DE102019100938A1

DE102019100938A1 - Electric machine with fluid chamber and motor vehicle

Info

Publication number: DE102019100938A1
Application number: DE102019100938.3A
Authority: DE
Inventors: Zdeno Neuschl
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-01-15
Filing date: 2019-01-15
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektromaschine (1), aufweisend einen Rotor (2) mit einer Rotorlängsachse (3) und einen Stator (4), wobei zwischen dem Rotor (2) und dem Stator (4) ein Luftspalt (5) ausgebildet ist, und wobei die Elektromaschine (1) eine Fluidkammer (6) zur Aufnahme eines Ferrofluids (7) aufweist. Die Fluidkammer (6) ist fluidkommunizierend mit dem Luftspalt (5) gekoppelt, wobei die Elektromaschine (1) Fördermittel (8) zum Fördern des Ferrofluids (7) aus dem Luftspalt (5) in die Fluidkammer (6) in Abhängigkeit einer Drehzahl des Rotors (2) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug (15) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Elektromaschine (1).The invention relates to an electric machine (1), comprising a rotor (2) with a longitudinal rotor axis (3) and a stator (4), an air gap (5) being formed between the rotor (2) and the stator (4), and wherein the electric machine (1) has a fluid chamber (6) for receiving a ferrofluid (7). The fluid chamber (6) is fluidly coupled to the air gap (5), the electric machine (1) conveying means (8) for conveying the ferrofluid (7) from the air gap (5) into the fluid chamber (6) as a function of a speed of the rotor (2). The invention further relates to a motor vehicle (15) and a method for operating an electric machine (1) according to the invention.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromaschine mit einem Rotor und einem Stator, wobei zwischen dem Rotor und dem Stator ein Luftspalt ausgebildet ist, in welchem ein Ferrofluid anordenbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Elektromaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Elektromaschine.The present invention relates to an electric machine with a rotor and a stator, an air gap being formed between the rotor and the stator, in which a ferrofluid can be arranged. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with an electric machine according to the invention and a method for operating an electric machine according to the invention.

Es sind Elektromaschinen mit einem sich um eine Rotorlängsachse erstreckenden Rotor und einem einen Aktivteil des Rotors umgebenden Stator bekannt. Zudem sind Elektromaschinen bekannt, bei welchen sich ein um die Rotorlängsachse erstreckender Stator vom Rotor umgeben ist. Der Rotor ist relativ zum Stator um die Rotorlängsachse drehbar gelagert. Bekannte Rotoren weisen oftmals Permanentmagnete auf, welche über den Aktivteil des Rotors verteilt sind. Herkömmliche Statoren weisen zumeist Statorzähne mit Statorwicklungen zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds auf.Electric machines are known with a rotor extending around a longitudinal axis of the rotor and a stator surrounding an active part of the rotor. In addition, electrical machines are known in which a stator extending around the longitudinal axis of the rotor is surrounded by the rotor. The rotor is rotatably mounted about the longitudinal axis of the rotor relative to the stator. Known rotors often have permanent magnets which are distributed over the active part of the rotor. Conventional stators mostly have stator teeth with stator windings for generating an alternating magnetic field.

Zwischen dem Stator und dem Rotor ist ein Luftspalt ausgebildet, um ein freies Drehen des Rotors zum Stator zu gewährleisten. Ein Nachteil eines Luftspalts ist die Permeabilität der Luft, durch welche eine Leistung der Elektromaschine reduziert wird. Herkömmliche Elektromaschinen weisen daher zumeist einen Luftspalt mit einer möglichst niedrigen Luftspalthöhe, also einem geringen Abstand zwischen Rotor und Stator, auf. Nachteilig hierbei sind die hierfür erforderlichen strengen Fertigungstoleranzen sowie Schwankungen der Luftspalthöhe aufgrund Wärmeausdehnung.An air gap is formed between the stator and the rotor in order to ensure free rotation of the rotor relative to the stator. A disadvantage of an air gap is the permeability of the air, which reduces the power of the electric machine. Conventional electrical machines therefore usually have an air gap with the lowest possible air gap height, that is to say a small distance between the rotor and the stator. Disadvantages here are the strict manufacturing tolerances required for this and fluctuations in the air gap height due to thermal expansion.

