter 44 einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Leiter 44 andere Querschnittsformen aufweisen, wie zum Beispiel im Wesentlichen kreisförmig, quadratisch, hemisphärisch, regelmäßig oder unregelmäßig polygonal, etc.
In einigen Ausführungsformen kann, wie in 3 dargestellt ist, wenigstens ein Teil der Leiter 44 im Wesentlichen in den Aussparungen 42 positioniert sein. Zum Beispiel kann der Statorkern 28 in einigen Ausführungsformen derart ausgelegt sein, dass die mehreren Aussparungen 42 im Wesentlichen axial angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen können die Beinabschnitte 48 in die Aussparungen 42 eingesetzt werden, so dass sich wenigstens einige der Beinabschnitte 48 axial durch den Statorkern 28 erstrecken können. In einigen Ausführungsformen können die Beinabschnitte 48 in benachbarte Aussparungen 42 eingesetzt werden. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die Beinabschnitte 48 eines Leiters 44 in Aussparungen angeordnet sein, die etwa eine magnetische Polteilung entfernt (z. B. sechs Aussparungen, acht Aussparungen, etc.) beabstandet sind. In einigen Ausführungsformen können mehrere Leiter 44 in dem Statorkern 28 angeordnet sein, so dass sich wenigstens einige der Wendungsabschnitte 46 der Leiter 44 von dem Statorkern 28 an einem Einbringende 50 des Statorkerns 28 erstrecken und sich wenigstens einige der Beinabschnitt 48 axial von dem Statorkern 28 an einem Schweißende 52 des Statorkerns 28 erstrecken. Ferner kann in einigen Ausführungsformen das Einbringende 50 des Statorkerns 28 im Wesentlichen benachbart zu der ersten axialen Seite 20 der elektrischen Maschine 14 sein und das Schweißende 52 des Statorkerns 28 kann im Wesentlichen benachbart zu der zweiten axialen Seite 22 der elektrischen Maschine 14 sein. In anderen Ausführungsformen kann das Einbringende 50 des Statorkerns 28 im Wesentlichen benachbart zu der zweiten axialen Seite 22 der elektrischen Maschine 14 sein und das Schweißende 52 des Statorkerns 28 kann im Wesentlichen benachbart zu der ersten axialen Seite 20 der elektrischen Maschine 14 sein.
In einigen Ausführungsformen sind die Leiter 44 allgemein aus einem im Wesentlichen geradlinigen Leiter 44 hergestellt, der in eine Form geformt und eingerichtet sein kann, die im Wesentlichen ähnlich dem Leiter in 6 ist. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen eine Maschine (nicht dargestellt) eine Kraft auf wenigstens einen Teil eines Leiters 44 anwenden (z. B. Biegen, Drücken, Ziehen oder anderweitiges Betätigen), um im Wesentlichen den Wendungsabschnitt 46 und die zwei Beinabschnitte 48 eines einzelnen Leiters 44 zu bilden.
In einigen Ausführungsformen kann vor, während und/oder nach dem Formen des Leiters 44 eine Isolierung 54 an wenigstens einem Teil des Leiters 44 angebracht werden. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Isolierung 54 ein harzartiges Material aufweisen, wie zum Beispiel ein Epoxid oder einen Drahtlack, das reversibel oder irreversibel mit wenigstens einem Teil der Leiter 44 verbunden ist. In einigen Ausführungsformen kann die Isolierung 54, da während des Betriebs der elektrischen Maschine 20 ein elektrischer Strom durch die Leiter 44 fließt, wenigstens zu einem Teil fungieren, Kurzschlüsse im Wesentlichen und/oder Erdungsereignisse zwischen benachbarten Leitern 44 und/oder den Leitern 44 und dem Statorkern 28 zu vermeiden.
In einigen Ausführungsformen können wenigstens einige der Beinabschnitte 48 mehrere Bereiche aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Beinabschnitte 48 Aussparungsabschnitte 56, winkelige Abschnitte 58 und Verbindungsabschnitte 60 aufweisen. Wie zuvor erwähnt wurde, können in einigen Ausführungsformen die Beinabschnitte 48 in den Aussparungen 42 angeordnet sein und können sich axial von dem Einbringende 50 zu dem Schweißende 52 erstrecken. In einigen Ausführungsformen kann nach dem Einbringen wenigstens ein in den Aussparungen 42 positionierter Teil der Beinabschnitte 48 die Aussparungsabschnitte 56 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen können wenigstens einige der Bereiche der Beinabschnitte 48, die sich von dem Statorkern 28 an dem Schweißende 52 erstrecken, die winkeligen Abschnitte 58 und die Verbindungsabschnitte 60 aufweisen. Nach dem Einbringen der Leiter 44 in den Statorkern 28 können in einigen Ausführungsformen die Beinabschnitte 48, die sich von dem Statorkern 28 an dem Schweißende 52 erstrecken, einem Biegevorgang (nicht dargestellt) unterzogen werden, der zur Erzeugung der winkeligen Abschnitte 58 und der Verbindungsabschnitte 60 führen kann. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Biegevorgang die winkeligen Abschnitte 58 an einer axial weiter innen liegenden Position vorsehen und die Verbindungsabschnitte 60 an einer axial weiter außen liegenden Position, wie in 3 dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen können nach dem Biegevorgang die Verbindungsabschnitte 60 wenigstens eines Teils der Leiter 44 unmittelbar angrenzend an die Verbindungsabschnitte 60 anderer Leiter 44 sein. Folglich können die Verbindungsabschnitte 60 miteinander verbunden werden, um eine oder mehrere Statorwicklungen 34 zu bilden. In einigen Ausführungsformen können die Verbindungsabschnitte 60 mittels Schweißen, Hartlöten, Löten, Verschmelzen, Kleben oder anderer Verbindungsverfahren verbunden werden. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen wenigsten ein Teil der Isolierung 54 im Wesentlichen an den Verbindungsabschnitten 60 entfernt werden, um das Verbindungsverfahren zu ermöglichen. Obwohl in einigen Ausführungsformen die Isolierung 54 auf die Leiter 44 aufgebracht werden kann, so dass sie die Verbindungsabschnitte 60 nicht beschichtet und/oder bedeckt. Ferner kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Leiter 44, der sich axial von dem Schweißende 52 und dem Einbringende 50 der Statorbaugruppe 26 erstreckt, Statorwicklungsköpfe 62 aufweisen.
Komponenten der elektrischen Maschine 14, wie zum Beispiel, jedoch nicht beschränkt auf, die Rotorbaugruppe 24, die Statorbaugruppe 26 und die Statorwicklung 34, welche die Statorwicklungsköpfe 62 umfasst, können während des Betriebs der elektrischen Maschine 14 Wärme erzeugen. Diese Komponenten können gekühlt werden, um die Leistung und die Lebensdauer der elektrischen Maschine 14 zu erhöhen.
In einigen Ausführungsformen kann die Statorbaugruppe 26 wenigstens ein Kühlmittelelement 64 aufweisen. Wie zum Beispiel in den 5A, 7A und 7B dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen jeder der Statorkanäle 30 wenigstens ein Kühlmittelelement 64 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 eine axiale Länge aufweisen, die im Wesentlichen ähnlich der axialen Länge des Statorkerns 28 ist. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 eine axiale Länge aufweisen, die größer ist als die axiale Länge des Statorkerns 28, so dass wenigstens ein Teil der axial äußersten Teile wenigstens einiger der Kühlmittelelemente 64 (z. B. Teile der Kühlmittelelemente 64, die sich axial von dem Schweißende 52 und dem Einbringende 50 des Statorkerns 28 erstrecken), wie nachstehend beschrieben ausgelegt und eingerichtet sein.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Statorkanäle 30 ausgelegt und eingerichtet sein, wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 aufzunehmen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 einen Außendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen ähnlich einem Umfang wenigstens eines Teil der Statorkanäle 30 ist. Folglich kann in einigen Ausführungsformen der Außendurchmesser wenigstens eines Teils der Kühlmittelelemente 64 im Wesentlichen Teile des Statorkerns 28, welche die Statorkanäle 30 definieren, berühren. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64 in thermischer Verbindung mit dem Statorkern 28 sein. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 ein wärmeleitfähiges Material, wie zum Beispiel Aluminium, Kupfer, ein Polymer, ein Polycarbonat oder andere Materialien aufweisen. Außerdem können in einigen Ausführungsformen, wie ausführlicher nachstehend erläutert wird, wenigstens einige der Kühlmittelelemente 64 ein extrudiertes Polymer aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittelelement 64 im Wesentlichen hohl sein, so dass ein Fluid durch das Element 64 strömen kann, wie in den 2, 5A, 5B und 7B dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil eines Innendurchmessers der Kühlmittelelemente 64 eine Struktur (z. B. einen Grat, eine Ausnehmung, eine Nabe, etc.) (nicht dargestellt) aufweisen, welche wenigstens teilweise einen exponierten Oberflächenbereich des Innendurchmessers des Kühlmittelelements 64 vergrößern kann.
