WO2018087017A1 - Stator für eine elektrische maschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs, sowie elektrische maschine, insbesondere für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Stator für eine elektrische maschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs, sowie elektrische maschine, insbesondere für ein kraftfahrzeug Download PDF

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WO2018087017A1
WO2018087017A1 PCT/EP2017/078258 EP2017078258W WO2018087017A1 WO 2018087017 A1 WO2018087017 A1 WO 2018087017A1 EP 2017078258 W EP2017078258 W EP 2017078258W WO 2018087017 A1 WO2018087017 A1 WO 2018087017A1
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stator
cooling
laminated core
cooling fluid
channels
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PCT/EP2017/078258
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Inventor
Aleksander JERIN
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/20—Stationary parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/197—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil in which the rotor or stator space is fluid-tight, e.g. to provide for different cooling media for rotor and stator

Definitions

  • Stator for an electrical machine in particular a motor vehicle, as well as an electric machine, in particular for a motor vehicle
  • the invention relates to a stator for an electrical machine, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1, as well as an electric machine, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of
  • stator for an electrical machine in particular a motor vehicle, as well as such an electric machine, in particular for a motor vehicle, are already known, for example, from DE 10 2001 1 053 299 A1.
  • the stator has at least one laminated core, in which a plurality of cooling passages extending from a cooling fluid for cooling the stator and extending in the axial direction of the stator are formed.
  • EP 1 271 747 A1 discloses a medium frequency electric motor with a liquid-filled stator separated from a rotor by a split tube.
  • the split tube is liquid-tight stored in bearing flanges.
  • DE 10 2014 213 159 A1 discloses an arrangement for stator cooling for an electric motor, comprising a stator lamination stack comprising a plurality of axially aligned stator laminations and a plurality of winding slots running axially in the stator lamination stack for accommodating associated stator windings.
  • an electric machine is known from DE 10 201 1 003 597 A1, which has a stator with a laminated stator core and a stator winding arranged on the laminated stator core.
  • Object of the present invention is to develop a stator and an electric machine of the type mentioned in such a way that a particularly
  • a first aspect of the invention relates to a stator for an electrical machine, in particular a motor vehicle.
  • the stator has at least one laminated core, in which a plurality of cooling channels, which can flow through a cooling fluid, in particular a cooling fluid, for cooling the stator and which extend in the axial direction of the stator, are formed.
  • stator lamination stack In order to be able to realize a particularly advantageous and in particular efficient and effective cooling of the stator, it is inventively provided that the respective cooling channel is limited in its circumferential direction completely encircling by the laminated core. As a result, a particularly advantageous and effective and efficient heat transfer from what also referred to as stator lamination stack
  • the respective cooling channel in its circumferential direction is completely circulating directly through the
  • the laminated core can contact. As a result, the laminated core can be cooled particularly effectively.
  • a further advantage of the stator according to the invention is that the respective cooling channel extends within the laminated core and has a longitudinal extension which extends at least substantially in the axial direction of the stator and thus of the laminated core or substantially parallel to the axial direction of the stator and thus of the laminated core ,
  • the respective, fluid-flowed cooling channel is thus not outside the stator or the laminated core, but within the laminated core and thus disposed within a magnetically active part of the stator.
  • the invention is based in particular on the knowledge that, in the case of a conventionally provided water jacket cooling, the heat flow must traverse the entire stator yoke, since the heat is generated primarily in the winding. For the required cooling capacity, this is a comparatively high
  • stator according to the invention since a particularly efficient and effective cooling can be realized.
  • the respective cooling channel is designed, for example, as a cooling tube through which the cooling fluid can flow, wherein the respective cooling channel formed, for example, as a cooling tube has an at least substantially circular, ⁇ , the cooling fluid
  • Cooling slot is formed, which can be traversed by the cooling fluid cross section has a width substantially greater than the height. This allows a particularly effective and efficient heat transfer from the laminated core to the coolant channel flowing through the cooling fluid, so that in a short time a particularly high
  • Quantity of heat can be removed from the laminated core.
  • the cooling fluid is preferably a cooling fluid, in particular an oil, wherein the cooling fluid is also referred to as a cooling medium.
  • a particularly effective cooling can be represented. Due to the design of the respective cooling channel as a cooling slot is a so-called
  • Slit cooling of the stator can be realized, so that the stator can be cooled particularly effectively.
  • Another embodiment is characterized in that the width of the stator
  • Cooling slit at least 2.5 times larger, in particular at least 3 times larger than the height. As a result, a particularly high cooling capacity can be realized.
  • the respective cooling channel extends at least over more than half of the running in the axial direction of the stator length of the laminated core, in particular without interruption. As a result, the stator can be cooled particularly effectively.
  • the cooling channel has at least one length region, which extends through it in the axial direction of the laminated core. At least in this length range, the cooling channel in its circumferential direction is completely circulated through the laminated core, in particular directly limited. In this case, at least this length region extends without interruption at least over more than half of the length of the laminated core running in the axial direction of the stator. In particular, the length region extends over the entire length of the laminated core extending in the axial direction, so that the length region, for example, extends completely without interruption. In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is thus provided that the respective cooling channel extends in the axial direction completely through the laminated core, so that the laminated core can be cooled effectively and efficiently over an entire axial length.
  • the laminated core has a plurality of successively in the circumferential direction of the laminated core teeth and a plurality of circumferentially of the laminated core, between the teeth arranged grooves for at least partially receiving at least one winding of the stator.
  • exactly one of the teeth is arranged in the circumferential direction of the laminated core between two circumferentially directly successive grooves, so that in the circumferential direction in pairs between each two of the grooves exactly one of the teeth of the laminated core is arranged.
  • At least one of the cooling channels is at least partially arranged in the respective tooth, so that at least one of the cooling channels runs at least partially in the respective tooth.
  • the cooling channel is thus formed as a tooth channel, wherein it tooth channel at least partially in the circumferential direction, insbesondre particular at least predominantly or completely, between two circumferentially immediately consecutive of the grooves is arranged.
  • Cooling channel runs completely in the respective tooth. This embodiment is based on the finding that, in particular in the region of the winding, which is held on the tooth or wound around the tooth, a particularly high amount
  • Heat energy can arise. Since now the cooling channel extends at least partially, in particular at least predominantly or woolly, through the tooth, heat energy can be transported particularly advantageous from the tooth and the laminated core in total.
  • each extending at least partially in the respective tooth cooling channels in the radial direction of the stator are arranged successively or one behind the other.
  • At least one of the cooling channels in a parallel to the axial direction of the stator extending first direction and at least one of the cooling channels in a direction parallel to the axial direction of the stator and the first direction opposite second direction of the cooling fluid can be flowed through.
  • the cooling fluid flows in the first direction through the at least one cooling channel and in the first opposite second direction through the at least one other cooling channel, so that the cooling fluid in opposite directions the cooling channels flows.
  • a second aspect of the invention relates to an electrical machine, in particular for a motor vehicle.
  • the electric machine comprises at least one stator, in particular at least one stator according to the invention, which at least one Laminated core.
  • a plurality of cooling passages through which a cooling fluid can flow for cooling the stator and extending in the axial direction of the stator are formed in the laminated core.
