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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine, bei der ein Rotor effektiv gekühlt werden kann.
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Stand der Technik
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Elektrische Maschinen werden als Motoren oder Generatoren für vielfältige Zwecke eingesetzt. Insbesondere können sie als Antriebe oder zur Rekuperation von kinetischer Energie in elektrischen oder Hybrid-Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
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Beispielsweise können elektrische Maschinen als Transversalflussmaschinen in Form eines Scheibenläufers mit Permanentmagneten in einer Rotorscheibe ausgebildet sein, wie dies z.B. in
WO 2009/115247 beschrieben ist. Alternativ kann eine elektrische Maschine als Axialflussmaschine als Scheibenläufer mit Permanentmagneten in einer Rotorscheibe ausgebildet sein, wie z.B. in der
DE 10 2010 060 482 A1 beschrieben.
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Bei einer Speisung der elektrischen Maschine mithilfe einer geeigneten Leistungselektronik enthält ein aus den Spannungen und Strömen resultierendes Magnetfeld in einem Luftspalt zwischen einem Stator und einem Rotor der elektrischen Maschine neben einer Grundschwingung typischerweise auch Oberschwingungen.
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Diese Oberschwingungen erzeugen erhebliche Wärmeverluste in magnetisch und elektrisch leitfähigen Komponenten des beispielsweise scheibenförmigen Rotors und des Stators. Solche Wärmeverluste werden auch als Wirbelstromverluste bezeichnet. Sind die Wirbelstromverluste zu hoch, kann dies zu einer Betriebseinschränkung der elektrischen Maschine führen oder eine signifikante Überdimensionierung der aktiven Teile der elektrischen Maschine erfordern. Beides ist für einen wirtschaftlichen Betrieb einer elektrischen Maschine nachteilig.
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Auch andere Mechanismen können dazu führen, dass sich der Rotor einer elektrischen Maschine während deren Betrieb stark erwärmt.
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Während der Stator einer elektrischen Maschine im Allgemeinen beispielsweise durch eine Fluidkühlung einfach gekühlt werden kann, kann es konstruktiv bisher aufwändig sein, den im Betrieb rotierenden Rotor zu kühlen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise eine elektrische Maschine ermöglichen, bei der ein Rotor ohne übermäßig aufwändige konstruktive Maßnahmen effektiv gekühlt werden kann. Insbesondere kann beispielsweise ein durch Wirbelstromverluste erzeugter Wärmestrom effizient von dem Rotor in einen vorzugsweise aktiv gekühlten Stator abgeleitet werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine elektrische Maschine vorgeschlagen, welche einen Stator und einen relativ zu dem Stator drehbar gelagerten Rotor aufweist. Die elektrische Maschine zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen einer Oberfläche des Stators und einer Oberfläche des Rotors ein Wald aus Kohlenstoffnanoröhren angeordnet ist, dessen Kohlenstoffnanoröhren einerseits die Oberfläche des Stators und andererseits die Oberfläche des Rotors mechanisch kontaktieren.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Es wurde erkannt, dass ein Wärmestrom, der beispielsweise in Magneten des Rotors einer elektrischen Maschine durch Wirbelstromverluste entsteht, mittels eines hochelastischen Festkörpers über einen gleitenden Kontakt aus dem Rotor heraus in den vorzugsweise gekühlten Stator abgeleitet werden kann. Als hochelastischer Festkörper wird hierbei ein Wald von Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nano Tubes – CNT) vorgeschlagen. Ein solcher Wald bzw. eine solche Anordnung oder Gruppe von Kohlenstoffnanoröhren besteht aus einer beliebigen Vielzahl nebeneinander angeordneter länglicher Kohlenstoffnanoröhren, welche einen Durchmesser von typischerweise weniger als 1µm aufweisen und bis zu mehreren Millimetern lang sein können. In dem Wald verlaufen viele Nanoröhren im Wesentlichen parallel zueinander und haften an einer gemeinsamen Grundfläche an. Ein Abstand zwischen benachbarten Nanoröhren ist dabei typischerweise geringer als eine Länge der Nanoröhren, was jedoch nicht zwingend ist.