Eine weitere Möglichkeit, die Permeabilität im Luftspalt heraufzusetzen, ist die Verwendung eines Ferrofluids, welches in den Luftspalt eingebracht wird. Ferrofluide weisen eine Trägerflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, Öl, Petroleum oder dergleichen, auf, welche mit sehr kleinen Teilchen aus einem ferromagnetischen Material, wie beispielsweise Eisen, Kobalt oder dergleichen, vermischt ist. Die ferromagnetischen Teilchen weisen üblicherweise Durchmesser von weniger als 20nm auf. Ferrofluide sind aufgrund der in der Trägerflüssigkeit frei beweglichen ferromagnetischen Teilchen magnetisch beziehungsweise magnetisierbar. In einem Magnetfeld werden die magnetischen Momente der Teilchen des Ferrofluids tendenziell in dessen Richtung ausgelenkt und erlangen hierdurch eine makroskopische Magnetisierung. Another way of increasing the permeability in the air gap is to use a ferrofluid which is introduced into the air gap. Ferrofluids have a carrier liquid, such as water, oil, petroleum or the like, which is mixed with very small particles made of a ferromagnetic material, such as iron, cobalt or the like. The ferromagnetic particles usually have diameters of less than 20 nm. Ferrofluids can be magnetized or magnetized due to the freely moving ferromagnetic particles in the carrier liquid. In a magnetic field, the magnetic moments of the particles of the ferrofluid tend to be deflected in its direction and thereby achieve macroscopic magnetization.

Der Effekt der zufälligen Bewegung der Teilchen überwiegt die Kraft, welche sie zusammenzieht. Daher bilden Ferrofluide im Gegensatz zu magnetorheologischen Flüssigkeiten, welche auch als MRF bezeichnet werden und wesentlich größere ferromagnetische Teilchen aufweisen, unter Einfluss eines äußeren Magnetfelds keine Ketten. Die Viskosität von Ferrofluiden ist im Wesentlichen von der Viskosität der Trägerflüssigkeit, der Teilchengröße sowie der Teilchenmenge abhängig und bleibt unter Einfluss des äußeren Magnetfelds weitestgehend konstant, wobei Ferrofluide dazu neigen, in Bereichen mit relativ erhöhter magnetischer Feldstärke zu bleiben.The effect of the random movement of the particles outweighs the force that pulls them together. Therefore, in contrast to magnetorheological liquids, which are also referred to as MRF and have much larger ferromagnetic particles, ferrofluids do not form chains under the influence of an external magnetic field. The viscosity of ferrofluids is essentially dependent on the viscosity of the carrier liquid, the particle size and the amount of particles and remains largely constant under the influence of the external magnetic field, ferrofluids tend to remain in areas with a relatively increased magnetic field strength.

Eine relative Permeabilität eines Ferrofluids ist größer als bei Luft. Somit wird der magnetische Widerstand des Luftspalts durch das Einbringen des Ferrofluids reduziert. Dies hat zur Folge, dass eine magnetische Kraftwirkung des vom Stator erzeugten Magnetfelds auf den Rotor beziehungsweise die an dem Rotor angeordneten Magnete erhöht wird. Auf diese Weise ist bei einer Elektromaschine mit gleichbleibendem Bauraum mehr Kraft beziehungsweise mehr Drehmoment erzeugbar. Diesem positiven Effekt der Kraft- beziehungsweise Drehmomenterhöhung des Ferrofluids wirkt die Viskosität des Ferrofluids entgegen. Diese Eigenschaft verursacht zusätzliche Verluste, welche mit der Geschwindigkeit beziehungsweise Drehzahl des beweglichen Aktivteils der Elektromaschine, beispielsweise des Rotors, ansteigen. Daher ist eine solche Lösung insbesondere für relativ geringe Drehzahlen geeignet.A relative permeability of a ferrofluid is greater than that of air. The magnetic resistance of the air gap is thus reduced by introducing the ferrofluid. As a result, a magnetic force effect of the magnetic field generated by the stator on the rotor or the magnets arranged on the rotor is increased. In this way, more force or more torque can be generated in an electric machine with the same installation space. The viscosity of the ferrofluid counteracts this positive effect of the increase in force or torque of the ferrofluid. This property causes additional losses, which increase with the speed or rotational speed of the movable active part of the electric machine, for example the rotor. Such a solution is therefore particularly suitable for relatively low speeds.