  • FIG. 1 shows a detail of a schematic and sectional front view of a stator according to a first embodiment of an electric machine, with at least one laminated core in which a plurality of cooling fluid for cooling the stator and can be flowed through in the axial direction of the stator extending cooling channels is formed wherein the respective cooling channel is limited in its circumferential direction completely circumferentially by the laminated core;
  • Fig. 2 is a schematic and perspective side view of the electrical
  • Fig. 3 is a schematic and sectional side view of the electrical
  • Fig. 4 is a schematic and sectional front view of the stator according to a fourth embodiment
  • Fig. 1 shows a detail in a schematic and sectional front view of a generally designated 1 stator according to a first embodiment of an electrical machine, in particular a motor vehicle.
  • the motor vehicle is designed, for example, as a hybrid or electric vehicle and, in its completely manufactured state, comprises the electric machine by means of which the motor vehicle can be driven.
  • the electric machine is operable, for example, in a motor operation and thus as an electric motor.
  • the electric machine designated by 2 in FIGS. 2 and 3 comprises the stator 1 and a rotor 3 which, for example, is arranged at least partially or completely in the stator 1.
  • the rotor 3 is rotatable about an axis of rotation relative to the stator 1.
  • the stator 1 has at least one laminated core 4, which comprises a yoke 5 and a plurality of circumferentially of the stator 1 and thus of the laminated core 4 successively or successively arranged teeth 6, which connected to the yoke 5 are.
  • the yoke 5 is also referred to as a stator yoke, wherein the teeth 6 are also referred to as stator teeth.
  • the teeth 6 are formed integrally with the yoke 5.
  • the laminated core 4 has a plurality of in the circumferential direction of the stator 1 and thus the laminated core 4 consecutive grooves 7, wherein in the circumferential direction of the laminated core 4 between each two in the circumferential direction of the laminated core 4th
  • a cooling fluid for cooling the laminated core 4 and thus of the stator 1 and extend in the axial direction of the stator 1 and thus of the laminated core 4 are formed in the laminated core 4.
  • Fig. 1 and Fig. 2 the axial direction of the stator 1 and thus of the laminated core 4 is illustrated by an arrow 9.
  • the respective cooling channel 8 in its circumferential direction completely circulating through the laminated core 4, in particular directly limited.
  • the direct limitation is to be understood that the cooling fluid flowing through the respective cooling channel 8 directly flows or flows around the laminated core 4, in particular respective wall regions of the laminated core 4 bounding the respective cooling channel 8, and thus directly touched. This allows a particularly advantageous heat transfer of the
  • V1 denotes a first variant of the respective cooling channel 8.
  • V2 designates a respective second variant of the respective cooling channel 8
  • V3 designating a respective third variant of the respective cooling channel 8.
  • the cooling fluid used is preferably a cooling fluid, in particular an oil, in order thereby to be able to remove a particularly large amount of heat from the laminated core 4 in a short time.
  • the respective cooling channel 8 is formed as a cooling tube, wherein the respective cooling channel 8 has an at least substantially circular, can be flowed through by the cooling fluid cross-section.
  • the respective cooling channel 8 is formed as a cooling slot whose cross-section through which the cooling fluid flows has a height H illustrated by the example of the second variant V2 and a width B likewise illustrated by the example of the second variant V2, wherein the width B is substantially greater than the height H is.
  • the width B is at least 2.5 times larger, in particular at least 3 times larger, and preferably at least 4 times larger than the height H.
  • Trained as a cooling slot cooling channel 8 is in the first variant V1 as
  • cooling slot in the second variant V2 is completely between the circumferentially immediately consecutive grooves
  • the width B extends at least in the
  • the extending in the radial direction width B is substantially greater than half of the extending in the radial direction extension of the tooth 6, in which the cooling slot is arranged.
  • the third variant V3 it is provided that in the respective tooth 6 more of the cooling channels 8, at least partially, in particular in each case at least predominantly or completely, run.
  • the plurality of cooling channels 8 extending in each case at least partially in the respective tooth 6 are arranged successively or one behind the other in the radial direction of the stator 1.
  • the respective width B of the respective cooling channel 8 extends at least substantially in the radial direction, wherein the respective width B of the respective cooling channel 8 per se is less than half of the extent of the tooth 6 extending in the radial direction, in FIG which the cooling channels 8 are arranged.
  • the sum of the widths B of the cooling channels 8 arranged or extending in the tooth 6 is greater than half of the length or extension, extending in the radial direction, of the tooth 6 in which the plurality of cooling channels 8 are arranged or run. As a result, a particularly advantageous heat dissipation can be realized.
  • the flow of the cooling fluid through the respective cooling channel 8 is at least substantially continuous.
  • at least one or moredeffenverteilringe is provided, for example, the at least one
  • thedeffenverteilring is arranged in the axial direction behind the laminated core 4 or the sheet package 4 anticipates.
  • the cooling fluid is divided or distributed, for example, on the cooling channels 8.
  • a first of the coolant distribution rings is used to supply the cooling fluid to the cooling channels 8.
  • the cooling fluid is distributed by means of the firstdestoffverteilrings on the cooling channels 8.
  • at least a second of the coolant distribution rings used to collect the cooling fluid flowing from the cooling channels 8 and to discharge accordingly from the cooling channels 8.
  • a flow direction of the cooling fluid is provided in opposite directions parallel to the axial direction of the stator 1, which
  • FIG. 2 shows the stator 1 according to a second embodiment.
  • the cooling fluid flows through those of the cooling passages 8, designated Z in FIG. 2, into a first direction parallel to the axial orientation of the stator 1. Further, the cooling fluid flows during the
  • a first side of the stator 1 is denoted by 12, wherein one of the first side opposite second side of the stator 1 is denoted by 13.
  • the cooling fluid which also as a cooling medium or
  • Coolant is referred to, flows in equal parts from the side 12 to the side 13 in the first direction and from the side 13 to the side 12 in the second direction, so that, for example, flowing in the first direction, the total mass flow of the cooling fluid flowing in the second direction Total mass flow of the fluid corresponds.
  • cooling fluid flows through a coolant circuit, which may be configured closed or semi-open.
  • a coolant circuit which may be configured closed or semi-open.
  • Coolant circuit is illustrated in FIG. 2.
  • a first collecting trough 14 is arranged on the side 12, and on the side 13 a second collecting trough 15 is arranged.
  • the collecting trough 14 for example, the cooling channels A flowing through and on the side 12 from the cooling channels A effluent cooling fluid is collected.
  • the collecting trough 15 for example, the cooling fluid Z and the side 13 flowing out of the cooling channels Z cooling fluid is collected.
  • Drip tray 15 to the and in particular in and through the cooling channels A and thus from the side 13 to the side 12 to promote.
  • the collected cooling fluid is, for example, in particular before the respective cooling fluid from the respective sump 14 or 15 is again conveyed through the respective cooling channels 8, fed to a heat exchanger, by means of which the cooling fluid is cooled.
  • the heat exchanger comprises, for example, a liquid-air heat exchanger and / or a liquid-liquid heat exchanger.