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Ein Vorteil der Verwendung von Kohlenstoffnanoröhren für einen Gleitkontakt zwischen Stator und Rotor kann darin gesehen werden, dass eine Reibung von Kohlenstoffnanoröhren beispielsweise auf einer Gleitfläche einer Motorkomponente im Vergleich zu anderen Festkörpermaterialien extrem niedrig ist. Eine Ursache hierfür liegt darin, dass Kohlenstoffnanoröhren senkrecht zu ihrer Achsenrichtung sowohl eine sehr hohe mechanische Elastizität als auch einen besonders niedrigen Reibwert besitzen.
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Darüber hinaus besitzen Kohlenstoffnanoröhren eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 6600 W/(m K) und übertreffen damit die Wärmeleitfähigkeit von Metallen, beispielsweise vom Silber mit 429 W/(m K), um mehr als eine Größenordnung.
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Diese Eigenschaftskombination der Kohlenstoffnanoröhren ermöglicht eine effiziente Entwärmung des Rotors über den als Gleitkontakt wirkenden Wald aus Kohlenstoffnanoröhren. Dadurch kann die im Rotor während des Betriebs entstehende Wärme über die Kohlenstoffnanoröhren in den Stator geleitet und dort beispielsweise durch ein Kühlmedium in eine Wärmesenke abgeführt werden. Dabei wird eine Kühlung des Rotors ohne Verwendung eines Fluids ermöglicht, wodurch sich Kosten für die elektrische Maschine sowohl bei deren Herstellung als auch bei deren Betrieb reduzieren lassen.
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Ferner wird auch eine gute Wärmeabfuhr unter Vakuum ermöglicht, was insbesondere dann interessant sein kann, wenn beispielsweise eine Geräuschminimierung eines elektrischen Antriebs gewünscht ist.
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Möglichkeiten zum Erzeugen von Kohlenstoffnanoröhren bzw. eines Waldes aus solchen Kohlenstoffnanoröhren sowie zu entsprechenden Anwendungen sind unter anderem in
US 2011/0117316 A1 ,
US 6,232,706 B1 ,
WO 2012/084764 ,
US 2012/0118551 A1 ,
DE 10 2011 001 818 A1 ,
US 2010/0090171 A1 ,
US 2014/ 0217643 A1 ,
US 2012/0090816 A1 sowie
Robertson et al.: „Chemical vapor deposition of carbon nanotube forests", Phys. Status Solidi B 249, No. 12, 2315–2322 (2012) / DOI 10.1002/pssb.201200134 beschrieben.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Kohlenstoffnanoröhren des Waldes aus Kohlenstoffnanoröhren innerhalb einer Toleranz von weniger als 5 %, vorzugsweise weniger als 1 % und stärker bevorzugt weniger als 0,1%, bezogen auf eine durchschnittliche Länge der Kohlenstoffnanoröhren, alle eine selbe Länge auf. Hierdurch kann vorteilhaft erreicht werden, dass möglichst viele der Kohlenstoffnanoröhren mit den Oberflächen des Stators und des Rotors in Kontakt treten können und nicht z.B. durch überlange Kohlenstoffröhren an einem solchen Kontakt gehindert werden.
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Eine entsprechende Bearbeitung der Kohlenstoffnanoröhren, um sie auf eine einheitliche Länge zu bringen, kann beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen. Der Laser kann z.B. quer zu den Kohlenstoffnanoröhren in einer Ebene parallel zu einer Grundebene des Waldes aus Kohlenstoffnanoröhren eingestrahlt werden und eine ausreichende Leistungsdichte aufweisen, um alle Kohlenstoffnanoröhren bei einer einheitlichen Länge abzuschneiden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Wald aus Kohlenstoffnanoröhren ringförmig zwischen einander gegenüberliegenden ringförmigen Oberflächen des Stators einerseits und des Rotors andererseits zwischengelagert. Anders ausgedrückt kann der Wald aus Kohlenstoffnanoröhren einen Spalt zwischen einem ringförmigen Stator und einem ringförmigen Rotor überbrücken. Der ringförmige Wald