Eine Elektromaschine, welche diesem Problem Rechnung trägt, ist beispielsweise aus der Druckschrift US 2015/0159475 A1 bekannt. In dem Luftspalt zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Ferrofluid angeordnet. Die Elektromaschine ist ausgebildet, das Ferrofluid in Abhängigkeit einer Drehzahl des Rotors in eine derartige Bewegung zu versetzen, dass das Ferrofluid entlang dem Rotor sowie an den Lagerungen des Rotors zirkuliert. Auf diese Weise weist die Elektromaschine den positiven Effekt der erhöhten Permeabilität im Luftspalt auf und ist mit einer geringeren Energiezufuhr betreibbar. Zudem hat die Bewegung des Ferrofluids zwei positive Effekte. Einerseits werden Scherkräfte zwischen dem Rotor und Stator herabgesetzt, sodass der durch die Viskosität des Ferrofluids bewirkte negative Effekt des Bremsmoments auf den Rotor reduziert ist. Andererseits ist durch die Zirkulation des Ferrofluids eine Wärmeabfuhr aus dem Luftspalt verbessert, sodass ein Verschleiß der Elektromaschine reduziert und ein Wirkungsgrad erhöht ist.An electrical machine that takes this problem into account is, for example, from the publication US 2015/0159475 A1 known. A ferrofluid is arranged in the air gap between the rotor and the stator. The electric machine is designed to set the ferrofluid into a movement as a function of a rotational speed of the rotor such that the ferrofluid circulates along the rotor and on the bearings of the rotor. In this way, the electric machine has the positive effect of increased permeability in the air gap and can be operated with a lower energy supply. In addition, the movement of the ferrofluid has two positive effects. On the one hand, shear forces between the rotor and stator are reduced, so that the negative effect of the braking torque on the rotor caused by the viscosity of the ferrofluid is reduced. On the other hand, the circulation of the ferrofluid improves heat dissipation from the air gap, so that wear on the electric machine is reduced and efficiency is increased.

Weitere Verwendungen von Ferrofluiden bei Elektromaschinen sind aus den Druckschriften US 2015/0169717 A1 , JP 2005 204 450 A und JP 2005 261 119 A bekannt. Die jeweils beschriebenen Elektromaschinen weisen Fluidkammern auf, welche im Bereich von Permanentmagneten der Rotoren ausgebildet sind. In Abhängigkeit einer Drehzahl der Rotoren ist Ferrofluid in die Fluidkammern einleitbar, um hierdurch einen Streufluss der Permanentmagnete innerhalb der Rotoren zu erhöhen. Gleichwohl weisen Luftspalte der Elektromaschinen kein Ferrofluid auf. Diese Ausführungen haben daher insbesondere den Nachteil, dass die Permeabilität des Luftspalts zu gering ist.Further uses of ferrofluids in electrical machines can be found in the publications US 2015/0169717 A1 , JP 2005 204 450 A and JP 2005 261 119 A known. The electrical machines described in each case have fluid chambers which are formed in the region of permanent magnets of the rotors. Depending on the speed of the rotors, ferrofluid can be introduced into the fluid chambers in order to increase the leakage flux of the permanent magnets within the rotors. Nevertheless, air gaps in the electrical machines do not have any ferrofluid. These designs therefore have the particular disadvantage that the permeability of the air gap is too low.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer Elektromaschine zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromaschine, ein Kraftfahrzeug mit einer Elektromaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise bei vorgegebenem Bauraum sowie über einen möglichst großen Drehzahlbereich eine größere Kraft beziehungsweise ein höheres Drehmoment als vergleichbare Vorrichtungen des Stands der Technik aufweisen.It is therefore an object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in an electric machine. In particular, it is an object of the present invention to provide an electric machine, a motor vehicle with an electric machine and a method for operating an electric machine which, in a simple and inexpensive manner with a given installation space and over the largest possible speed range, have a greater force or a higher force Have torque as comparable devices of the prior art.

Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Elektromaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 9 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Elektromaschine mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Elektromaschine beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the claims. Accordingly, the object is achieved by an electric machine with the features of independent claim 1, by a motor vehicle with the features of independent claim 9 and by a method for operating an electric machine with the features of independent claim 10. Further features and details of the invention emerge from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the electric machine according to the invention apply, of course, also in connection with the motor vehicle according to the invention and the method according to the invention and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always or can be made to one another.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Elektromaschine, insbesondere durch eine Elektromaschine zum Antreiben mindestens eines Rads eines Kraftfahrzeugs, gelöst. Die Elektromaschine weist einen Rotor mit einer Rotorlängsachse und einen Stator auf. Zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Luftspalt ausgebildet. Ferner weist die Elektromaschine eine Fluidkammer zur Aufnahme eines Ferrofluids auf. Erfindungsgemäß ist die Fluidkammer fluidkommunizierend mit dem Luftspalt gekoppelt, wobei die Elektromaschine Fördermittel zum Fördern des Ferrofluids aus dem Luftspalt in die Fluidkammer in Abhängigkeit einer Drehzahl des Rotors aufweist.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by an electric machine, in particular by an electric machine for driving at least one wheel of a motor vehicle. The electric machine has a rotor with a rotor longitudinal axis and a stator. An air gap is formed between the rotor and the stator. Furthermore, the electric machine has a fluid chamber for receiving a ferrofluid. According to the invention, the fluid chamber is fluidly coupled to the air gap, the electric machine having conveying means for conveying the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber as a function of a rotational speed of the rotor.

Der Rotor weist vorzugsweise einen oder mehrere Aktivbereiche und einen oder mehrere Passivbereiche auf, wobei mindestens ein Aktivbereich vom Stator vorzugsweise vollständig umgeben ist. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Stator segmentiert ausgebildet ist und den Aktivbereich des Rotors somit nur teilweise umgibt. Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass der Aktivbereich des Rotors den Stator umgibt. Der Rotor weist vorzugsweise mehrere Magnete auf, welche beispielsweise als Permanentmagnete oder Magnetspulen zum Erzeugen eines veränderbaren Magnetfelds ausgebildet sind. Der Stator weist vorzugsweise mehrere Magnetspulen zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfelds auf. Durch magnetische Wechselwirkungen zwischen Stator und Rotor ist der Rotor in Rotation um die Rotorlängsachse versetzbar. Zu diesem Zweck ist der Rotor vorzugsweise mittels mehrerer Lagerungen relativ drehbar zum Stator gelagert.The rotor preferably has one or more active areas and one or more passive areas, at least one active area being preferably completely surrounded by the stator. It can be provided according to the invention that the stator is segmented and thus only partially surrounds the active area of the rotor. According to the invention, it is also conceivable that the active area of the rotor surrounds the stator. The rotor preferably has a plurality of magnets which are designed, for example, as permanent magnets or magnetic coils for generating a changeable magnetic field. The stator preferably has a plurality of magnetic coils for generating an alternating magnetic field. The rotor can be set in rotation about the longitudinal axis of the rotor by magnetic interactions between the stator and the rotor. For this purpose, the rotor is preferably mounted relative to the stator by means of a plurality of bearings.

Die Fluidkammer ist zur Aufnahme des Ferrofluids ausgebildet. Die Fluidkammer ist im Rotor und/oder im Stator ausgebildet. Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Elektromaschine mehrere Fluidkammern aufweist, welche vorzugsweise über den Rotor und/oder den Stator verteilt sind. Erfindungsgemäß ist die Fluidkammer mit dem Luftspalt fluidkommunizierend gekoppelt. Demnach ist Ferrofluid aus der Fluidkammer in den Luftspalt und aus dem Luftspalt in die Fluidkammer bewegbar. Das Ferrofluid weist eine Vielzahl von Ferropartikeln auf, wobei vorzugsweise zumindest ein Großteil der Ferropartikel einen Durchmesser von weniger als 20nm aufweist. Als Trägerflüssigkeit weist das Ferrofluid vorzugsweise Wasser, Öl oder Petroleum auf.The fluid chamber is designed to receive the ferrofluid. The fluid chamber is formed in the rotor and / or in the stator. It is preferred according to the invention that the electric machine has a plurality of fluid chambers, which are preferably distributed over the rotor and / or the stator. According to the invention, the fluid chamber is coupled to the air gap in a fluid-communicating manner. Accordingly, ferrofluid can be moved from the fluid chamber into the air gap and from the air gap into the fluid chamber. The ferrofluid has a large number of ferro particles, preferably at least a large part of the ferro particles having a diameter of less than 20 nm. The ferrofluid preferably has water, oil or petroleum as the carrier liquid.