  • the liquid-air heat exchanger can be flowed through or flowed around by the cooling fluid formed as cooling fluid and by air, so that a heat transfer from the cooling fluid to the air can take place via the fluid-air heat exchanger. As a result, the cooling fluid is cooled.
  • the liquid-liquid heat exchanger is for example of the
  • Coolant formed cooling fluid and by another, for example, designed as water coolant flowed through.
  • the cooling fluid is cooled. Subsequently, the cooling fluid in the manner described, in particular by means of the conveyor, back into the
  • Cooling channels 8 are introduced or conveyed therethrough.
  • the cooling fluid flowing out of the respective cooling channels 8 is passed directly via a closed line system, in particular via a closed pipeline system, into a heat exchanger for cooling the cooling fluid and then reintroduced into the stator 1 or into the cooling channels 8, thereby to realize a closed cooling circuit.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the stator 1.
  • a cooling circuit through which the cooling fluid can flow and is preferably closed is designated by 16. Furthermore, for example, designed as a pump
  • the conveyor 17 is
  • conduit elements in particular via hoses and / or pipes, fluidly connected to the cooling channels 8, so that by means of the conveyor 17, the cooling fluid can be conveyed through the cooling channels 8.
  • arrows illustrate a respective flow direction into which the cooling fluid is conveyed by means of the delivery device 17.
  • outlet channels 18 are provided, which are preferably fixedly attached to the stator 1 and ensure that the cooling fluid does not pass into an air gap, for example, arranged in the radial direction between the rotor 3 and the stator 1.
  • FIG. 4 illustrates a fourth embodiment.
  • FIG. 4 illustrates the above-described flow of the cooling fluid through the respective cooling channels 8.
  • the cooling fluid flowing through the cooling channels Z flows in the first direction, which runs perpendicular to the image plane of FIG. 4 and into the image plane of FIG. 4.
  • points drawn into the cooling channels A illustrate the second direction into which the cooling fluid flowing through the cooling passages A flows. In this case, the second direction is perpendicular to the image plane of Fig. 4 and thereby out of the image plane of Fig. 4 out.
  • the cooling channels 8 are designed as cooling tubes and each have an at least substantially circular cross-section through which the cooling fluid can flow. Further, the respective cooling channels 8 are arranged in the respective yoke 5. At the fourth embodiment illustrated in FIG. 4, the cooling channels 8 are designed as cooling tubes and each have an at least substantially circular cross-section through which the cooling fluid can flow. Further, the respective cooling channels 8 are arranged in the respective yoke 5. At the fourth embodiment illustrated in FIG. 4, the cooling channels 8 are designed as cooling tubes and each have an at least substantially circular cross-section through which the cooling fluid can flow. Further, the respective cooling channels 8 are arranged in the respective yoke 5. At the fourth
  • the flow direction or flow direction of the cooling fluid is directed alternately from one of the cooling channels 8 to the respective next cooling channel 8.
  • the cooling fluid flows out of one of the cooling channels 8 and A, for example, and then into one of the cooling channels 8 and Z, respectively.
  • the cooling passage Z, into which the cooling fluid flows, in the circumferential direction of the stator 1 directly follows the cooling passage A, from which the cooling fluid has previously flowed out.
  • cooling channels A exactly one cooling channel Z is arranged.
  • a particularly effective cooling of the stator 1 can be realized, so that the space requirement of the stator 1 and thus the electric machine 2 can be kept very low overall.
  • the arrangement of the cooling channels 8 within the laminated core 4, for example, a water jacket surrounding the laminated core 4 can be avoided in a housing of the electric machine 2, so that the electric machine 2 can be designed with particularly small dimensions. This can be a particularly high
  • Power density can be realized in particular with regard to a continuous power operation.
  • a particularly efficient cooling system can be realized, so that a particularly high continuous power can be displayed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Blechpaket (4), in welchem eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Stators (1) durchströmbaren und sich in axialer Richtung (9) des Stators (1) erstreckenden Kühlkanälen (8) ausgebildet ist, wobei der jeweilige Kühlkanal (8) in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket (4) begrenzt ist.

Description

Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , sowie eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von
Patentanspruch 12.
Ein solcher Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie eine solche elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sind beispielsweise bereits aus der DE 10 2001 1 053 299 A1 bekannt. Der Stator weist dabei wenigstens ein Blechpaket auf, in welchem eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Stators durchströmbaren und sich axialer Richtung des Stator erstreckenden Kühlkanälen ausgebildet ist.
Außerdem offenbart die EP 1 271 747 A1 einen elektrischen Mittelfrequenzmotor, mit einem flüssigkeitsdurchflutetem Stator, der durch ein Spaltrohr von einem Rotor getrennt ist. Das Spaltrohr ist flüssigkeitsdicht in Lagerflanschen gelagert.
Die DE 10 2014 213 159 A1 offenbart eine Anordnung zur Statorkühlung für einen elektrischen Motor, mit einem Statorblechpaket, das eine Vielzahl von axial aneinandergereihten Statorblechen sowie mehrere in dem Statorblechpaket axial verlaufende Wicklungsnuten zur Aufnahme zugehöriger Statorwicklungen umfasst.
Des Weiteren ist aus der DE 10 201 1 003 597 A1 eine elektrische Maschine bekannt, welche einen Stator mit einem Statorblechpaket und einer am Statorblechpaket angeordneten Statorwicklung aufweist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stator und eine elektrische Maschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders
vorteilhafte Kühlung des Stators realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Der Stator weist dabei wenigstens ein Blechpaket auf, in welchem eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid, insbesondere von einer Kühlflüssigkeit, zum Kühlen des Stators durchströmbaren und sich in axialer Richtung des Stators erstreckenden Kühlkanälen ausgebildet ist.
Um nun eine besonders vorteilhafte und insbesondere effiziente und effektive Kühlung des Stators realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der jeweilige Kühlkanal in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket begrenzt ist. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter und effektiver und effizienter Wärmeübergang von dem auch als Statorblechpaket bezeichneten
Blechpaket an das den jeweilige Kühlkanal durchströmende Kühlfluid erfolgen, sodass in kurzer Zeit eine besonders hohe Wärmemenge von dem Blechpaket und somit von dem Stator insgesamt abtransportiert werden kann. Vorzugsweise ist der jeweilige Kühlkanal in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend direkt durch das
Blechpaket begrenzt, sodass das den jeweiligen Kühlkanal durchströmende Kühlfluid das Blechpaket bzw. den jeweiligen Kühlkanal direkt begrenzende Wandungsbereich des Blechpakets direkt anströmt bzw. umströmt und somit direkt berühren bzw.
kontaktieren kann. Dadurch kann das Blechpaket besonders effektiv gekühlt werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Stators ist, dass der jeweilige Kühlkanal innerhalb des Blechpakets verläuft und dabei eine Längserstreckungsnchtung aufweist, welche zumindest im Wesentlichen in axialer Richtung des Stators und somit des Blechpakets bzw. im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung des Stators und somit des Blechpakets verläuft. Der jeweilige, fluiddurchströmte Kühlkanal ist somit nicht außerhalb des Stators bzw. des Blechpakets, sondern innerhalb des Blechpakets und somit innerhalb eines magnetisch aktiven Teils des Stators angeordnet. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer herkömmlichen vorgesehen Wassermantelkühlung der Wärmestrom das gesamte Statorjoch durchqueren muss, denn die Wärme entsteht hauptsächlich in der Wicklung. Für die benötigte Kühlleistung stellt dies einen vergleichsweise hohen
Wärmewiderstand dar. Typischerweise kann im Statorjoch ein Temperaturabfall von 30°C herrschen. Würde dies umgangen, wäre die elektrische Maschine um diesen Betrag kühler bzw. die Dauerleistung könnte erhöht werden. Somit besteht bei herkömmlichen elektrischen Maschinen das Problem, dass die Dauerleistung geringer als erwünscht ist bzw. dass die elektrische Maschine größer und somit
kostenintensiver als nötig auszugestalten ist. Diese Probleme und Nachteile können mittels des erfindungsgemäßen Stators vermieden werden, da sich eine besonders effiziente und effektive Kühlung realisieren lässt.