aus Kohlenstoffnanoröhren schließt dabei den ringförmigen Spalt zwischen Stator und Rotor. Es kommt dabei entlang eines gesamten ringförmigen Bereichs zwischen dem Stator und dem Rotor über den Wald aus Kohlenstoffnanoröhren zu einem gut wärmeleitenden Kontakt. Der Wald aus Kohlenstoffnanoröhren kann dabei auf einer Komponente des Stators aufgewachsen sein, d.h. an dieser anhaften, und freitragende Enden der Kohlenstoffnanoröhren können in schleifendem mechanischem Kontakt zu einer Oberfläche des Rotors stehen. Alternativ kann der Wald aus Kohlenstoffnanoröhren auf einer Komponente des Rotors aufgewachsen sein, d.h. an dieser anhaften, und freitragende Enden der Kohlenstoffnanoröhren können in schleifendem mechanischem Kontakt zu einer Oberfläche des Stators stehen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Wald aus Kohlenstoffnanoröhren an einer Oberfläche eines Rings aufgewachsen, wobei der Ring einen Teil des Stators oder des Rotors bildet, und die Kohlenstoffnanoröhren sind derart ausgerichtet, dass ihre freitragenden Enden eine Lauffläche an dem Rotor bzw. Stator mechanisch kontaktieren. Der Ring kann hierbei ein zunächst separates Bauteil darstellen. An einer Oberfläche des Rings kann der Wald aus Kohlenstoffnanoröhren beispielsweise mittels chemischer Gasabscheideverfahren (Chemical Vapor Deposition – CVD) aufgewachsen werden. Der Ring kann dann mit restlichen Komponenten des Stators bzw. des Rotors fest verbunden und somit Teil des Stators bzw. Rotors werden. An dem entsprechend anderen Bauteil, d.h. dem Rotor bzw. dem Stator, kann dann eine geeignete Lauffläche ausgebildet sein, an der die freitragenden Enden der Kohlenstoffnanoröhren anliegen und an dieser entlang schleifen können.
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Ein mit den Kohlenstoffnanoröhren in Kontakt stehender Bereich des Stators kann gemäß einer Ausführungsform elektrisch isoliert gegenüber einem anderen Bereich des Stators und/oder ein mit den Kohlenstoffnanoröhren in Kontakt stehender Bereich des Rotors kann elektrisch isoliert gegenüber einem anderen Bereich des Rotors sein. Anders ausgedrückt können die jeweiligen Bereiche des Stators und des Rotors, die über den Wald aus Kohlenstoffnanoröhren miteinander in Kontakt stehen, von übrigen Bereichen des Stators und des Rotors, in denen beispielsweise elektrisch leitfähige und/oder magnetische bzw. magnetisierbare Komponenten aufgenommen sind, elektrisch isoliert sein. Als elektrische Isolation kann beispielsweise eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material dienen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Kohlenstoffnanoröhren schräg zu der Oberfläche des Stators und der Oberfläche des Rotors, mit denen die Kohlenstoffnanoröhren mechanisch in Kontakt stehen, angeordnet. Die Oberflächen des Stators und des Rotor sind im Allgemeinen parallel zueinander ausgerichtet. Prinzipiell können Kohlenstoffnanoröhren orthogonal zu diesen Oberflächen zwischen den beiden Oberflächen verlaufen und können somit eine minimale Länge aufweisen. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Kohlenstoffnanoröhren schräg zu diesen Oberflächen anzuordnen, d.h. in einem Winkel von weniger als 90°. Hierdurch kann erreicht werden, dass die freitragenden Enden der Kohlenstoffnanoröhren einen lateralen Kontakt zu der Lauffläche, an der sie entlang gleiten, einnehmen können. Dies kann zu einem besonders niedrigen Reibwert zwischen den Kohlenstoffnanoröhren und der Lauffläche führen. Eine Schrägstellung der Kohlenstoffnanoröhren zu einer Substratoberfläche kann z.B. durch die Bedingungen, bei denen die Kohlenstoffnanoröhren aufgewachsen werden, erreicht werden. Die Kohlenstoffnanoröhren können hierbei gerade, d.h. linear, sein.