Zum Fördern des Ferrofluids aus dem Luftspalt in die Fluidkammer weist die Elektromaschine Fördermittel auf. Vorzugsweise ist die Elektromaschine derart ausgebildet, dass mittels der Fördermittel das Ferrofluid vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig aus dem Luftspalt in die Fluidkammer förderbar ist. Ebenso ist es bevorzugt, dass die Fördermittel ausgebildet sind, Ferrofluid aus der Fluidkammer in den Luftspalt zu fördern, vorzugsweise derart, dass der Luftspalt zumindest abschnittsweise vollständig mit dem Ferrofluid ausgefüllt ist. Die Fluidkammer ist vorzugsweise als Druckkammer ausgebildet, um einem Fluidstrom von mehreren bar Überdruck Stand zu halten.The electric machine has conveying means for conveying the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber. The electrical machine is preferably designed such that the ferrofluid can be conveyed completely or at least substantially completely from the air gap into the fluid chamber by means of the conveying means. It is also preferred that the conveying means are designed to convey ferrofluid from the fluid chamber into the air gap, preferably such that the air gap is completely filled with the ferrofluid, at least in sections. The fluid chamber is preferably designed as a pressure chamber in order to withstand a fluid flow of several bar overpressure.

Mittels der Fördermittel ist das Ferrofluid in Abhängigkeit der Drehzahl des Rotors förderbar. Unter einer Abhängigkeit der Drehzahl wird erfindungsgemäß sowohl eine direkte Abhängigkeit als auch eine indirekte Abhängigkeit verstanden. Bei einer direkten Abhängigkeit besteht eine feste Beziehung zwischen der Drehzahl der Rotorwelle und einer Fördergeschwindigkeit des Ferrofluids, insbesondere durch eine mechanische Kopplung der Fördermittel mit der Rotorwelle. Bei einer indirekten Abhängigkeit wird die aktuelle und/oder zukünftige Drehzahl der Rotorwelle dem Festlegen der Fördergeschwindigkeit der Fördermittel zugrunde gelegt. Die Fördermittel sind dabei vorzugsweise derart ausgestaltet und eingerichtet, dass bei relativ niedrigen Drehzahlen des Rotors das Ferrofluid von der Fluidkammer in den Luftspalt und bei relativ hohen Drehzahlen des Rotors das Ferrofluid vom Luftspalt in die Fluidkammer förderbar ist. Somit ist gewährleistbar, dass bei relativ niedrigen Drehzahlen Ferrofluid in den Luftspalt eingebracht ist, um von dem voranstehend beschriebenen vorteilhaften Effekt, insbesondere einer erhöhten Permeabilität im Luftspalt, zu profitieren. Ebenso ist auf diese Weise gewährleistbar, dass bei relativ hohen Drehzahlen ein Bremsen des Rotors durch das Ferrofluid vermeidbar ist.The ferrofluid can be conveyed by means of the conveying means as a function of the speed of the rotor. According to the invention, a dependency on the rotational speed means both a direct dependency and an indirect dependency. In the case of a direct dependency, there is a fixed relationship between the speed of the rotor shaft and a conveying speed of the ferrofluid, in particular through a mechanical coupling of the conveying means to the rotor shaft. In the case of an indirect dependency, the current and / or future speed of the rotor shaft is used to determine the conveying speed of the funding. The funding is preferably designed and set up that the ferrofluid can be conveyed from the fluid chamber into the air gap at relatively low rotational speeds of the rotor and the ferrofluid can be conveyed from the air gap into the fluid chamber at relatively high rotational speeds. It can thus be ensured that ferrofluid is introduced into the air gap at relatively low speeds in order to benefit from the advantageous effect described above, in particular an increased permeability in the air gap. It can also be ensured in this way that braking of the rotor by the ferrofluid can be avoided at relatively high speeds.