Der jeweilige Kühlkanal ist beispielsweise als von dem Kühlfluid durchströmbares Kühlrohr ausgebildet, wobei der jeweilige, beispielsweise als Kühlrohr ausgebildete Kühlkanal einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden ,νοη dem Kühlfluid
durchströmbaren Querschnitt aufweist.
Um jedoch eine besonders effiziente und effektive Kühlung des Blechpakets und somit des Stators insgesamt realisieren zu können, ist es bei einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Kühlkanal als
Kühlschlitz ausgebildet ist, dessen von dem Kühlfluid durchströmbarer Querschnitt eine gegenüber der Höhe wesentlich größere Breite aufweist. Dadurch kann ein besonders effektiver und effizienter Wärmeübergang von dem Blechpaket an das den Kühlkanal durchströmende Kühlfluid erfolgen, sodass in kurzer Zeit eine besonders hohe
Wärmemenge von dem Blechpaket abtransportiert werden kann.
Das Kühlfluid ist vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit, insbesondere ein Öl, wobei das Kühlfluid auch als Kühlmedium bezeichnet wird. Durch die Nutzung der Kühlflüssigkeit als das Kühlfluid kann eine besonders effektive Kühlung dargestellt werden. Durch die Ausgestaltung des jeweiligen Kühlkanals als Kühlschlitz ist eine sogenannte
Schlitzkühlung des Stators realisierbar, sodass der Stator besonders effektiv gekühlt werden kann. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Breite des
Kühlschlitzes mindestens 2,5-mal größer, insbesondere mindestens 3-mal größer, als die Höhe ist. Dadurch kann eine besonders hohe Kühlleistung realisiert werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich der jeweilige Kühlkanal zumindest über mehr als die Hälfte der in axialer Richtung des Stators verlaufenden Länge des Blechpakets, insbesondere unterbrechungsfrei. Hierdurch kann der Stator besonders effektiv gekühlt werden.
Vorzugsweise weist der Kühlkanal zumindest einen Längenbereich auf, welcher sich in axialer Richtung des Blechpakets durch dieses hindurcherstreckt. Zumindest in diesem Längenbereich ist der Kühlkanal in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufen durch das Blechpaket, insbesondere direkt, begrenzt. Dabei erstreckt sich zumindest dieser Längenbereich unterbrechungsfrei zumindest über mehr als die Hälfte der in axialer Richtung des Stators verlaufenden Länge des Blechpakets. Insbesondere erstreckt sich der Längenbereich über die gesamte in axialer Richtung verlaufende Länge des Blechpakets, sodass sich der Längenbereich beispielsweise unterbrechungsfrei vollständig erstreckt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es somit vorgesehen, dass sich der jeweilige Kühlkanal in axialer Richtung vollständig durch das Blechpaket erstreckt, sodass das Blechpaket auf einer gesamten axialen Länge effektiv und effizient gekühlt werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Blechpaket eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Blechpakets aufeinanderfolgenden Zähnen und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Blechpakets aufeinanderfolgenden, zwischen den Zähnen angeordneten Nuten zum zumindest teilweisen aufnehmen wenigstens einer Wicklung des Stators auf. Mit anderen Worten ist in Umfangsrichtung des Blechpakets zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden der Nuten genau einer der Zähne angeordnet, sodass in Umfangsrichtung paarweise zwischen jeweils zwei der Nuten genau einer der Zähne des Blechpakets angeordnet ist.
Um dabei eine besonders effektive und effiziente Kühlung des Stators zu realisieren, ist in dem jeweiligen Zahn wenigstens einer der Kühlkanäle zumindest teilweise angeordnet, sodass in dem jeweiligen Zahn wenigstens einer der Kühlkanäle zumindest teilweise verläuft. Der Kühlkanal ist somit als Zahnkanal ausgebildet, wobei er Zahnkanal zumindest in Umfangsrichtung zumindest teilweise, insbesondre zumindest überwiegend oder vollständig, zwischen zwei in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinanderfolgenden der Nuten angeordnet ist.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der wenigstens eine
Kühlkanal vollständig in dem jeweiligen Zahn verläuft. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass insbesondere im Bereich der Wicklung, die an dem Zahn gehalten bzw. um den Zahn gewickelt ist, ein besonders hoher Betrag an
Wärmeenergie entstehen kann. Da nun der Kühlkanal zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder wollständig, durch den Zahn verläuft, kann Wärmeenergie besonders vorteilhaft von dem Zahn und dem Blechpaket insgesamt abtransportiert werden.
Um einen besonders hohen Betrag an Wärmeenergie von dem jeweiligen Zahn abtransportieren zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in dem jeweiligen Zahn mehrere der Kühlkanäle zumindest teilweise verlaufen.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die mehreren, jeweils zumindest teilweise in dem jeweiligen Zahn verlaufenden Kühlkanale in radialer Richtung des Stators aufeinanderfolgend bzw. hintereinander angeordnet sind.
Hierdurch kann Wärmeenergie besonders effektiv von dem Blechpaket abtransportiert werden.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens einer der Kühlkanäle in eine parallel zur axialen Richtung des Stators verlaufende erste Richtung und wenigstens ein anderer der Kühlkanäle in eine parallel zur axialen Richtung des Stators verlaufende und der ersten Richtung entgegensetzte zweite Richtung von dem Kühlfluid durchströmbar ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass während eines Betriebs der elektrischen Maschine das Kühlfluid in die erste Richtung durch den wenigstens einen Kühlkanal und in die der ersten entgegengesetzte zweite Richtung durch den wenigstens einen anderen Kühlkanal hindurchströmt, sodass das Kühlfluid gegensinnig bzw. entgegengesetzt durch die Kühlkanäle strömt. Dadurch kann eine besonders hohe Kühlleistung realisiert werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Die elektrische Maschine umfasst wenigstens einen Stator, insbesondere wenigstens einen erfindungsgemäßen Stator, welcher wenigstens ein Blechpaket aufweist. In dem Blechpaket ist eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Stators durchströmbaren und sich in axialer Richtung des Stators erstreckenden Kühlkanälen ausgebildet.