Wie in 5B dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen vor dem Positionieren wenigstens eines Teils der Kühlmittelelemente 64 innerhalb der Statorkanäle 30 ein erstes Ende 65 wenigstens einiger der Kühlmittelelemente 64 ausgelegt und eingerichtet sein, die Kühlmittelelemente 64 nach dem Anordnen der Kühlmittelelemente 64 innerhalb der Statorbaugruppe 26 in Position zu halten. In einigen Ausführungsformen kann das erste Ende 65 wenigstens einiger der Kühlmittelelemente 64 ausgelegt und eingerichtet sein, so dass das Kühlmittelelement 64 einen winkelförmigen Bereich 66 und einen Haltebereich 68 aufweist. Wie zum Beispiel in 5B dargestellt ist, kann der Haltebereich 68 im Wesentlichen senkrecht zu einer horizontalen Achse des Statorkerns 28 orientiert sein. In einigen Ausführungsformen können der winkelförmige Bereich 66 und der Haltebereich 68 zum Zeitpunkt der Herstellung des Kühlmittelelements 64 gebildet werden (z. B. können der winkelförmige Bereich 66 und der Haltebereich 68 im Wesentlichen zur selben Zeit gebildet werden wie das Kühlmittelelement 64). In einigen Ausführungsformen können der winkelförmige Bereich 66 und der Haltebereich 68 nach der Herstellung des Kühlmittelelements 64 gebildet werden. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Kühlmittelelement 64 ein im Wesentlichen verformbares Material (z. B. Kupfer und/oder ein extrudiertes Polymer) aufweisen, das mittels Anwendung einer Kraft (z. B. Biegen, Drücken, Ziehen, Aufweiten mittels Anwendung eines Fluids oder anderweitiges Betätigen) auf das erste Ende 65 des Kühlmittelelements 64 umgestaltet werden kann, bis das erste Ende 65 den winkelförmigen Bereich 66 und den Haltebereich 68 aufweist.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein O-Ring 70 im Wesentlichen benachbart zu dem winkelförmigen Bereich 66 und dem Haltebereich 68 an wenigstens einem Teil der Kühlmittelelemente 64 positioniert werden. Wie zum Beispiel in 5B dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen der O-Ring 70 unmittelbar benachbart zu dem winkelförmigen Bereich 66 (z. B. unmittelbar radial nach außen) positioniert werden und kann wenigstens teilweise durch den Haltebereich 68 in Position gehalten werden. In einigen Ausführungsformen kann eine andere Struktur zusätzlich oder anstelle des O-Rings 70 verwendet werden (nicht dargestellt), die in der Lage ist, die Statorkanäle 40 abzudichten.
Wie zuvor erwähnt wurde, können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64 in den Statorkanälen 30 positioniert werden. Wie zum Beispiel in 5A dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen ein zweites Ende 67 der Kühlmittelelemente 64, das im Wesentlichen dem ersten Ende 65 gegenüberliegen kann, durch die Statorkanäle 30 eingebracht werden, bis der O-Ring 70 des ersten Endes 65 wenigstens teilweise eine axiale Stirnfläche des Statorkerns 28 berührt. Außerdem kann sich in einigen Ausführungsformen das zweite Ende 67 wenigstens teilweise von dem Statorkern 28 erstrecken (z. B. weist das Kühlmittelelement 64 eine größere axiale Länge auf als der Statorkern 28).
In einigen Ausführungsformen kann, um die Statorkanäle 30 wenigstens teilweise abzudichten und wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 an der Stelle zu halten, wenigstens ein Teil der zweiten Enden 67 der Kühlmittelelemente 64 im Wesentlichen ähnlich zu wenigstens einigen der ersten Enden 65 ausgelegt und eingerichtet sein. In einigen Ausführungsformen kann ein O-Ring 70 über den Außendurchmesser des Kühlmittelelements 64 positioniert werden und im Wesentlichen benachbart zu dem Statorkern 28 angeordnet werden. Lediglich beispielhaft kann in einigen Ausführungsformen dann ein Formwerkzeug 72 die Kühlmittelelemente 64 berühren, um die zweiten Enden 67 im Wesentlichen umzugestalten.
Wie in den 8A und 8B dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen das Formwerkzeug 72 ausgelegt und eingerichtet sein, Teile des zweiten Endes 67 des Kühlmittelelements 64 wenigstens teilweise zu verlagern (z. B. um den winkelförmigen Bereich 66 und den Haltebereich 68 zu bilden). Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Formwerkzeug 72 einen Körper 74, eine Verlängerung 76 und einen gekrümmten Bereich 78 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Verlängerung 76 dimensioniert sein, innerhalb von Teilen des Kühlmittelelements 64 aufgenommen zu sein (z. B. kann die Verlängerung 76 einen Außendurchmesser aufweisen, der gleich oder geringer ist als der Innendurchmesser des Kühlmittelelements 64). Folglich kann in einigen Ausführungsformen das Formwerkzeug 72 positioniert werden, so dass die Verlängerung 76 wenigstens teilweise innerhalb des Kühlmittelelements 64 angeordnet ist, der gekrümmte Bereich 78 unmittelbar benachbart zu dem axial äußersten Teil des zweiten Endes 67 ist und der Körper 74 relativ zu dem zweiten Ende 67 axial außen liegend ist. In einigen Ausführungsformen kann eine axial nach innen gerichtete Kraft auf das Formwerkzeug 72 aufgebracht werden, um den winkelförmigen Bereich 66 und den Haltebereich 68 an dem zweiten Ende 67 zu bilden (z. B. wird das zweite Ende 67 umgestaltet, um einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau relativ zu dem ersten Ende 65 aufzuweisen). Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der O-Ring 70 zwischen dem Haltebereich 68 und dem Statorkern 28 positioniert werden, so dass die Statorkanäle 30 im Wesentlichen durch den O-Ring 70 ähnlich zu dem ersten Ende 65 abgedichtet werden können. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen das Formwerkzeug 72 zum Ausbilden des ersten Endes 65 verwendet werden, bevor das Kühlmittelelement 64 innerhalb des Statorkanals 30 angeordnet wird. Als Ergebnis der winkelförmigen Bereiche 66, der Haltebereiche 68 und der O-Ringe 70 an dem ersten Ende 65 und dem zweiten Ende 67 wenigstens eines Teils der Kühlmittelelemente 64 kann in einigen Ausführungsformen eine Berührungsfläche zwischen dem Statorkern 28 und den Enden 65, 67 im Wesentlichen abgedichtet werden, so dass keine Materialmengen des Fluids in die Statorkanäle 30 eindringen können und beide Enden 65, 67 des Kühlmittelelements 64 im Wesentlichen in Position gehalten werden können, wie in den 7A–7B dargestellt ist.