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Alternativ können die Kohlenstoffnanoröhren gekrümmt sein und zumindest im Bereich eines freitragenden Endes schräg zu der Oberfläche des Stators bzw. der Oberfläche des Rotors, mit denen die Kohlenstoffnanoröhren mechanisch in Kontakt stehen, verlaufen. Anders ausgedrückt können die Kohlenstoffnanoröhren beispielsweise aufgrund geeignet gewählter Wachstumsbedingungen derart ausgebildet sein, dass sie in Teilbereichen gerade sind, in anderen Teilbereichen hingegen gekrümmt sind. Beispielsweise können die Kohlenstoffnanoröhren zunächst gerade und senkrecht zu einer Substratoberfläche verlaufen, dann aber nahe ihren Enden gekrümmt verlaufen. Auf diese Weise kann eine Länge der Kohlenstoffnanoröhren klein gehalten werden und dennoch erreicht werden, dass freitragende Enden der Kohlenstoffnanoröhren in lateralem Kontakt an einer Lauffläche anliegen und somit mit minimierter Reibung schleifen können.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Kohlenstoffnanoröhren einwandig. Eine Verwendung sogenannter Single Wall Nanotubes (SWCNT) kann beispielsweise vorteilhaft bewirken, dass bei gleichem Volumenanteil an CNT im CNT-Wald eine Anzahl von Kontaktpunkten zwischen dem Stator und dem Rotor höher liegt als bei doppellagigen (Double Walled) oder multilagigen (Multi Walled) Kohlenstoffnanoröhren. Einer ersten Schätzung nach halbiert sich die Anzahl der Kontaktpunkte mit jeder zusätzlichen Lage der Kohlenstoffnanoröhre. Die Anzahl der Kontaktpunkte wird proportional zur Wärmeleitfähigkeit des CNT-Waldes angenommen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Kohlenstoffnanoröhren vom Typ armchair oder vom Typ zigzag. Kohlenstoffnanoröhren vom Typ armchair sind mit dem Indexpaar (n, n) achiral und nicht-helikal ausgebildet. Kohlenstoffnanoröhren vom Typ zigzag sind mit dem Indexpaar (n, 0) achiral und helikal ausgebildet. Solche Kohlenstoffnanoröhren vom Typ armchair bzw. zigzag besitzen, wie beispielsweise in einer Publikation von Zhang, W. et al. („Chirality dependence of the thermal conductivity of carbon nanotubes", Nanotechnology, 15(8), 936, (2004)) offenbart wurde, eine bis zu 800% höhere Wärmeleitfähigkeit als Kohlenstoffnanoröhren vom Typ chiral, die mit dem Indexpaar (n, m) chiral und helikal ausgebildet sind. Eine Verwendung solche Kohlenstoffnanoröhren vom Typ armchair und zigzag kann vorteilhaft bewirken, dass ein Wärmetransport durch den CNT-Wald erhöht wird.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Kohlenstoffnanoröhren einen Durchmesser von weniger als 200nm, vorzugsweise weniger als 100nm, auf. Die Kohlenstoffnanoröhren sollen hierbei ein großes Aspektverhältnis von beispielsweise mehr als 10000:1 aufweisen. Mit solchen Eigenschaften können die sehr guten Wärmeleiteigenschaften von Kohlenstoffnanoröhren sowie ihre ebenfalls sehr guten elektrischen Leitfähigkeiten besonders vorteilhaft wirken, beispielsweise um Wirbelstromverluste zu minimieren und/oder Wärmeströme effizient abzuleiten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht durch Teile einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Axialflussmaschine.
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2 zeigt eine Querschnittsansicht durch Teile einer erfindungsgemäß ausgebildeten elektrischen Transversalflussmaschine.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Substrat mit einem darauf ausgebildeten Wald aus orthogonal verlaufenden Kohlenstoffnanoröhren.
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4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Substrat mit einem darauf ausgebildeten Wald aus schräg verlaufenden Kohlenstoffnanoröhren.
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5 zeigt eine in Teilbereichen gekrümmt verlaufende Kohlenstoffnanoröhre. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine elektrische Maschine 1, welche als Axialflussmaschine ausgebildet ist. Ein Stator 3 und ein relativ zu diesem Stator 3 drehbarer Rotor 5 sind koaxial und bezogen auf eine Drehachse 6 nebeneinander angeordnet. Der Stator 3 und der Rotor 5 sind entlang benachbart angeordneter Oberflächen 16, 18 über einen quer zur Drehachse 6 verlaufenden Spalt 17 voneinander beabstandet. Der Spalt 17 weist typischerweise eine Breite von zwischen 0,3 und 3mm, meist zwischen 1mm und 2mm, auf.
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Der Stator 3 ist zylindrisch ausgebildet und innerhalb eines Gehäuses 7 aufgenommen. Der Stator 3 verfügt über einen Kühlkanal 9, durch den ein Kühlfluid geleitet werden kann, um Wärme aus dem Stator 3 durch Konvektion effizient abzuleiten.