Um nun eine besonders effektive Kühlung des Starters und somit der elektrischen Maschine insgesamt realisieren zu können, ist es bei dem zweiten Aspekt der
Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Kühlkanal in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket begrenzt ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der ersten Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der zweiten Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:
Fig. 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Vorderansicht eines Stators gemäß einer ersten Ausführungsform für eine elektrische Maschine, mit wenigstens einem Blechpaket, in welchem eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Stators durchströmbaren und sich in axialer Richtung des Stators erstreckenden Kühlkanälen ausgebildet ist, wobei der jeweilige Kühlkanal in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket begrenzt ist;
Fig. 2 eine schematische und perspektivische Seitenansicht der elektrischen
Maschine mit dem Stator gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 eine schematische und geschnittene Seitenansicht der elektrischen
Maschine mit dem Stator gemäß einer dritten Ausführungsform; und
Fig. 4 eine schematische und geschnittene Vorderansicht des Stators gemäß einer vierten Ausführungsform
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen und geschnittenen Vorderansicht einen im Ganzen mit 1 bezeichneten Stator gemäß einer ersten Ausführungsform für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet und umfasst in seinem vollständig hergestellten Zustand die elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Hierzu ist die elektrische Maschine zum Beispiel in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar. In Zusammenschau mit Fig. 3 ist erkennbar, dass die in Fig. 2 und Fig. 3 mit 2 bezeichnete elektrische Maschine den Stator 1 und einen Rotor 3 umfasst, welcher beispielsweise zumindest teilweise oder vollständig in dem Stator 1 angeordnet ist. Der Rotor 3 ist dabei um eine Drehachse relativ zu dem Stator 1 drehbar.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der Stator 1 zumindest ein Blechpaket 4 aufweist, welches ein Joch 5 und eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Stators 1 und somit des Blechpakets 4 aufeinanderfolgend bzw. hintereinander angeordneten Zähnen 6 umfasst, welche mit dem Joch 5 verbunden sind. Das Joch 5 wird auch als Statorjoch bezeichnet, wobei die Zähne 6 auch als Statorzähne bezeichnet werden.
Beispielsweise sind die Zähne 6 einstückig mit dem Joch 5 ausgebildet. Außerdem weist das Blechpaket 4 eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung des Stators 1 und somit des Blechpakets 4 aufeinanderfolgenden Nuten 7 auf, wobei in Umfangsrichtung des Blechpakets 4 zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Blechpakets 4
unmittelbar aufeinanderfolgenden der Nuten 7 genau einer der Zähne 6 angeordnet ist. Somit ist jeweils paarweise zwischen zwei der Nuten 7 genau einer der Zähne 6 angeordnet.
Wie ferner aus Fig. 1 erkennbar ist, ist in dem Blechpaket 4 eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Blechpakets 4 und somit des Stators 1 insgesamt durchströmbaren und sich in axialer Richtung des Stators 1 und somit des Blechpakets 4 erstreckenden Kühlkanälen 8 ausgebildet. In Fig. 1 und Fig. 2 ist die axiale Richtung des Stators 1 und somit des Blechpakets 4 durch einen Pfeil 9 veranschaulicht.
Um nun eine besonders vorteilhafte, effektive und effiziente Kühlung des Blechpakets 4 und somit des Stators 1 und der elektrischen Maschine 2 insgesamt realisieren zu können, ist der jeweilige Kühlkanal 8 in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket 4, insbesondere direkt, begrenzt. Unter der direkten Begrenzung ist zu verstehen, dass das den jeweiligen Kühlkanal 8 durchströmende Kühlfluid das Blechpaket 4, insbesondere jeweilige, den jeweiligen Kühlkanal 8 begrenzende Wandungsbereiche des Blechpakets 4, direkt anströmt bzw. umströmt und somit direkt berührt. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeübergang von dem
Blechpaket 4 an das jeweilige den jeweiligen Kühlkanal 8 durchströmende Kühlfluid erfolgen.
In Fig. 1 Ist mit V1 eine erste Variante des jeweiligen Kühlkanals 8 bezeichnet. Ferner ist mit V2 eine jeweilige zweite Variante des jeweiligen Kühlkanals 8 bezeichnet, wobei mit V3 eine jeweilige dritte Variante des jeweiligen Kühlkanals 8 bezeichnet ist. Als das Kühlfluid wird vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit, insbesondere ein Öl, verwendet, um dadurch in kurzer Zeit eine besonders hohe Wärmemenge von dem Blechpaket 4 abtransportieren zu können. Bei einer in den Figuren nicht veranschaulichten
Ausführungsform ist der jeweilige Kühlkanal 8 als Kühlrohr ausgebildet, wobei der jeweilige Kühlkanal 8 einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden, von dem Kühlfluid durchströmbaren Querschnitt aufweist.
Bei den in den Figuren veranschaulichten Ausführungsformen und insbesondere bei den Varianten V1 , V2 und V3 ist eine Schlitzkühlung des Blechpakets 4 und somit des Stators 1 vorgesehen. Hierzu ist der jeweilige Kühlkanal 8 als Kühlschlitz ausgebildet, dessen von dem Kühlfluid durchströmbarer Querschnitt eine, am Beispiel der zweiten Variante V2 veranschaulichte Höhe H und eine ebenfalls am Beispiel der zweiten Variante V2 veranschaulichte Breite B aufweist, wobei die Breite B wesentlich größer als die Höhe H ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Breite B mindestens 2,5- mal größer, insbesondere mindestens 3-mal größer und vorzugsweise mindestens 4- mal größer, als die Höhe H ist. Dadurch kann eine besonders vorteilhafte Kühlleistung dargestellt werden.
Während eines Betriebs der elektrischen Maschine 2 strömt das Kühlfluid durch den jeweiligen Kühlkanal 8 in axialer Richtung des Stators 1 und somit der elektrischen Maschine 2 insgesamt, wodurch der Stator 1 effektiv gekühlt wird. Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen und Varianten V1 , V2 und V3 sowie die zuvor genannte, nicht gezeigte Ausführungsform können dabei jeweils für sich alleine oder aber in beliebiger Kombination zum Einsatz kommen, um eine vorteilhafte und
bedarfsgerechte Kühlung zu realisieren.
Der als Kühlschlitz ausgebildete Kühlkanal 8 ist bei der ersten Variante V1 als
Jochschlitz gebildet, da sich der Kühlkanal 8 bei der ersten Variante V1 vollständig in dem Joch 5 befindet und sich vollständig in dem Joch 5 erstreckt. Somit ist der Kühlkanal 8 bei der ersten Variante V1 überdeckungsfrei zu den Nuten 7 angeordnet.
Bei der zweiten Variante V2 ist in dem jeweiligen Zahn 6 genau ein Kühlschlitz angeordnet, wobei bei der zweiten Variante V2 der Kühlschlitz vollständig in dem Zahn
6 angeordnet ist bzw. verläuft. Somit ist der Kühlschlitz bei der zweiten Variante V2 vollständig zwischen den in Umfangsrichtung unmittelbar aufeinander folgenden Nuten
7 angeordnet. Bei der zweiten Variante V2 verläuft die Breite B zumindest im
Wesentlichen in radialer Richtung des Stators 1 und somit des Zahns 6, in welchem der Kühlschlitz 6 angeordnet ist. Die in radialer Richtung verlaufende Breite B ist dabei wesentlich größer als die Hälfte der in radialer Richtung verlaufenden Erstreckung des Zahns 6, in welchem der Kühlschlitz angeordnet ist.