In einigen Ausführungsformen kann das Formwerkzeug 72 auf unterschiedliche Weisen verwendet werden, um Teile von wenigstens einigen der Kühlmittelelemente 64 zu formen und einzurichten. Wie zum Beispiel in den 8A und 8B dargestellt ist, kann ein Formwerkzeug 72 verwendet werden, um jedes Kühlmittelelement 64 zu formen (z. B. kann jedes zweite Ende 67 einzeln geformt und eingerichtet werden, um im Wesentlichen jeden Statorkanal 30 abzudichten). In einigen Ausführungsformen können mehrere Formwerkzeuge 72 verwendet werden, um jeweils mehr als ein Kühlmittelelement 64 zu formen und einzurichten. Zum Beispiel kann eine Vorrichtung (nicht dargestellt), die mehrere Formwerkzeuge 72 aufweist, mit der Statorbaugruppe 26 verbunden werden, so dass einige oder alle Kühlmittelelemente 64 in etwa zur selben Zeit geformt werden können. In anderen Ausführungsformen kann die Vorrichtung eine Anzahl an Formwerkzeugen 72 aufweisen, die geringer ist als die Anzahl der Kühlmittelelemente 64, so dass eine Gruppe von Kühlmittelelementen 64 geformt werden kann und dann kann die Vorrichtung sich umfänglich bewegen, um eine andere Gruppe von Kühlmittelelementen 64 zu formen. Ferner kann in einigen Ausführungsformen die Statorbaugruppe 26 positioniert werden, so dass Vorrichtungen mit Formwerkzeugen 72 beide Enden 65, 67 der Kühlmittelelemente 64 im Wesentlichen zur selben Zeit formen können. Dementsprechend kann in einigen Ausführungsformen nach dem Bilden der Enden 65, 67 die Statorbaugruppe 26 wenigstens ein Kühlmittelelement 64 aufweisen, das im Wesentlichen axial durch einen Teil des Statorkerns 28 orientiert ist, und die Statorkanäle 30 können im Wesentlichen abgedichtet werden, so dass ein Fluid durch wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 strömen kann.
In einigen Ausführungsformen kann die elektrische Maschine 14 mit dem Gehäuse 12 verbunden sein. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der elektrischen Maschine 14, wie zum Beispiel die Statorbaugruppe 26, betriebsfähig mit den Endkappen 16, 18 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 mit der Statorbaugruppe 26 über herkömmliche Befestigungsmittel (nicht dargestellt) oder anderen Verbindungstechniken verbunden sein, um die Endkappen 16, 18 an den Enden 50, 52 der Statorbaugruppe 26 zu befestigen, wie in den 1 und 2 dargestellt ist.
In einigen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 einen Außenflansch 80 und einen Innenflansch 82 aufweisen, wie in den 9 und 10 dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Außenflansch 80 im Wesentlichen radial nach außen relativ zu dem Innenflansch 82 positioniert sein. In einigen Ausführungsformen können die Flansche 80, 82 mit den Endkappen 16, 18 nach der Herstellung verbunden werden. In anderen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 gebildet werden (z. B. gegossen, maschinell bearbeitet, extrudiert, etc.), so dass die Flansche 80, 82 im Wesentlichen einstückig mit wenigstens einer der Endkappen 16, 18 ausgebildet sind. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen der Außenflansch 80 ebenso als eine radial äußere Wand der Endkappen 16, 18 fungieren. Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen wenigstens eine der Endkappen 16, 18 eine mittige Öffnung 84 aufweisen, die ausgelegt und eingerichtet ist, wenigstens einen Teil der Welle 32 aufzunehmen, so dass sich die Welle 32 durch die Endkappen 16, 18 erstrecken kann und betriebsfähig mit anderen Strukturen verbunden werden kann.
In einigen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 wenigstens zwei Übergangsstücke 86, 87 aufweisen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die erste Endkappe 16 ein Übergangsstück 86 aufweisen und die zweite Endkappe 18 kann ein Übergangsstück 87 aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Flansche 80, 82 wenigstens einen Teil der Übergangsstücke 86, 87 definieren. Wie in den 9 und 10 dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen die Übergangsstücke 86, 87 im Wesentlichen zwischen den Flanschen 80, 82 der Endkappen 16, 18 angeordnet sein und wenigstens teilweise ferner axial durch eine Innenwand 88 der Endkappen 16, 18 definiert sein. Außerdem können in einigen Ausführungsformen nach dem Verbinden der Endkappen 16, 18 mit der Statorbaugruppe 26 die Übergangsstücke 86, 87 in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einem Teil der Kühlmittelelemente 64 stehen. Wie zum Beispiel in den 2 und 11 dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen die Flansche 80, 82 ausgelegt und eingerichtet sein, so dass die Übergangsstücke 86, 87 jeder der Endkappen 16, 18 sich miteinander fluidleitend über wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 verbinden können. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen eine Abdichtstruktur (nicht dargestellt) (z. B. ein O-Ring) zwischen einem axial nach innen gerichteten Teil der Flansche 80, 82 der Endkappen 16, 18 und der Statorbaugruppe 26 angeordnet sein, um die Übergangsstücke 86, 87 im Wesentlichen abzudichten, so dass wenigstens ein wesentlicher Teil irgendeines Fluids, das in die Übergangsstücke 86, 87 eindringt, im Wesentlichen lediglich durch die Kühlmittelelemente 64 strömen kann.
In einigen Ausführungsformen können die Endkappen 16, 18 mehrere Bauformen aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die erste Endkappe 16 wenigstens zwei Übergangsstücke 86a, 86b aufweisen (z. B. ein erstes Übergangsstück 86a und ein zweites Übergangsstück 86b). in einigen Ausführungsformen kann, wie in den 9 und 11 dargestellt ist, die erste Endkappe 16 wenigstens zwei Rippen 90 aufweisen, die ausgelegt und eingerichtet sind, das Übergangsstück 86 (z. B. radial orientiert zwischen den Teilen der Flansche 80, 82) im Wesentlichen in die ersten und zweiten Übergangsstücke 86a, 86b zu unterteilen. Außerdem können in einigen Ausführungsformen die Rippen 90 positioniert sein, so dass jedes der Übergangsstücke 86a, 86b eine im Wesentlichen gleiche Größe aufweist (z. B. sind die Rippen 90 im Wesentlichen an gegenüberliegenden Punkten an der ersten Endkappe 16 positioniert). In einigen Ausführungsformen können die Rippen 90 in irgendeiner anderen Orientierung positioniert sein, um Übergangsstücke 86a, 86b in irgendeinem gewünschten Verhältnis zu definieren. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die Rippen 90 im Wesentlichen benachbart zueinander positioniert sein, so dass eines der Übergangsstücke 86a, 86b wesentlich kleiner ist als das andere. In einigen Ausführungsformen kann die erste Endkappe 16 mehr als zwei Rippen 90 aufweisen, so dass die erste Endkappe 16 mehrere Übergangsstücke 86 aufweisen kann (nicht dargestellt). In einigen Ausführungsformen kann die zweite Endkappe 18 Rippen 90 aufweisen, obwohl in anderen Ausführungsformen die Rippen 90 an der zweiten Endkappe 18 fehlen können, so dass die zweite Endkappe 16 ein im Wesentlichen kontinuierliches, umfänglich angeordnetes Übergangsstück 87 aufweist, wie in 10 dargestellt ist. Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen die Rippen 90 mit wenigstens einem Teil der Endkappen 16, 18 verbunden sein und/oder im Wesentlichen einstückig ausgebildet sein.
In einigen Ausführungsformen kann die erste Endkappe 16 wenigstens einen Einlass 92 und wenigstens einen Auslass 94 aufweisen. Wie in den 1, 9 und 11 dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen die erste Endkappe 16 den Einlass 92 aufweisen, der betriebsfähig mit einem Teil der Endkappe 16 verbunden ist, so dass der Einlass 92 in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einem der Übergangsstücke 86a, 86b steht. In einigen Ausführungsformen kann der Einlass 92 mit der Endkappe 16 nach der Herstellung verbunden werden und in anderen Ausführungsformen kann der Einlass 92 im Wesentlichen einstückig mit der Endkappe 16 ausgebildet sein. Wie in 1 dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen die erste Endkappe 16 den Auslass 94 aufweisen, der betriebsfähig mit einem Teil der Endkappe 16 verbunden ist, so dass der Auslass 94 in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einem der Übergangsstücke 86a, 86b steht. In einigen Ausführungsformen kann der Auslass 94 mit der Endkappe 16 nach der Herstellung verbunden werden und in anderen Ausführungsformen kann der Auslass 94 im Wesentlichen einstückig mit der Endkappe 16 ausgebildet sein. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Einlass 92 in fluidleitender Verbindung mit dem ersten Übergangsstück 86a stehen und der Auslass 94 kann in fluidleitender Verbindung mit dem zweiten Übergangsstück 86b stehen. In einigen Ausführungsformen kann das Modul 10 mehr als einen Einlass 92 und mehr als einen Auslass 94 aufweisen, die in fluidleitender Verbindung mit mehreren Übergangsstücken 86 der ersten und/oder zweiten Endkappen 16, 18 stehen.
