Die Elektrifizierung des automobilen Antriebsstrangs erfordert mit jeder Generation an Elektromotoren höhere Leistungsdichten. Im Betrieb erwärmen sich diese Maschinen stark, weshalb effektive Kühlsysteme entwickelt werden müssen. Hierbei ergeben sich besonders in der frühen Entwicklungsphase große Vorteile im umfassenden Einsatz von Simulationen. In der vorliegenden Arbeit wird das vielversprechende Konzept einer Öl-Sprühstrahlkühlung der thermisch kritischen Wickelköpfe des Stators simulativ und experimentell untersucht. Um schnell viele Varianten simulieren zu können, wird eine effiziente Modellierung der Wärmeleitung in den Komponenten des Stators entwickelt und bei geringer Abweichung von unter 3 K zur realen Messung validiert. Mit demselben Anspruch an Effizienz erfolgt die Entwicklung einer Simulationsmethode zur Berechnung der komplexen physikalischen Wirkzusammenhänge einer Öl-Sprühstrahlkühlung. Die Grundlage hierfür liefert eine dimensionslose Korrelation auf Basis umfangreicher Messdaten eines anwendungsspezifischen orientierenden Experiments. Die Messungen am Prüfstand identifizieren die Massenstromdichte G, die tropfenbezogene Weber-Zahl We_d32 und die thermische Interaktion des Sprühstrahls mit der Luft in der Statorkammer als bestimmende Faktoren einer Öl-Sprühstrahlkühlung. Für alle simulierten Sprühstrahlvarianten zeigt sich innerhalb des Stators eine deutliche Homogenisierung der Temperaturverläufe gegenüber der ursprünglichen Wassermantelkühlung. Die maximal auftretenden Wicklungstemperaturen können um bis zu 41 K abgesenkt werden.     «

Die Elektrifizierung des automobilen Antriebsstrangs erfordert mit jeder Generation an Elektromotoren höhere Leistungsdichten. Im Betrieb erwärmen sich diese Maschinen stark, weshalb effektive Kühlsysteme entwickelt werden müssen. Hierbei ergeben sich besonders in der frühen Entwicklungsphase große Vorteile im umfassenden Einsatz von Simulationen. In der vorliegenden Arbeit wird das vielversprechende Konzept einer Öl-Sprühstrahlkühlung der thermisch kritischen Wickelköpfe des Stators simulativ u...     »