Bei der dritten Variante V3 ist es vorgesehen, dass in dem jeweiligen Zahn 6 mehrere der Kühlkanäle 8, zumindest teilweise, insbesondere jeweils zumindest überwiegend oder vollständig, verlaufen. Dabei sind die mehreren, jeweils zumindest teilweise in dem jeweiligen Zahn 6 verlaufenden Kühlkanäle 8 in radialer Richtung des Stators 1 aufeinanderfolgend bzw. hintereinander angeordnet. Auch bei der dritten Variante V3 verläuft die jeweilige Breite B des jeweiligen Kühlkanals 8 zumindest im Wesentlichen in radialer Richtung, wobei die jeweilige Breite B des jeweiligen Kühlkanals 8 für sich betrachtet geringer als die Hälfte der in radialer Richtung verlaufenden Erstreckung des Zahns 6 ist, in welchem die Kühlkanäle 8 angeordnet sind. Die Summe der Breiten B der in dem Zahn 6 angeordneten bzw. verlaufenden Kühlkanäle 8 jedoch ist größer als die Hälfte der in radialer Richtung verlaufenden Länge bzw. Erstreckung des Zahns 6, in dem die mehreren Kühlkanäle 8 angeordnet sind bzw. verlaufen. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter Wärmeabtransport realisiert werden.
Vorzugsweise erfolgt der Durchfluss des Kühlfluids durch den jeweiligen Kühlkanal 8 zumindest im Wesentlichen kontinuierlich. Hierzu ist wenigstens ein oder mehrere Kühlmittelverteilringe vorgesehen, wobei beispielsweise der wenigstens eine
Kühlmittelverteilring in axialer Richtung hinter dem Blechpaket 4 angeordnet ist oder dem Blechpaket 4 vorweggeht. Über den Kühlmittelverteilring wird das Kühlfluid beispielsweise auf die Kühlkanäle 8 aufgeteilt bzw. verteilt. Beispielsweise wird ein erster der Kühlmittelverteilungsringe genutzt, um das Kühlfluid den Kühlkanälen 8 zuzuführen. Dabei wird das Kühlfluid mittels des ersten Kühlmittelverteilrings auf die Kühlkanäle 8 verteilt. Ferner wird wenigstens ein zweiter der Kühlmittelverteilerringe genutzt, um das aus den Kühlkanälen 8 strömende Kühlfluid zu sammeln und entsprechend von den Kühlkanälen 8 abzuführen.
Vorzugsweise ist eine Fließrichtung des Kühlfluids in entgegengesetzte, parallel zur axialen Richtung des Stators 1 verlaufende Richtungen vorgesehen, was
beispielsweise in Fig. 2 veranschaulicht ist. Fig. 2 zeigt den Stator 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform strömt das Kühlfluid während eines Betriebs der elektrischen Maschine durch diejenigen der Kühlkanäle 8, welche in Fig. 2 mit Z bezeichnet sind, in eine parallel zur axialen Ausrichtung des Stators 1 verlaufende erste Richtung. Ferner strömt das Kühlfluid während des
Betriebs der elektrischen Maschine 2 durch diejenigen der Kühlkanäle 8, die in Fig. 2 mit A bezeichnet sind, in eine parallel zur axialen des Stators 1 verlaufende und der ersten Richtung entgegengesetzte, zweite Richtung. Die erste Richtung ist dabei in Fig. 2 durch einen Pfeil 10 veranschaulicht, wobei die zweite Richtung durch einen Pfeil 1 1 veranschaulicht ist. Somit ist beispielsweise eine Art Gegenstromkühlung realisierbar, wodurch eine besonders effektive Kühlung dargestellt werden kann.
In Fig. 2 ist beispielsweise eine erste Seite des Stators 1 mit 12 bezeichnet, wobei eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite des Stators 1 mit 13 bezeichnet ist. Dabei ist es denkbar, dass das Kühlfluid, welches auch als Kühlmedium oder
Kühlmittel bezeichnet wird, jeweils zu gleichen Teilen von der Seite 12 zur Seite 13 in die erste Richtung und von der Seite 13 zur Seite 12 in die zweite Richtung strömt, sodass beispielsweise ein in die erste Richtung strömender Gesamtmassenstrom des Kühlfluids einem in die zweite Richtung strömendem Gesamtmassenstrom des Fluids entspricht.
Es ist denkbar, dass das Kühlfluid durch einen Kühlmittelkreislauf strömt, welcher geschlossen oder halboffen ausgestaltet sein kann. Ein solcher halboffener
Kühlmittelkreislauf ist in Fig. 2 veranschaulicht. Dabei ist auf der Seite 12 eine erste Auffangwanne 14 angeordnet, und auf der Seite 13 ist eine zweite Auffangwanne 15 angeordnet. Mittels der Auffangwanne 14 wird das beispielsweise die Kühlkanäle A durchströmende und auf der Seite 12 aus den Kühlkanälen A ausströmende Kühlfluid aufgefangen. Mittels der Auffangwanne 15 wird beispielsweise das die Kühlkanäle Z und auf der Seite 13 aus den Kühlkanälen Z ausströmende Kühlfluid aufgefangen. Beispielsweise mittels einer Fördereinrichtung wird das mittels der Auffangwange 14 aufgefangene und sich somit zunächst in der Auffangwanne 14 befindende Kühlfluid aus der Auffangwanne 14 zu den und insbesondere in und durch die Kühlkanäle Z und somit von der Seite 12 zur Seite 13 gefördert. Dementsprechend ist es zum Beispiel möglich, mittels der Fördereinrichtung das mittels der Auffangwange 15 aufgefangene und sich somit zunächst in der Auffangwange 15 befindende Kühlfluid von der
Auffangwanne 15 zu den und insbesondere in und durch die Kühlkanäle A und somit von der Seite 13 zu der Seite 12 zu fördern.
Das aufgefangene Kühlfluid wird beispielsweise, insbesondere bevor das jeweilige Kühlfluid aus der jeweiligen Auffangwanne 14 bzw. 15 wieder durch die jeweiligen Kühlkanäle 8 hindurchgefördert wird, einem Wärmetauscher zugeführt, mittels welchem das Kühlfluid gekühlt wird. Der Wärmetauscher umfasst dabei beispielsweise einen Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher und/oder einen Flüssigkeit-Flüssigkeit- Wärmetauscher. Der Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ist von dem als Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühlfluid und von Luft durchströmbar bzw. umströmbar, sodass über den Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher ein Wärmeübergang von dem Kühlfluid an die Luft erfolgen kann. Dadurch wird das Kühlfluid gekühlt.