In einigen Ausführungsformen kann ein Kühlmittel durch wenigstens einen Teil des Moduls 10 strömen, um die Kühlung zu verbessern. In einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittel Getriebeöl, Ethylenglykol, eine Ethylenglykol-/Wasser-Mischung, Wasser, Öl, Motoröl, einen Nebel, ein Gas oder eine andere Substanz umfassen, die in der Lage ist, durch das elektrische Maschinenmodul 10 erzeugte Wärmeenergie aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen kann der Einlass 92 fluidleitend mit einer Kühlmittelquelle (nicht dargestellt) verbunden sein, die das Kühlmittel wenigstens teilweise unter Druck setzen kann, bevor oder während es durch den Einlass 92 strömt. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil des Kühlmittels durch den Einlass 92 strömen und in das Übergangsstück 86a eindringen. In einigen Ausführungsformen kann sich das Kühlmittel wenigstens teilweise aufgrund des Drucks, der durch die Kühlmittelquelle bereitgestellt wird, innerhalb des ersten Übergangsstücks 86a ansammeln und kann durch wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 strömen, die in fluidleitender Verbindung mit dem Übergangsstück 86a stehen.
Lediglich beispielhaft kann in einigen Ausführungsformen die Statorbaugruppe 26 etwa zweiunddreißig Kühlmittelelemente 64 aufweisen und etwa die Hälfte der Kühlmittelelemente 64 kann in fluidleitender Verbindung mit dem ersten Übergangsstück 86a stehen. Dementsprechend können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64, die in fluidleitender Verbindung mit dem ersten Übergangsstück 86a stehen, für wenigstens einen Teil des umzuwälzenden Kühlmittels als ein Kühlmittelweg fungieren, wie durch die Pfeile in 11 wiedergegeben wird. In einigen Ausführungsformen kann die Statorbaugruppe 26 mehr als oder weniger als zweiunddreißig Kühlmittelelemente 64 aufweisen und ein unterschiedliches Verhältnis der Gesamtzahl an Kühlmittelelementen 64 (z. B. mehr oder weniger als die Hälfte der Gesamtanzahl) kann in fluidleitender Verbindung mit dem ersten Übergangsstück 86a stehen. Außerdem können in einigen Ausführungsformen, wie zuvor erwähnt wurde, die O-Ringe 70, die Haltebereiche 68 und die winkelförmigen Bereiche 66 wenigstens teilweise fungieren, die Statorkanäle 20 abzudichten, so dass keine Materialmenge des Fluids (z. B. Kühlmittel) von den Übergangsstücken 86a, 86b, 87 durch die Statorkanäle 30 strömen kann. Dementsprechend strömt in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil des Kühlmittels, das in eine im Wesentlichen axiale Richtung strömt, durch wenigstens einige der Kühlmittelelemente 64.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels axial durch die Statorbaugruppe 26 von dem ersten Übergangsstück 86a zu einem dritten Übergangsstück 87 (z. B. dem Übergangsstück 87 der zweiten Endkappe 18) strömen, wie durch die Pfeile in 11 wiedergegeben wird. In einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittel von dem ersten Übergangsstück 86a (z. B. von dem ersten axialen Ende 20 der Maschine 14 in Richtung des zweiten axialen Endes 22 der Maschine 14 oder umgekehrt) strömen. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen, wie zuvor erwähnt wurde, das Übergangsstück 87 der zweiten Endkappe 18 einen im Wesentlichen ungeteilten Aufbau aufweisen, so dass alle oder nahezu alle Kühlmittelelemente 64 in fluidleitender Verbindung mit dem Übergangsstück 87 stehen. Folglich kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels, das von dem ersten Übergangsstück 86a strömt, durch die Kühlmittelelemente 64 zirkulieren und in das dritte Übergangsstück 87 der zweiten Endkappe 18 eindringen. In einigen Ausführungsformen kann, da alle oder nahezu alle Kühlmittelelemente 64 in fluidleitender Verbindung mit dem dritten Übergangsstück 87 stehen, wenigstens ein Teil des Kühlmittels in das dritte Übergangsstück 87 eindringen und durch das dritte Übergangsstück 87 in einer im Wesentlichen umfänglichen Richtung zirkulieren (z. B. im Wesentlichen das dritte Übergangsstück 87 fluten, so dass das dritte Übergangsstück 87 wenigstens zeitweise eine Kühlmittelmenge zurückbehält).
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen, da alle oder nahezu alle Kühlmittelelemente 64 in fluidleitender Verbindung mit dem dritten Übergangsstück 87 stehen, wenigstens ein Teil des Kühlmittels durch das dritte Übergangsstück zirkulieren und in wenigstens einige der Kühlmittelemente 64 eindringen und in Richtung der ersten Endkappe 16 strömen. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels durch die Kühlmittelelemente 64 strömen, die in fluidleitender Verbindung mit dem zweiten Übergangsstück 86b stehen. Zum Beispiel kann, da wenigstens ein Teil des Kühlmittels durch die Kühlmittelelemente 64 geleitet wird, die in fluidleitender Verbindung mit dem ersten Übergangsstück 86a stehen, Kühlmittel in und durch das Übergangsstück 87 strömen und in wenigstens einen Teil der übrigen Kühlmittelelemente 64 eindringen, die das Kühlmittel in Richtung des zweiten Übergangsstücks 86b leiten können (z. B. in einer im Wesentlichen entgegengesetzten axialen Richtung), das in fluidleitender Verbindung mit dem Auslass 94 steht. In einigen Ausführungsformen kann der Auslass 94 das zweite Übergangsstück 86b und ein Wärmeaustauschelement fluidleitend verbinden. Folglich kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil des Kühlmittels von dem Auslass 94 zu dem Wärmeaustauschelement (z. B. ein Radiator, ein Wärmetauscher, etc.) zirkulieren, so dass wenigstens ein Teil der Wärmeenergie, die durch das Kühlmittel von dem Modul 10 aufgenommen wird, entfernt werden kann und das Kühlmittel zur weiteren Kühlung erneut durch das Modul 10 in Umlauf gesetzt werden kann.
Folglich kann in einigen Ausführungsformen das Modul 10 einen Kühlmittelweg aufweisen, wie durch die Pfeile der 11 wiedergegeben wird. Lediglich beispielhaft kann in einigen Ausführungsformen Kühlmittel in das Modul 10 über den Einlass 92 eindringen und kann in das erste Übergangsstück 86a strömen. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels in wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 eindringen und in einer allgemein axialen Richtung in Richtung des dritten Übergangsstücks 87 strömen. In einigen Ausführungsformen kann nach dem Eindringen in das dritte Übergangsstück 87 wenigstens ein Teil des Kühlmittels durch einige der Kühlmittelelemente 64 in einer allgemein axialen Richtung in Richtung des zweiten Übergangsstücks 86b strömen. Als Folge, dass es fluidleitend mit dem Auslass 94 verbunden ist, kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels, das in das zweite Übergangsstück 86b eindringt, das Modul 10 und den Kühlmittelweg über den Auslass 94 verlassen.
In einigen Ausführungsformen kann, da das Kühlmittel durch wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 strömt, es wenigstens einen Teil der Wärmeenergie aufnehmen, die während des Betriebs durch die elektrische Maschine 14 erzeugt wird. Wie zuvor erwähnt wurde, können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64 angeordnet sein, so dass sie in wärmeleitfähiger Verbindung mit der Statorbaugruppe 26 stehen. Folglich kann wenigstens ein Teil der Wärmeenergie, die durch die Elemente des Moduls 10 (z. B. Statorwicklungsköpfe 62, Statorbaugruppe 26, Rotorbaugruppe 24, etc.) erzeugt wird, zur Statorbaugruppe 26 konvektiert und/oder geleitet werden, wo wenigstens ein Teil der Wärmeenergie auf das Kühlmittel übertragen werden kann, das durch die Kühlmittelelemente 64 strömt.