Eine erfindungsgemäße Elektromaschine hat gegenüber herkömmlichen Elektromaschinen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise bei einem vorgegebenen Bauraum bei verhältnismäßig geringen Drehzahlen eine größere Kraft beziehungsweise ein höheres Drehmoment realisierbar ist. Zudem sind mittels der erfindungsgemäßen Elektromaschine negative Einflüsse des Ferrofluids bei höheren Drehzahlen vermeidbar oder zumindest wesentlich reduzierbar, indem das Ferrofluid aus dem Luftspalt in die Fluidkammer gefördert wird. Somit weist die erfindungsgemäße Elektromaschine über ein verhältnismäßig großes Drehzahlspektrum gegenüber herkömmlichen Elektromaschinen verbesserte Betriebskennzahlen auf. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Elektromaschine zum Erzielen eines vorgegebenen Drehmoments über ein besonders breites Drehzahlspektrum mit einer geringeren Energiezufuhr betreibbar als herkömmliche Elektromaschinen.An electric machine according to the invention has the advantage over conventional electric machines that a greater force or a higher torque can be achieved with simple means and in a cost-effective manner in a given installation space at relatively low speeds. In addition, negative influences of the ferrofluid at higher speeds can be avoided or at least substantially reduced by means of the electric machine according to the invention, in that the ferrofluid is conveyed from the air gap into the fluid chamber. The electrical machine according to the invention thus has improved operating parameters over a relatively large speed range compared to conventional electrical machines. In other words, the electric machine according to the invention can be operated with a lower energy supply than conventional electric machines in order to achieve a predetermined torque over a particularly wide speed range.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Elektromaschine vorgesehen sein, dass die Fördermittel einen an einer Rotoraußenwand des Rotors ausgebildeten Fluidkanal aufweisen, wobei der Fluidkanal derart schräg zur Rotorlängsachse ausgebildet ist, dass eine Rotation des Rotors eine Bewegung von in dem Fluidkanal befindlichen Ferrofluid mit einer Bewegungskomponente entlang der Rotorlängsachse bewirkt. Der Fluidkanal ist vorzugsweise als Nut beziehungsweise nutartig in der Rotoraußenwand ausgebildet. Ebenso kann der Fluidkanal durch eine oder mehrere an der Rotoraußenwand angeordnete Fluidkanalseitenwände ausgebildet sein. Die Fluidkanalseitenwand ist vorzugsweise ausgebildet, den Stator nicht zu berühren oder nur unter leichtem Druck an diesem entlangzuschleifen. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Fluidkanalseitenwand flexibel ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Fluidkanalseitenwand derart angestellt an der Rotoraußenwand angeordnet sein, dass die Fluidkanalseitenwand mit dem Stator einen spitzen Winkel bildet. Der Fluidkanal ist vorzugsweise gemäß einem Flügel, Propeller oder dergleichen ausgebildet, um somit bei Rotation des Rotors eine Kraftkomponente in Rotationsrichtung des Rotors und eine Kraftkomponente entlang der Rotorlängsachse auf das Ferrofluid zu übertragen. Eine Größe der Kraftkomponenten ist insbesondere von der Schräge des Fluidkanals sowie der Drehzahl des Rotors abhängig. Durch Erhöhen der Drehzahl des Rotors auf eine erste Drehzahl ist somit Ferrofluid aus dem Luftspalt in die Fluidkammer förderbar. Durch Reduzieren der Drehzahl des Rotors auf eine zweite Drehzahl, welche niedriger als die erste Drehzahl ist, ist es dem Ferrofluid auch bei gleichbleibender Drehrichtung des Rotors wieder möglich, zurück in den Luftspalt zu fließen. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise gewährleistbar ist, dass die Elektromaschine bei relativ geringen Drehzahlen mehr Ferrofluid im Luftspalt als bei relativ höheren Drehzahlen aufweist. Somit ist der positive Effekt des Ferrofluids bei relativ geringen Drehzahlen sichergestellt und der negative Effekt des Ferrofluids bei relativ hohen Drehzahlen vermeidbar.