[发明专利]用于定子绕组端部的冷却通道和包括这种冷却通道的定子

说明书

本公开涉及一种用于电机绕组端部的冷却通道，其中冷却通道为了引导冷却流体而被设计有至少一个流入口25和至少一个流出口26，并且为了围绕绕组端部3、4进行布置而被设计为环状。出于改善密封特性的目的，冷却通道具有轴向上可动的压紧件21，其被布置为，使得冷却流体可以流向压紧件21并可以对冷却通道产生压紧压力。

技术领域

本公开涉及一种用于电机绕组端部的冷却通道以及一种包括这种冷却通道的定子。

背景技术

术语“电机”主要理解为包括定子和转子的电动机或发电机，其中相对于定子围绕共同的纵轴可转地支承转子。

定子包括例如定子叠片铁芯和载流绕组。绕组可以被布置在定子叠片铁芯的凹槽中，这些凹槽分布在圆周上并且在轴向上伸长。绕组形成多个线圈/半线圈，其中线圈/半线圈包括两个在不同凹槽中伸长的导电部段和两个/一个在定子叠片铁芯的端侧连接这些导电部段的连接部段。只有在凹槽内轴向伸长的绕组部分影响转矩大小；它也被称为有效长度。与此相对，将叠片铁芯前端的有效长度电气连接(连接部段)的导电部段对转矩大小无影响；轴向上位于叠片铁芯外的该部分也被称为绕组端部。绕组端部因此可以被视为绕组在轴向上伸出定子叠片铁芯的部分。

可以考虑线盘用作绕组。另外，已知的是，绕组也可以由条状导体装配而成，其可以被装入或者说嵌入到叠片铁芯的凹槽中。条状导体被成对地连接成半线圈。这一点可以例如通过条状导体的相互弯曲和直接焊接而直接地实现，或者也可以例如通过跨接两个条状导体之间的间隔的互连接片而间接地实现。

随着温度的上升，电机的效率下降，特别是电动车辆的牵引马达，因此如已知地，借助于冷却流体冷却电机。这一点例如通过由水流经的冷却套筒/冷却通道或冷却套实现，其间接冷却定子或者说其定子叠片铁芯。间接冷却意味着，冷却流体与热源不直接接触。为了提高效率，另外已知的是，直接冷却绕组端部。在此大多使用介电油，该介电油被泵送穿过绕组端部。

US 2017 310 189描述了一种用于电动机的冷却帽形式的绕组端部冷却装置。

DE 10 2015 220 112 A1描述了一种用于电机绕组端部的覆盖单元，其中覆盖单元具有沿定子的圆周方向延伸的冷却通道。

直接冷却绕组端部的用于冷却的冷却帽例如示出了：

JP4586408B2示出了一种用于绕组端部的冷却帽。在轴向上实现进油口，在径向上安置出口。作用于冷却帽上的流体压强直接被壳体护罩/壳体盖所承受，即冷却帽的正面与壳体护罩直接接触，参照图3。

在此，冷却帽应尽可能有效地密封绕组端部空间。视运行状态而言，这并不是总能实现的。示例是冷却流体的高压强。另一个影响变量是热膨胀，特别是马达壳体与冷却帽的不同的膨胀。在高热波动或高压强下，原本由轴承盖施加的保持力不足以实现可靠密封。材料疲劳(密封材料/冷却帽/……的弹簧性能下降)也可能导致泄漏。

在约0.5bar的流体压强下，力必须被保持在几kN(在有效承压面积为约2×10⁶mm²时，合力为约10kN，这差不多对应于外径300mm、内径200mm的圆环)。

可以通过将冷却帽压入到定子套筒中，在周向上固定冷却帽。不同的热膨胀系数在这里也会导致在冷却帽外罩(或者说保持元件)和定子套筒之间可能形成间隙。由此无法实现可靠的冷却密封。

也可以通过额外的构件(弹簧环或类似物)，产生并维持预应力。当然，并不希望有额外的构件，因为其增加了冷却帽的成本和设计难度。

发明内容

因此，本公开的目的在于，给出一种经过改善的绕组端部冷却装置，其中密封特性和固定特性获得改善。