Außerdem können einige Ausführungsformen eine verbesserte Kühlung bereitstellen. Zum Beispiel können herkömmliche Maschinen Kühlmittelmäntel aufweisen, die ein Kühlmittel aufnehmen können, das einmal durch die Maschinen strömt (z. B. im Wesentlichen unidirektional von einem Einlass zu einem Auslass). Dementsprechend kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels einige dieser herkömmlichen elektrischen Maschinen mit etwas Wärmeenergie verlassen, das Kühlmittel kann jedoch nicht eine maximale Menge an Wärmeenergie aufgenommen haben. Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen eine verbesserte Kühlung bereit. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen, indem das Kühlmittel in die erste axiale Richtung strömt (z. B. von dem Einlass 92 und dem ersten Übergangsstück 86a in Richtung der zweiten Endkappe 18 und des dritten Übergangsstücks 87) wenigstens ein Teil des Kühlmittels einen Teil der durch das Modul 10 erzeugten Wärmeenergie aufnehmen. In einigen Ausführungsformen kann, indem das Kühlmittel durch das dritte Übergangsstück 87 zirkuliert und über wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 in Richtung des Auslasses 94 strömt, wenigstens ein Teil des Kühlmittels weitere Mengen an Wärmeenergie aufnehmen, die durch das elektrische Maschinenmodul 10 erzeugt wird, was zu einer verbesserten Kühlung führen kann, da größere Mengen an Wärmeenergie durch das Kühlmittel aufgenommen und von dem Modul 10 entfernt werden können, wenn das Kühlmittel den Auslass 94 verlässt.
In einigen Ausführungsformen kann das Modul 10 andere Kühlanordnungen aufweisen. Wie in den 12A und 12B dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen die Statorbaugruppe 26 und/oder das Gehäuse 12 andere Bauformen aufweisen. Wie in 12A dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen die Statorbaugruppe 26 Kühlmittelelemente 64 aufweisen, die wenigstens teilweise fluidleitend verbunden sind. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das erste Ende 65 wenigstens eines Teils der Kühlmittelelemente 64 einen gebogenen Bereich 96 aufweisen. In einigen Ausführungsformen können wenigstens zwei Kühlmittelelemente 64 über den gebogenen Bereich 96 im Wesentlichen fluidleitend verbunden werden. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der gebogene Bereich 96 eine im Wesentlichen „u-förmige” oder „v-förmige” Bauform aufweisen, wie in 12A dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann der gebogene Bereich 96 andere Bauformen aufweisen (z. B. quadratische, rechteckig, regelmäßig oder unregelmäßig polygonal, etc.).
In einigen Ausführungsformen kann der gebogene Bereich 96 in mehrfacher Weise positioniert sein. In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelelemente 64 vor der Ausbildung des gebogenen Bereichs 96 einen im Wesentlichen geradlinigen Aufbau aufweisen. Zum Beispiel kann das im Wesentlichen geradlinige Kühlmittelelement 64 eine Kraft aufnehmen (z. B. durch Biegen, Drücken, Ziehen oder anderweitiges Betätigen), so dass das Kühlmittelelement 64 einen im Wesentlichen ähnlichen Aufbau aufweist wie die Kühlmittelelemente 64 in 12A (z. B. ist das Kühlmittelelement 64 im Wesentlichen gebogen, um den gebogenen Bereich 96 zu bilden). Folglich kann in einigen Ausführungsformen ein Kühlmittelelement 64 zwei zweite Enden 67 aufweisen, die dem gebogenen Bereich 96 gegenüberliegen. In einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittelelement 64 zwei erste Enden 65 und einen gebogenen Bereich 96 aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann der gebogenen Bereich 96 auf andere Weisen positioniert sein. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Kühlmittelelement 64 wenigstens teilweise in dem Statorkern 28 ähnlich einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen angeordnet sein. Nach dem Positionieren der Kühlmittelelemente 64 kann in einigen Ausführungsformen ein gebogener Bereich 96 mit benachbarten Kühlmittelelementen 64 (z. B. im Wesentlichen umfänglich benachbarten Kühlmittelelementen 64) verbunden werden. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen ein separater gebogener Bereich 96 (z. B. ein vorgeformter gebogener Bereich 96, der ein im Wesentlichen ähnliches Material aufweist wie die Kühlmittelelemente 64) mit den ersten und/oder zweiten Enden 65, 67 der Kühlmittelelemente 64 verbunden werden (z. B. geschweißt, gelötet, etc.).
In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelelemente 64 innerhalb des Statorkerns 28 angeordnet werden, so dass sich wenigstens ein Teil der gebogenen Bereiche 96 an demselben axialen Ende des Statorkerns 28 befindet. In einigen Ausführungsformen können die ersten Enden 65 der Kühlmittelelemente 64 die gebogenen Bereiche 96 aufweisen, wie zuvor erwähnt wurde und in 12A dargestellt ist. Lediglich beispielhaft können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64 innerhalb der Statorkanäle 30 positioniert werden, so dass sie einen gebogenen Bereich 96 zwischen wenigstens einem Teil der Elemente 64 aufweisen (z. B. sind wenigstens einige der Elemente 64 gebogen, um ein u-förmiges Kühlmittelelement 64 zu bilden). In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelelemente 64 dann in die Statorkanäle 30 eingeführt werden, so dass sich wenigstens ein Teil der gebogenen Bereiche 96 an einem axialen Ende der Statorbaugruppe 26 befindet (z. B. dem ersten axialen Ende 20 oder dem zweiten axialen Ende 22) und sich die zweiten Enden 67 der Kühlmittelelemente 64 an dem gegenüberliegenden axialen Ende der Statorbaugruppe 26 befinden, wie durch den Pfeil in 13 wiedergegeben wird. Ferner kann in einigen Ausführungsformen nach dem Anordnen wenigstens eines Teils der Kühlmittelelemente 64 innerhalb der Statorkanäle 30 wenigstens ein Teil der zweiten Enden 67 im Wesentlichen ähnlich zu einigen der zuvor erwähnten Ausführungsformen geformt und eingerichtet werden, die das Ausbilden des winkelförmigen und des Haltebereichs 66, 68 und das Positionieren der O-Ringe 70 umfassen, wie in 14 dargestellt ist. Folglich können in einigen Ausführungsformen die gebogenen Bereiche 96 benachbarte Kühlmittelelemente 64 an einem axialen Ende (z. B. dem ersten axialen Ende 20 oder dem zweiten axialen Ende 22) fluidleitend verbinden, so dass ein Kühlmittel, das in eines der zweiten Enden 67 eindringt, durch die Kühlmittelelemente 64 in eine axiale Richtung strömen kann, innerhalb der gebogenen Bereiche 96 strömen kann und zurück in Richtung der zweiten Enden 67 in einer entgegengesetzten axialen Richtung strömen kann.
In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelelemente 64 alternative Bauformen und Installationsverfahren aufweisen. In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelelemente 64 ein Material aufweisen, das die Bauform während des Zusammenbaus des elektrischen Maschinenmoduls 10 ändern kann. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen einige oder alle der Kühlmittelelemente 64 ein Polymer aufweisen, das extrudiert worden ist, um die Kühlmittelelemente 64 zu bilden, die einen gebogenen Bereich 96 aufweisen, wie in 18 dargestellt ist. Außerdem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 durch Extrusion gebildet werden. Wie zuvor erwähnt wurde, können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64 jedoch auf andere Weisen gebildet werden.
In einigen Ausführungsformen können die extrudierten Kühlmittelelemente 64 die Bauform während des Zusammenbaus der Statorbaugruppe 26 ändern. Zum Beispiel können die Kühlmittelelemente 64 nach der anfänglichen Herstellung (z. B. mittels Extrusion) einen ersten Außendurchmesser aufweisen. Wie in 18 dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen der erste Außendurchmesser eine kleinere Größe relativ zu einem zweiten Durchmesser wenigstens einiger der Statorkanäle 30 aufweisen. Folglich können die Kühlmittelelemente 64 leichter innerhalb der Statorkanäle 30 positioniert werden (z. B. relativ zu Kühlmittelelementen 64, die einen ersten Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen ähnlich dem zweiten Durchmesser ist), so dass sich die gebogenen Bereiche 96 von einem axialen Ende des Statorkerns 28 erstrecken können und sich die zweiten Enden 67 der Kühlmittelelemente 64 von dem anderen axialen Ende des Statorkerns 28 erstrecken können, wie in 18 dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen können durch Ausbilden wenigstens einiger der Kühlmittelelemente 64 durch Extrusion Herstellungszeiten und -kosten wenigstens teilweise reduziert werden. Außerdem können die extrudierten Kühlmittelelemente 64 leichter mit einer Innenfläche der Statorkanäle 30 in Eingriff gelangen (z. B. relativ zu einem Kupfer enthaltenden Kühlmittelelement 64). Zum Beispiel können die Kühlmittelelemente 64, die ein Polymer oder ein anderes extrudiertes Material aufweisen, einfach verformt werden und können in eine oder mehrere Lücken aufgeweitet werden, die durch die strukturierte Oberfläche der Statorkanäle 30 definiert sind.