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Der Rotor 5 ist als kreisförmige Scheibe 11 ausgebildet. In der Scheibe 11 sind nahe einem Außenumfang Permanentmagnete 13 aufgenommen. Der Rotor 5 ist drehfest mit einer Welle 15 gekoppelt. Der Rotor 5 kann zwar über die Welle 15 Wärme geringfügig ableiten. Ein überwiegender Teil der im Rotor 5 während des Betriebs der elektrischen Maschine 1 entstehenden Wärme wird jedoch im Bereich der Permanentmagnete 13 und somit verhältnismäßig weit entfernt von der Welle 15 generiert, sodass eine Wärmeableitung ausschließlich über die Welle 15 unzureichend erscheinen kann.
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Nahe dem Außenumfang des Stators 3 ist ein Ring 19 angeordnet. Dieser Ring 19 ist fest mit dem Rest des Stators 3 verbunden. Eine in Axialrichtung gerichtete Außenoberfläche 23 des Rings 19 erstreckt sich vorzugsweise fluchtend mit der dem Rotor 5 gegenüberliegenden Oberfläche 18 des restlichen Stators 3. Der Ring 19 kann aus einem sehr gut wärmeleitfähigen Material wie z.B. Kupfer bestehen. Alternativ, beispielsweise für den Fall, dass der Ring 19 aus einem anderen, weniger wärmeleitfähigen Material besteht, kann es vorteilhaft sein, den Ring 19 mit einem sehr gut wärmeleitfähigen Material zu beschichten.
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Von dem Rest des Stators 3 ist der Ring 19 vorzugsweise durch eine isolierende Schicht 21 elektrisch isoliert. Diese elektrisch isolierende Schicht 21 kann derart gewählt sein, dass zwar elektrische Ströme zwischen dem Ring 19 und dem Rest des Stators 3 verhindert werden, ein Wärmeübergang zwischen dem Ring 19 und dem Rest des Stators 3 jedoch dennoch ausreichend stattfinden kann. Die Schicht 21 kann beispielsweise aus Kunststoff oder einem Dielektrikum bestehen und z.B. eine Dicke von weniger als 1mm, vorzugsweise weniger als 200µm, aufweisen.
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An der Oberfläche 23, die der Oberfläche 16 der Scheibe 11 des Rotors 5 gegenüberliegt, ist an dem Ring 19 ein Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 aufgebracht. Der Wald 27 besteht aus einer Vielzahl nebeneinander angeordneter und näherungsweise parallel zueinander verlaufender Kohlenstoffnanoröhren 29. Jede der Kohlenstoffnanoröhren 29 weist einen Durchmesser von weniger als 200nm auf und ist vorzugsweise vom Typ armchair oder vom Typ zigzag.
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Die Länge der Kohlenstoffnanoröhren 29 des Waldes 27 ist vorzugsweise innerhalb einer sehr engen Toleranz von weniger als 5% oder gar weniger als 0,5% für alle Kohlenstoffnanoröhren 29 gleich. Die Länge der Kohlenstoffnanoröhren 29 ist dabei derart gewählt, dass die Kohlenstoffnanoröhren 29 den Spalt 17 von dem Ring 19 kommend bis hin zu einem als Lauffläche 25 dienenden Teil der Oberfläche 16 des Rotors 5 vollständig überbrücken. Der Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 verbindet somit den Ring 19, und daher den Stator 3, mit dem Rotor 5. Die Lauffläche 25 kann vorzugsweise ebenso wie der Ring 19 aus einem gut thermisch leitfähigen Material wie etwa Kupfer bestehen oder mit einem solchen beschichtet sein.
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Der Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 stellt dabei einen schleifenden mechanischen Kontakt zwischen Stator 3 und Rotor 5 her. Der Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 kann somit eine thermische Anbindung des Rotors 5 an den gekühlten Stator 3 schaffen. Aufgrund der hervorragenden thermischen Leitfähigkeit der Kohlenstoffnanoröhren 29 kann ein in dem Rotor 5 generierter Wärmestrom über den Wald 27 in den Stator 3 und letztendlich in das durch den Kühlkanal 9 strömende Kühlfluid abgeleitet werden.