Der Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher ist beispielsweise von dem als
Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühlfluid und von einer weiteren, beispielsweise als Wasser ausgebildeten Kühlflüssigkeit durchströmbar. Infolge eines Wärmeübergangs über den Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher von dem Kühlfluid an die weitere Kühlflüssigkeit wird das Kühlfluid gekühlt. Anschließend kann das Kühlfluid auf die beschriebene Weise, insbesondere mittels der Fördereinrichtung, wieder in die
Kühlkanäle 8 eingebracht bzw. durch diese hindurchgefördert werden. Alternativ ist es denkbar, dass das aus den jeweiligen Kühlkanälen 8 ausströmende Kühlfluid direkt über ein geschlossenes Leitungssystem, insbesondere über ein geschlossenes Rohrleitungssystem, in einen Wärmetauscher zu Abkühlung des Kühlfluids geleitet und anschließend wieder in den Stator 1 bzw. in die Kühlkanäle 8 eingebracht wird, um dadurch einen geschlossenen Kühlkreislauf zu realisieren.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführung des Stators 1 . Bei der dritten Ausführungsform ist ein von dem Kühlfluid durchströmbarer und vorzugsweise geschlossener Kühlkreislauf mit 16 bezeichnet. Ferner ist die beispielsweise als Pumpe ausgebildete
Fördereinrichtung mit 17 bezeichnet. Mittels der Fördereinrichtung 17 wird das
Kühlfluid durch den Kühlkreislauf 16 gefördert. Die Fördereinrichtung 17 ist
beispielsweise über Leitungselemente, insbesondere über Schläuche und/oder Rohre, fluidisch mit den Kühlkanälen 8 verbunden, sodass mittels der Fördereinrichtung 17 das Kühlfluid durch die Kühlkanäle 8 gefördert werden kann. Dabei veranschaulichen in Fig. 3 Pfeile eine jeweilige Strömungsrichtung, in die das Kühlfluid mittels der Fördereinrichtung 17 gefördert wird.
Ferner sind bei der dritten Ausführungsform Auslaufrinnen 18 vorgesehen, welche vorzugsweise ortsfest an dem Stator 1 angebracht sind und dafür sorgen, dass das Kühlfluid nicht in einen beispielsweise in radialer Richtung zwischen dem Rotor 3 und dem Stator 1 angeordneten Luftspalt gelangt.
Schließlich veranschaulicht die Fig. 4 eine vierte Ausführungsform. In Fig. 4 ist die zuvor beschriebene Strömung des Kühlfluids durch die jeweiligen Kühlkanäle 8 veranschaulicht. Wie in Fig. 4 durch in die Kühlkanäle Z eingezeichnete Kreuze veranschaulicht ist, strömt das die Kühlkanäle Z durchströmende Kühlfluid in die erste Richtung, welche senkrecht zur Bildebene von Fig. 4 und dabei in die Bildebene von Fig. 4 verläuft. Ferner veranschaulichen in Fig. 4 in die Kühlkanäle A eingezeichnete Punkte die zweite Richtung, in die das die Kühlkanäle A durchströmende Kühlfluid strömt. Dabei verläuft die zweite Richtung senkrecht zur Bildebene von Fig. 4 und dabei aus der Bildebene von Fig. 4 heraus.
Bei der in Fig. 4 veranschaulichten vierten Ausführungsform sind die Kühlkanäle 8 als Kühlrohre ausgebildet und weisen jeweils einen zumindest im Wesentlichen kreisrunden, von dem Kühlfluid durchströmbaren Querschnitt auf. Ferner sind die jeweiligen Kühlkanäle 8 in dem jeweiligen Joch 5 angeordnet. Bei der vierten
Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Strömungsrichtung bzw. Fließrichtung des Kühlfluids von einem der Kühlkanäle 8 zum jeweils nächsten Kühlkanal 8 jeweils wechselweise gerichtet ist. Somit strömt das Kühlfluid beispielsweise aus einem der Kühlkanäle 8 bzw. A aus und danach in einen der Kühlkanäle 8 bzw. Z ein.
Insbesondere folgt beispielsweise der Kühlkanal Z, in den das Kühlfluid einströmt, in Umfangsrichtung des Stators 1 unmittelbar auf den Kühlkanal A, aus welchem das Kühlfluid zuvor ausgeströmt ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in Umfangsrichtung des Stators 1 zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Stators 1 unmittelbar aufeinanderfolgenden Kühlkanälen Z genau ein Kühlkanal A angeordnet. Ferner ist es vorgesehen, dass in Umfangsrichtung des Stators 1 zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Stators 1 unmittelbar
aufeinanderfolgenden Kühlkanälen A genau ein Kühlkanal Z angeordnet ist. Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann eine besonders effektive Kühlung des Stators 1 realisiert werden, sodass der Bauraumbedarf des Stators 1 und somit der elektrischen Maschine 2 insgesamt besonders gering gehalten werden kann. Durch die Anordnung der Kühlkanäle 8 innerhalb des Blechpakets 4 kann beispielsweise ein das Blechpaket 4 umgebender Wassermantel in einem Gehäuse der elektrischen Maschine 2 vermieden werden, sodass die elektrische Maschine 2 mit besonders kleinen Abmessungen ausgestaltet werden kann. Dadurch kann eine besonders hohe
Leistungsdichte insbesondere im Hinblick auf einen Betrieb mit Dauerleistung realisiert werden. Darüber hinaus kann ein besonders leistungsfähiges Kühlsystem realisiert werden, sodass eine besonders hohe Dauerleistung darstellbar ist. Somit ist es möglich, eine gewünschte Dauerleistung mit einer besonders kleinen elektrischen Maschine zu realisieren, sodass eine besonders hohe Dauerleistungsdichte dargestellt werden kann.
Bezugszeichenliste
1 Stator
2 elektrische Maschine
3 Rotor
4 Blechpaket
5 Joch
6 Zahn
7 Nut
8 Kühlkanal
9 Pfeil
10 Pfeil
1 1 Pfeil
12 Seite
13 Seite
14 Auffangwanne
15 Auffangwanne
16 Kühlmittelkreislauf
17 Fördereinrichtung
18 Auslaufrinne
A Kühlkanal
B Breite
H Höhe
V1 erste Variante
V2 zweite Variante
V3 dritte Variante
Z Kühlkanal

Claims

Patentansprüche
1 . Stator (1 ) für eine elektrische Maschine (2), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem Blechpaket (4), in welchem eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Stators (1 ) durchströmbaren und sich in axialer Richtung (9) des Stators (1 ) erstreckenden Kühlkanälen (8) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Kühlkanal (8) in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket (4) begrenzt ist.
2. Stator (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Kühlkanal (8) als Kühlschlitz ausgebildet ist, dessen von dem Kühlfluid durchströmbarer Querschnitt eine Höhe (H) und eine gegenüber der Höhe (H) größere Breite (B) aufweist.
3. Stator (1 ) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite (B) mindestens 2,5-mal größer, insbesondere mindestens 3-mal größer, als die Höhe (H) ist.
4. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der jeweilige Kühlkanal (8) zumindest über mehr als die Hälfte der in axialer Richtung (9) des Stators (1 ) verlaufenden Länge des Blechpakets (4) erstreckt.
5. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der jeweilige Kühlkanal (8) in axialer Richtung vollständig durch das Blechpaket (4) erstreckt.
6. Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Blechpaket (4) eine Mehrzahl von in Umfangsnchtung des Blechpakets (4) aufeinanderfolgenden Zähnen (6) und eine Mehrzahl von in Umfangsnchtung des Blechpakets (4) aufeinanderfolgenden, zwischen den Zähnen (6) angeordneten Nuten (7) zum zumindest teilweisen Aufnehmen wenigstens einer Wicklung aufweist.
7. Stator (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem jeweiligen Zahn (6) wenigstens einer der Kühlkanäle (8) zumindest teilweise verläuft ist.
8. Stator (1 ) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Kühlkanal (8) zumindest überwiegend, insbesondere vollständig, in dem jeweiligen Zahn (6) verläuft.
9. Stator (1 ) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem jeweiligen Zahn (6) mehrere der Kühlkanäle (8) zumindest teilweise verlaufen.
10. Stator (1 ) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die mehreren, jeweils zumindest teilweise in dem jeweiligen Zahn (6)
verlaufenden Kühlkanäle (8) in radialer Richtung des Stators (1 )
aufeinanderfolgend angeordnet sind.
1 1 . Stator (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einer der Kühlkanäle (8) in eine parallel zur axialen Richtung (9) des Stators (1 ) verlaufende erste Richtung (10) und wenigstens ein anderer der Kühlkanäle (8) in eine parallel zur axialen Richtung (9) des Stators (1 ) verlaufende und der ersten Richtung (10) entgegengesetzte zweite Richtung (1 1 ) von dem Kühlfluid durchströmbar ist.
12. Elektrische Maschine (2), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Stator (1 ), welcher wenigstens ein Blechpaket (4) aufweist, in welchem eine Mehrzahl von von einem Kühlfluid zum Kühlen des Stators (1 )
durchströmbaren und sich in axialer Richtung des Stators (1 ) erstreckenden Kühlkanälen (8) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der jeweilige Kühlkanal (8) in seiner Umfangsrichtung vollständig umlaufend durch das Blechpaket (4) begrenzt ist.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017222635A1 (de) * 2017-12-13 2019-06-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator und Elektromaschine mit Kühlsystem
WO2021078458A1 (de) * 2019-10-21 2021-04-29 Zf Friedrichshafen Ag Stator für eine elektrische maschine
US20210351643A1 (en) * 2020-05-08 2021-11-11 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal management for generator/ motor stators
US20220209594A1 (en) * 2020-12-30 2022-06-30 Volvo Car Corporation Stator cooling for electric machines
DE102022121843A1 (de) 2022-08-30 2024-02-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische Maschine

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019109047A1 (de) 2019-04-05 2020-10-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Blechpaket für eine elektrische Maschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, elektrische Maschine für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug
DE102020204233A1 (de) 2020-04-01 2021-10-07 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator, Elektromaschine, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Stators
DE102021130471B4 (de) 2021-11-22 2023-07-20 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Elektrische Maschine und Verfahren zum Betreiben derselben
CN114744788B (zh) * 2022-03-28 2022-12-27 小米汽车科技有限公司 油冷电机
DE102022209904A1 (de) * 2022-09-20 2024-03-21 Magna powertrain gmbh & co kg Elektrische Maschine mit optimiertem Kühlsystem

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1271747A1 (de) 2001-06-27 2003-01-02 E + A Elektromaschinen und Antriebe AG Statorkühlung im Spaltrohrmotor
CN201438649U (zh) * 2009-06-15 2010-04-14 水利部杭州机械设计研究所 一种同步发电机定子铁芯
US20120161556A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Superconducting electric motor
DE102011003597A1 (de) 2011-02-03 2012-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit effizienter Statorkühlung
DE102011053299A1 (de) 2011-09-06 2013-03-07 Antriebstechnik Katt Hessen Gmbh Kühlsystem für eine hochausgenutzte hochtourige rotierende elektrische Synchronmaschine
EP2806537A2 (de) * 2013-05-22 2014-11-26 Acciona Windpower S.a. Rotierender elektrischer Generatorstator, rotierender elektrischer Generator mit diesem Stator und Windturbine mit diesem rotierenden elektrischen Generator
DE102014213159A1 (de) 2014-07-07 2016-01-07 Deere & Company Anordnung zur Statorkühlung eines elektrischen Motors
EP3035494A1 (de) * 2013-08-13 2016-06-22 Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Permanentmagnetmotor, kühlkompressor und klimaanlage
EP3079239A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-12 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Läufer für elektrische maschinen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6606523U (de) * 1968-06-26 1970-10-09 Siemens Ag Anordnung zur fluessigkeitskuehlung der staenderblechpakete elektrischer maschinen, insb. fuer turbogeneratoren
DE3444189A1 (de) * 1984-03-21 1985-09-26 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Einrichtung zur indirekten gaskuehlung der staenderwicklung und/oder zur direkten gaskuehlung des staenderblechpaketes dynamoelektrischer maschinen, vorzugsweise fuer gasgekuehlte turbogeneratoren

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1271747A1 (de) 2001-06-27 2003-01-02 E + A Elektromaschinen und Antriebe AG Statorkühlung im Spaltrohrmotor
CN201438649U (zh) * 2009-06-15 2010-04-14 水利部杭州机械设计研究所 一种同步发电机定子铁芯
US20120161556A1 (en) * 2010-12-28 2012-06-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Superconducting electric motor
DE102011003597A1 (de) 2011-02-03 2012-08-09 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Maschine mit effizienter Statorkühlung
DE102011053299A1 (de) 2011-09-06 2013-03-07 Antriebstechnik Katt Hessen Gmbh Kühlsystem für eine hochausgenutzte hochtourige rotierende elektrische Synchronmaschine
EP2806537A2 (de) * 2013-05-22 2014-11-26 Acciona Windpower S.a. Rotierender elektrischer Generatorstator, rotierender elektrischer Generator mit diesem Stator und Windturbine mit diesem rotierenden elektrischen Generator
EP3035494A1 (de) * 2013-08-13 2016-06-22 Gree Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Permanentmagnetmotor, kühlkompressor und klimaanlage
DE102014213159A1 (de) 2014-07-07 2016-01-07 Deere & Company Anordnung zur Statorkühlung eines elektrischen Motors
EP3079239A1 (de) * 2015-04-09 2016-10-12 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Läufer für elektrische maschinen

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017222635A1 (de) * 2017-12-13 2019-06-13 Volkswagen Aktiengesellschaft Stator und Elektromaschine mit Kühlsystem
WO2021078458A1 (de) * 2019-10-21 2021-04-29 Zf Friedrichshafen Ag Stator für eine elektrische maschine
CN114424431A (zh) * 2019-10-21 2022-04-29 Zf 腓德烈斯哈芬股份公司 用于电机的定子
US20220393526A1 (en) * 2019-10-21 2022-12-08 Zf Friedrichshafen Ag Stator for an Electrical Machine
US20210351643A1 (en) * 2020-05-08 2021-11-11 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal management for generator/ motor stators
US11909262B2 (en) * 2020-05-08 2024-02-20 Hamilton Sundstrand Corporation Thermal management for generator/ motor stators
US20220209594A1 (en) * 2020-12-30 2022-06-30 Volvo Car Corporation Stator cooling for electric machines
DE102022121843A1 (de) 2022-08-30 2024-02-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Stator für eine elektrische Maschine

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