In einigen Ausführungsformen können die Kühlmittelelemente 64 ihre Bauform ändern, nachdem sie innerhalb der Statorkanäle 30 positioniert sind. Wie zuvor erwähnt wurde, können die Kühlmittelelemente 64 einen geringeren Außendurchmesser aufweisen als der Durchmesser der Statorkanäle 30. Folglich können sich die Kühlmittelelemente 64 innerhalb der Statorkanäle 30 bewegen. In einigen Ausführungsformen können nach dem Positionieren der Kühlmittelelemente 64 innerhalb der Statorkanäle 30 ein oder mehrere Fluids durch die Kühlmittelelemente 64 umgewälzt werden, um eine Aufweitung herbeizuführen (d. h. die Fluide führen eine Aufweitung der Kühlmittelelemente 64 herbei, so dass der Außendurchmesser der Kühlmittelelemente 64 im Wesentlichen ähnlich oder derselbe ist wie der Durchmesser der Statorkanäle 30), wie ausführlicher nachstehend beschrieben wird. Außerdem können vor oder während der Änderung der Bauform der Kühlmittelelemente 64 in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere O-Ringe 70 angrenzend an die zweiten Enden 67 angeordnet werden, wie in 19 dargestellt ist. Folglich können die O-Ringe 70 während des Umformens der Kühlmittelelemente 64 in der Position sein, um die Statorkanäle 30 abzudichten, wie zuvor erwähnt wurde.
Wie in den 20A–20D dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen die Kühlmittelelemente 64 unter Verwendung eines unter Druck gesetzten Fluids aufgeweitet werden. Wie in den 20A, 20C und 20D dargestellt ist, können in einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Düsen 100 wenigstens teilweise innerhalb oder unmittelbar angrenzend an die zweiten Enden 67 angeordnet werden. In einigen Ausführungsformen kann eine Düse 100 in jedem der zweiten Enden 67 des Kühlmittelelements 64 angeordnet werden. Die Düsen 100 können in fluidleitender Verbindung mit einer Fluidquelle stehen. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die Düsen 100 fluidleitend mit einer Hochdruckfluidquelle (z. B. einer Luftdruckquelle) verbunden sein. In einigen Ausführungsformen können die Düsen 100 einen Fluidkanal 102 aufweisen, der ermöglichen kann, dass das Hochdruckfluid in die Kühlmittelelemente 64 eindringt. Wie in 20C dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen das Hochdruckfluid in die Düsen 100 eindringen und wenigstens ein Teil des Hochdruckfluids kann über die Fluidkanäle 102 in die Kühlmittelelemente 64 eindringen. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen, wenn die Düse 100 wenigstens teilweise innerhalb der Kühlmittelelemente 64 positioniert ist, die Düsen 100 die Kühlmittelelemente 64 im Wesentlichen oder vollständig abdichten, so dass das unter Druck gesetzte Fluid (das in 20C durch Pfeile dargestellt ist) dazu führen kann, dass sich die Kühlmittelelemente 64 aufweiten, wie in den 20C und 20D dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann das Hochdruckfluid die Aufweitung der Kühlmittelelemente 64 wenigstens teilweise aufgrund der Polymerzusammensetzung herbeiführen, die wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 beinhaltet. Zum Beispiel kann sich das Polymer (z. B. Polyethylenterephthalat) in Reaktion auf das Vorhandensein des radial nach außen gerichteten Drucks, der von dem Einbringen des Hochdruckfluids herrührt, leicht aufweiten.
Wie in den 20A und 20B dargestellt ist, kann ein Halteelement 104 mit einem Teil wenigstens einiger der Kühlmittelelemente 64 verbunden sein, um sie während des Einbringens des Hochdruckfluids zu halten. In einigen Ausführungsformen kann das Halteelement 104 ausgelegt und eingerichtet sein, wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 aufzunehmen. Wie zum Beispiel in den 20A und 20B dargestellt ist, kann das Halteelement 104 ausgelegt sein, den gebogenen Bereich 96 der Kühlmittelelemente 64 aufzunehmen. In einigen Ausführungsformen kann das Halteelement 104 ein erstes Halteelement 104a und ein zweites Halteelement 104b aufweisen, die ausgelegt sein können, einen ersten Teil des Kühlmittelelements 64 aufzunehmen (z. B. einen radial äußeren Teil des Kühlmittelelements 64) beziehungsweise einen zweiten Teil des Kühlmittelelements 64 (z. B. einen radial inneren Teil des Kühlmittelelements 64). Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen die ersten und zweiten Halteelemente 104a, 104b Aufnahmebereich 106 aufweisen, die ausgelegt sind, Teile des gebogenen Bereichs 96 aufzunehmen. Wie in den 20A und 20B dargestellt ist, können die ersten und zweiten Aufnahmeelemente 104a, 104b positioniert werden, so dass der gebogene Bereiche 96 wenigstens teilweise gehalten und/oder gelagert ist, so dass sich, wenn ein Hochdruckfluid in die Kühlmittelelemente 64 eingebracht wird, die Elemente 64 nicht wesentlich bewegen können (z. B. in einer allgemein axialen Richtung).
Außerdem können in einigen Ausführungsformen zusätzlich zur Bereitstellung eines Kanals für das Hochdruckfluid zum Erreichen der Kühlmittelelemente 64, die Düsen 100 ebenso ausgelegt sein, die winkelförmigen und die Haltebereiche 66, 68 auszubilden, wie in den 20C und 20D dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen können die Düsen 100 und das Formwerkzeug 72 im Wesentlichen einen ähnlichen Aufbau aufweisen. Zum Beispiel können die Düsen 100 vor, während oder nach der Aufweitung der Kühlmittelelemente 64 mittels des Hochdruckfluids in einer allgemein axialen, nach innen gerichteten Richtung bewegt werden, um eine Kraft auf die zweiten Enden 67 aufzubringen. Wie in den 20C und 20D dargestellt ist, kann die Bewegung der Düsen 100 eine Formänderung der zweiten Enden 67 von im Wesentlichen geradlinig (wie in 20C dargestellt) zu einer Form herbeiführen, welche die winkelförmigen und die Haltebereiche 66, 68 aufweist (wie in 20D dargestellt ist). Außerdem können die O-Ringe 70 an der Position befestigt werden, um die Statorkanäle 30 abzudichten, da sie vor der Aufweitung der Kühlmittelelemente 64 positioniert worden sind, wie zuvor erwähnt wurde.
Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen das Halteelement 104 fungieren, eine axiale Bewegung der Kühlmittelelements 64 zu verhindern, wenn sich die Düsen 100 axial nach innen bewegen, um die Ausbildung der winkelförmigen und der Haltebereiche 68 sicherzustellen. In einigen Ausführungsformen können ein einzelnes Halteelement 104 und zwei Düsen 100 bei dem Herstellungsprozess verwendet werden (z. B. kann jeweils ein Kühlmittelelement 64 konfiguriert werden), in anderen Ausführungsformen können jedoch größere Anzahlen an Halteelementen 104 und Düsen 100 verwendet werden (z. B. können mehrere Kühlmittelelemente 64 in einer im Wesentlichen zeitgleichen Weise konfiguriert werden). Außerdem kann in einigen Ausführungsformen ein einzelnes Halteelement 104 ausgelegt werden, einige oder alle der gebogenen Bereiche 96 aufzunehmen und ein Körper (nicht dargestellt) kann mehrere Düsen 100 aufweisen, so dass einige oder alle Kühlmittelelemente 64 zu selben oder ähnlichen Zeiten konfiguriert werden können.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen wenigstens eine der Endkappen 16, 18 alternative Bauformen aufweisen. Obwohl die nachfolgende Erläuterung sich größtenteils auf die erste Endkappe 16 bezieht, kann die zweite Endkappe 18 einen ähnlichen Aufbau aufweisen oder beide Endkappen 16, 18 können einen ähnlichen, alternativen Aufbau aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die erste Endkappe 16 mehrere Ausnehmungen 98 aufweisen. Wie in den 15A und 15B dargestellt ist, kann in einigen Ausführungsformen die erste Endkappe 16 mehrere im Wesentlichen axial orientierte Ausnehmungen 98 aufweisen, die zwischen dem Außenflansch 80 und dem Innenflansch 82 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil der Ausnehmungen 98 im Wesentlichen umfänglich orientiert sein mit Bezug auf die Endkappe 16. Zum Beispiel können, wie in 15A dargestellt ist, in einigen Ausführungsformen mehrere Rippen 90 zwischen dem Innenflansch 82 und dem Außenflansch 80 angeordnet sein (z. B. im Wesentlichen umfänglich angeordnet und im Wesentlichen radial orientiert), um die Ausnehmung 98 wenigstens teilweise zu definieren. Ferner und lediglich beispielhaft kann in einigen Ausführungsformen die erste Endkappe 16 ausgebildet werden (z. B. gegossen, geformt, extrudiert, etc.), so dass die Rippen 90 und die Ausnehmungen 98 während der Herstellung der Endkappe erzeugt werden. In anderen Ausführungsformen können die Rippen 90 mit den Flanschen 80, 82 und anderen Teilen der Endkappe 18 zu anderen Zeiten verbunden werden, um wenigstens einen Teil der Ausnehmungen 98 zu definieren. Zusätzlich können in einigen Ausführungsformen die Ausnehmungen 98 ausgelegt und angeordnet sein, wenigstens einen Teil der Kühlmittelelemente 64 aufzunehmen (z. B. wenigstens ein Teil der zweiten Enden 67 kann wenigstens teilweise innerhalb eines Teils der Ausnehmungen 98 angeordnet sein). Außerdem können in einigen Ausführungsformen der Einlass 92 und der Auslass 94 durch einen Teil der Endkappe 16 angeordnet sein, so dass der Einlass 92 in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einer der Ausnehmungen 98 steht und der Auslass 94 in fluidleitender Verbindung mit einer der Ausnehmungen 98 steht (z. B. derselben oder einer anderen Ausnehmung 98).
In einigen Ausführungsformen kann die Statorbaugruppe 26 mit den Endkappen 16, 18 verbunden sein, so dass wenigstens ein Teil der zweiten Enden 67 in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einem Teil der Ausnehmung 98 steht. Zum Beispiel können, wie in 16 dargestellt ist, in einigen Ausführungsformen die Endkappen 16, 18 mit der Statorbaugruppe 26 verbunden sein, so dass die zweiten Enden 67 wenigstens teilweise innerhalb der Ausnehmung 98 aufgenommen sind, so dass wenigstens ein Teil eines Fluids (z. B. ein Kühlmittel), das in den Ausnehmungen 98 aufgenommen ist, in die Kühlmittelelemente 64 eindringen und durch sie zirkulieren kann. Ferner kann in einigen Ausführungsformen eine Struktur (z. B. ein O-Ring oder eine andere Struktur) (nicht dargestellt) zwischen einer axialen Seite der Statorbaugruppe 26, welche die zweiten Enden 67 aufweist, und der Endkappe 16 angeordnet sein, um wenigstens einen Teil der Ausnehmungen 98 abzudichten. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen während des Zusammenbaus die Struktur positioniert werden, so dass keine wesentlichen Fluidmengen, die in die Ausnehmungen 98 eintreten (z. B. über den Einlass 92 oder die Kühlmittelelemente 64), die Ausnehmungen 98 verlassen können, außer dass sie durch die Kühlmittelelemente 64 oder den Auslass 94 strömen.
Außerdem kann in einigen Ausführungsformen die zweite Endkappe 18 ausgelegt und eingerichtet sein, wenigstens einen Teil der gebogenen Bereiche 96 aufzunehmen. Zum Beispiel können in einigen Ausführungsformen der Außenflansch 80 und der Innenflansch 82 einen radialen Abstand beabstandet sein, der im Wesentlichen ähnlich einer Breite der gebogenen Bereiche 96 ist, so dass die gebogenen Bereiche 96 wenigstens teilweise zwischen den Flanschen 80, 82 der zweiten Endkappe 18 aufgenommen sein können, wenn die Statorbaugruppe 26 mit den Endkappen 16, 18 verbunden wird. Ferner können in einigen Ausführungsformen die gebogenen Bereiche 96 innerhalb der zweiten Endkappe 18 derart aufgenommen sein, dass wenigstens ein Teil der gebogenen Bereiche 96 in wärmeleitender Verbindung mit der zweiten Endkappe 18 steht. Zum Beispiel kann, wie nachstehend ausführlicher erläutert wird, Wärmeenergie über die Kühlmittelelemente 64 oder umgekehrt zu der Endkappe 18 geleitet werden.
In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels durch die Kühlmittelelemente 64 in einem im Wesentlichen kontinuierlichen Kreislauf strömen. Wie zuvor erwähnt wurde und in den 16 und 17 dargestellt ist, kann sich in einigen Ausführungsformen wenigstens ein Teil der Kühlmittelelemente 64 in wenigstens einen Teil der Ausnehmungen 98 erstrecken. Außerdem können in einigen Ausführungsformen die Ausnehmungen 98 im Wesentlichen abgedichtet werden (z. B. über eine Dichtstruktur, wie zuvor erwähnt wurde), so dass das Kühlmittel, das in die Ausnehmungen 98 eindringt, allgemein durch die Kühlmittelelemente 64 strömen kann. Ferner können in einigen Ausführungsformen die zweiten Enden 67 jedes einzelnen Kühlmittelelements 64 in unterschiedlichen Ausnehmungen 98 angeordnet sein, um wenigstens teilweise einen im Wesentlichen kontinuierlichen Kühlmittelkreislauf bereitzustellen.
Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen der Einlass 94 fluidleitend mit wenigstens einer der Ausnehmungen 98 (z. B. einer ersten Ausnehmung 98) verbunden sein und wenigstens eines der Kühlmittelelemente 64 kann in fluidleitender Verbindung mit der ersten Ausnehmung 98 stehen. Außerdem kann das Kühlmittelelement 64, das in fluidleitender Verbindung mit dem Einlass 94 steht, ein erstes zweites Ende 67 umfassen, das in fluidleitender Verbindung mit der ersten Ausnehmung 98 steht, und ein anderes zweites Ende 67, das in fluidleitender Verbindung mit einer zweiten Ausnehmung 98 steht, wie in 17 dargestellt ist. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein anderes Kühlmittelelement 64 ein erstes zweites Ende 67 umfassen, das in fluidleitender Verbindung mit der zweiten Ausnehmung 98 steht, und ein anderes zweites Ende 67, das in fluidleitender Verbindung mit einer dritten Ausnehmung 98 steht. In einigen Ausführungsformen kann sich wenigstens ein Teil des vorstehend erwähnten Rasters um einen Teil oder den ganzen Umfang der Statoranordnung 26 fortsetzen, so dass ein Kühlmittel durch die Kühlmittelelemente 64 in einem wenigstens teilweise kontinuierlichen Kühlmittelkreislauf strömen kann. Folglich und lediglich beispielhaft kann, wie durch die Pfeile in 17 wiedergegeben wird, das Kühlmittel in die erste Ausnehmung 89 eindringen und in ein erstes zweites Ende 67 wenigstens eines Kühlmittelelements 64 eindringen. In einigen Ausführungsformen kann wenigstens ein Teil des Kühlmittels von der ersten Ausnehmung 98 durch das zweite Ende 67 in Richtung des gebogenen Bereichs 96 strömen und dann zu dem anderen zweiten Ende 67 zurückkehren, das in fluidleitender Verbindung mit der zweiten Ausnehmung 98 steht. In einigen Ausführungsformen kann das Kühlmittel dann durch ein zweites Ende 67 eines separaten Kühlmittelelements 64 strömen, das in fluidleitender Verbindung mit der zweiten Ausnehmung 98 steht und durch dieses Kühlmittelelement 64 zirkulieren und dann in die dritte Ausnehmung 98 abströmen. Ferner kann sich in einigen Ausführungsformen das zuvor erwähnte Raster im Wesentlichen kontinuierlich wiederholen (z. B. in einer allgemein umfänglichen Richtung) durch die mehreren Kühlmittelelemente 64 und Ausnehmungen 98, bis das Kühlmittel in die Ausnehmung 98 strömt, die fluidleitend mit dem Auslass 94 verbunden ist. Nach dem Erreichen des Auslasses 94 kann das Kühlmittel ähnlich zu einigen zuvor erwähnten Ausführungsformen durch ein Wärmetauscherelement strömen und kann für die weitere Kühlung wieder verwendet werden.