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Der Wald 27 befindet hierbei vorzugsweise möglichst nahe den in dem Rotor 5 aufgenommenen Permanentmagneten 13, beispielsweise direkt angrenzend an den Außenumfang der Scheibe 11 des Rotors 5 bzw. in radialer Richtung zwischen den Permanentmagneten 13 und dem Außenumfang der Scheibe 11 des Rotors 5.
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2 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer elektrischen Maschine 1. In diesem Fall ist die elektrische Maschine 1 als Transversalflussmaschine ausgebildet. Innerhalb eines zylindrischen Stators 3 und koaxial mit diesem ist ein Rotor 5 angeordnet. Der Rotor 5 ist von dem Stator 3 über einen Luftspalt 17 beabstandet.
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An axialen Enden des Stators 3 und an einer dem Rotor 5 gegenüberliegenden Innenseite sind an dem Stator 3 wiederum Ringe 19 vorgesehen. Die Ringe 19 sind an einer dem Rotor 5 gegenüberliegenden Innenseite mit einem Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 versehen. Die Kohlenstoffnanoröhren 29 überbrücken den Luftspalt 17 und stellen eine thermisch gut leitfähige Verbindung zwischen dem Rotor 5 und dem durch die Kühlkanäle 9 gekühlten Stator 3 her.
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Während bei den zuvor erläuterten Ausführungsformen der Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 jeweils an einem Ring 19 angeordnet ist, der Teil des Stators 3 ist, kann alternativ ein entsprechender Ring 19 auch als Teil des Rotors 5 vorgesehen sein und die Kohlenstoffnanoröhren 29 sich somit von dem Rotor 5 hin zu dem Stator 3 erstrecken, sodass deren freitragende Enden eine an dem Stator 3 vorgesehene Lauffläche schleifend kontaktieren.
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Als weitere Alternative kann auf einen separaten Ring 19 ganz verzichtet werden und stattdessen der Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 direkt auf einer Oberfläche des Stators 3 bzw. des Rotors 5 aufgewachsen werden.
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In 3 ist ein Wald 27 aus Kohlenstoffnanoröhren 29 auf einem Substrat 31, wie es beispielsweise Teil eines Rings 19 sein kann, dargestellt. Dabei sind Kohlenstoffnanoröhren des Waldes 27 senkrecht zu einer Oberfläche des Substrats 31 ausgerichtet.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist in 4 gezeigt. Hier sind die Kohlenstoffnanoröhren 29 des Waldes 27 schräg, d.h. in einem Winkel von weniger 90°, zum Substrat 31 ausgerichtet. Dadurch kann von vorherein für einen Kontakt zwischen einer Lauffläche 25 und den Kohlenstoffnanoröhren 29 sichergestellt werden, dass die Kohlenstoffnanoröhren 29 lateralen Kontakt zur Lauffläche 25 haben. Dies führt zu einem besonders niedrigen Reibwert zwischen den Kohlenstoffnanoröhren 29 und der Lauffläche 25.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführung können sind die Kohlenstoffnanoröhren 29 wie in 5 dargestellt so abgeschieden werden, dass sie eine nichtlineare Geometrie besitzen. So können die Kohlenstoffnanoröhren 29 beispielweise gekrümmt oder in einem letzten Drittel in einem Winkel von etwa 45° auf bereits zuvor linear abgeschiedene zwei Drittel aufgewachsen sein. In einer weiteren beispielhaften Ausführung sind die Kohlenstoffnanoröhren 29 im Ietzten Zehntel bogenförmig mit einem Radius, der beispielsweise der Länge des letzten Zehntels entspricht, gewachsen.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/115247 [0003]
- DE 102010060482 A1 [0003]
- US 2011/0117316 A1 [0016]
- US 6232706 B1 [0016]
- WO 2012/084764 [0016]
- US 2012/0118551 A1 [0016]
- DE 102011001818 A1 [0016]
- US 2010/0090171 A1 [0016]
- US 2014/0217643 A1 [0016]
- US 2012/0090816 A1 [0016]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Robertson et al.: „Chemical vapor deposition of carbon nanotube forests“, Phys. Status Solidi B 249, No. 12, 2315–2322 (2012) / DOI 10.1002/pssb.201200134 [0016]
- Zhang, W. et al. („Chirality dependence of the thermal conductivity of carbon nanotubes“, Nanotechnology, 15(8), 936, (2004)) [0025]