Folglich kann Kühlmittel im Wesentlichen kontinuierlich in beide axiale Richtungen strömen (z. B. beide axiale Richtung durch die Kühlmittelelemente 64) und eine umfängliche Richtung (z. B. Kühlmittel, das in die mehreren Ausnehmungen 98 eindringt und diese verlässt, wenn es aus zweiten Enden 67 der Kühlmittelelemente 64 austritt und in diese eindringt). Außerdem kann in einigen Ausführungsformen, indem das Kühlmittel in viele der zuvor erwähnten Richtungen strömt, es wenigstens einen Teil der Wärmeenergie aufnehmen, die durch die elektrische Maschine 14 während des Betriebs erzeugt wird, was zum Kühlen des Moduls 10 führen kann.
Es ist von den Fachleute zu verstehen, dass, obwohl die Erfindung vorstehend in Verbindung mit bestimmten Ausführungsformen und Beispielen beschrieben worden ist, die Erfindung nicht notwendigerweise derart beschränkt ist und dass zahlreiche andere Ausführungsformen, Beispiele, Verwendungen, Modifizierungen und Abweichungen von den Ausführungsformen, Beispielen und Verwendungen als von den hieran angefügten Ansprüchen umfasst beabsichtigt sind. Die vollständige Offenbarung jedes Patents und Veröffentlichung, die hierin zitiert sind, ist durch Bezugnahme aufgenommen, als wenn jedes solche Patent oder Veröffentlichung einzeln hierin durch Bezugnahme aufgenommen würde.
Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Maschinenmoduls, wobei das Verfahren aufweist: Herstellen eines Statorkerns aus mehreren Blechen, wobei der Statorkern mehrere Aussparungen, ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende aufweist; Positionieren mehrerer Statorkanäle durch wenigstens einen Teil des Statorkerns, so dass sich wenigstens einige der mehreren Statorkanäle von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken; Bilden mehrerer Kühlmittelelemente, die einen gebogenen Bereich aufweisen; Positionieren der mehreren Kühlmittelelemente innerhalb der mehreren Statorkanäle; und Einbringen eines unter Druck gesetzten Fluids in wenigstens einige der Kühlmittelelemente, um die Kühlmittelelemente in einen Eingriff mit wenigstens einem Teil der Statorkanäle aufzuweiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bilden der mehreren Kühlmittelelemente das Extrudieren der mehreren Kühlmittelelemente umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Kühlmittelelemente ein Polymer aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1 und ferner aufweisend das Verbinden einer Düse mit wenigstens einem Teil der Kühlmittelelemente, um das unter Druck gesetzte Fluid einzubringen.
Verfahren nach Anspruch 1 und ferner aufweisend das Verbinden wenigstens eines Halteelements mit dem gebogenen Bereich.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Halteelement ausgelegt und eingerichtet ist, die Kühlmittelelemente während des Einbringens des unter Druck gesetzten Fluids in Position zu halten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das unter Druck gesetzte Fluid Hochdruckluft umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Teil der mehreren Statorkanäle relativ zu den mehreren Aussparungen radial nach außen positioniert ist.
Verfahren nach Anspruch 8 und ferner aufweisend das Positionieren einer Statorwicklung wenigstens teilweise innerhalb der mehreren Aussparungen.
Verfahren nach Anspruch 1 und ferner aufweisend das Verbinden einer ersten Endkappe und einer zweiten Endkappe mit dem ersten axialen Ende beziehungsweise dem zweiten axialen Ende des Statorkerns.
Elektrisches Maschinenmodul, aufweisend: ein Gehäuse, das eine erste Endkappe und eine zweite Endkappe umfasst, wobei wenigstens die erste Endkappe oder die zweite Endkappe mehrere Ausnehmungen aufweisen, die wenigstens eine erste Ausnehmung, eine zweite Ausnehmung und eine dritte Ausnehmung umfassen; und eine elektrische Maschine, die betriebsfähig mit der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe verbunden ist, wobei die elektrische Maschine eine Statorbaugruppe umfasst, die Statorwicklungsköpfe umfasst, wobei die Statorbaugruppe ferner aufweist ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende, wenigstens ein erstes Kühlmittelelement, das durch wenigstens einen Teil der Statorbaugruppe angeordnet ist und sich von wenigstens dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstreckt, und das wenigstens eine erste Kühlmittelelement einen gebogenen Bereich umfasst und in fluidleitender Verbindung mit der ersten Ausnehmung und der zweiten Ausnehmung steht und wenigstens ein zweites Kühlmittelelement, das durch wenigstens einen Teil der Statorbaugruppe angeordnet ist und sich von wenigstens dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstreckt, und das wenigstens eine zweite Kühlmittelelement einen gebogenen Bereich umfasst und in fluidleitender Verbindung mit der zweiten Ausnehmung und der dritten Ausnehmung steht, wobei das wenigstens eine erste Kühlmittelelement und das wenigstens eine zweite Kühlmittelelement ein Polymer aufweisen und ausgelegt und eingerichtet sind, sich in einen Eingriff mit der Statorbaugruppe aufzuweiten.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 11, wobei wenigstens die erste Endkappe oder die zweite Endkappe mehrere Rippen aufweisen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 11, wobei wenigstens die erste Endkappe oder die zweite Endkappe wenigstens einen Einlass aufweisen.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 13, wobei sich der wenigstens eine Einlass in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einer der mehreren Ausnehmungen befindet.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 11, wobei die Statorbaugruppe mehrere Kühlmittelelemente aufweist.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 15, wobei jedes der mehreren Kühlmittelelemente in fluidleitender Verbindung mit wenigstens zwei der mehreren Ausnehmungen steht.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 11, wobei wenigstens die erste Endkappe oder die zweite Endkappe wenigstens einen Auslass aufweisen, der in fluidleitender Verbindung mit wenigstens einer der mehreren Ausnehmungen steht.
Elektrisches Maschinenmodul nach Anspruch 11, wobei die ersten und die zweiten Kühlmittelelemente in der Lage sind, ein unter Druck gesetztes Fluid aufzunehmen, um sich in einen Eingriff mit der Statorbaugruppe aufzuweiten.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Maschinenmoduls, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer ersten Endkappe und einer zweiten Endkappe; Bereitstellen einer elektrischen Maschine, die einen Statorkern umfasst, der ein erstes axiales Ende und ein zweites axiales Ende aufweist; Positionieren mehrerer Statorkanäle durch wenigstens einen Teil des Statorkerns, so dass sich wenigstens einige der mehreren Statorkanäle von dem ersten axialen Ende zu dem zweiten axialen Ende erstrecken; Extrudieren mehrerer Kühlmittelelemente, so dass die mehreren Kühlmittelelemente jeweils einen gebogenen Bereich aufweisen, wobei die mehreren Kühlmittelelemente ein Polymer aufweisen; Positionieren der mehreren Kühlmittelelemente innerhalb der mehreren Statorkanäle, so dass sich Teile der mehreren Kühlmittelelement von dem ersten axialen Ende und dem zweiten axialen Ende erstrecken; Verbinden eines Halteelements mit einem Teil wenigstens eines der mehreren Kühlmittelelemente; Einbringen eines unter Druck gesetzten Fluids aus einer oder mehreren Düsen in wenigstens eines der mehreren Kühlmittelelemente, um die Kühlmittelelemente mit den Statorkanälen in Eingriff zu bringen; und Verbinden der ersten Endkappe mit dem ersten axialen Ende des Statorkerns und der zweiten Endkappe mit dem zweiten axialen Ende des Statorkerns.
Verfahren nach Anspruch 19 und ferner aufweisend das Bilden wenigstens eines winkelförmigen Bereichs und wenigstens eines Haltebereichs durch Anwenden einer axial nach innen gerichteten Kraft auf die Kühlmittelelemente mit der einen oder den mehreren Düsen.