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in an electric machine that the conveying means have a fluid channel formed on an outer wall of the rotor of the rotor, the fluid channel being designed obliquely to the longitudinal axis of the rotor in such a way that rotation of the rotor also includes movement of ferrofluid located in the fluid channel a movement component along the longitudinal axis of the rotor. The fluid channel is preferably designed as a groove or groove-like in the outer wall of the rotor. Likewise, the fluid channel can be formed by one or more fluid channel side walls arranged on the rotor outer wall. The fluid channel side wall is preferably designed not to touch the stator or to grind along it only under slight pressure. It is preferably provided here that the fluid channel side wall is flexible. Additionally or alternatively, the fluid channel side wall can be arranged on the rotor outer wall in such a way that the fluid channel side wall forms an acute angle with the stator. The fluid channel is preferably designed according to a wing, propeller or the like, in order to transmit a force component in the direction of rotation of the rotor and a force component along the longitudinal axis of the rotor to the ferrofluid when the rotor rotates. A size of the force components is particularly dependent on the slope of the fluid channel and the speed of the rotor. By increasing the speed of the rotor to a first speed, ferrofluid can thus be conveyed from the air gap into the fluid chamber. By reducing the speed of the rotor to a second speed, which is lower than the first speed, the ferrofluid is able to flow back into the air gap even if the direction of rotation of the rotor remains the same. This has the advantage that it can be ensured with simple means and in a cost-effective manner that the electric machine has more ferrofluid in the air gap at relatively low speeds than at relatively higher speeds. This ensures the positive effect of the ferrofluid at relatively low speeds and the negative effect of the ferrofluid can be avoided at relatively high speeds.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass sich der Fluidkanal schraubenförmig oder zumindest in einem Rotorabschnitt schraubenförmig über den Rotor erstreckt. Erfindungsgemäß kann der Fluidkanal kontinuierlich oder unterbrochen beziehungsweise segmentiert ausgebildet sein. Der Fluidkanal erstreckt sich schraubenförmig um die Rotorlängsachse. Eine Steigung der schraubenförmigen Erstreckung ist vorzugsweise konstant, kann aber auch variieren. Es kann vorgesehen sein, dass der Fluidkanal mehrere Kanalabschnitte aufweist, welche zum gleichzeitigen Fördern des Ferrofluids in unterschiedliche Richtungen ausgebildet sind. Demnach weist der Fluidkanal beispielsweise einen ersten Kanalabschnitt und einen zweiten Kanalabschnitt auf, wobei der erste Kanalabschnitt ausgebildet ist, das Ferrofluid bei einer Rotation der Rotorwelle in eine erste Rotationsrichtung vom zweiten Kanalabschnitt weg und bei Rotation der Rotorwelle in eine der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzte zweite Rotationsrichtung zum zweiten Kanalabschnitt hin zu fördern. Dementsprechend ist der zweite Kanalabschnitt vorzugsweise ausgebildet, das Ferrofluid bei einer Rotation der Rotorwelle in die erste Rotationsrichtung von dem ersten Kanalabschnitt weg und bei einer Rotation der Rotorwelle in die zweite Rotationsrichtung zum ersten Kanalabschnitt hin zu fördern. Die Elektromaschine weist in diesem Fall vorzugsweise mindesten zwei Fluidkammern auf, wobei der Fluidkanal beziehungsweise die Kanalabschnitte vorzugsweise zwischen den mindestens zwei Fluidkammern angeordnet sind. Eine schraubenförmige Ausbildung des Fluidkanals hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Fördern des Ferrofluids zwischen der Fluidkammer und dem Luftspalt in Abhängigkeit der Rotationsrichtung sowie der Drehzahl des Rotors gewährleistet ist.It is preferred according to the invention that the fluid channel extends helically or at least in a rotor section helically over the rotor. According to the invention, the fluid channel can be continuous or interrupted or segmented. The fluid channel extends helically around the longitudinal axis of the rotor. A slope of the helical extension is preferably constant, but can also vary. It can be provided that the fluid channel has a plurality of channel sections, which are designed to simultaneously convey the ferrofluid in different directions. Accordingly, the fluid channel has, for example, a first channel section and a second channel section, the first channel section being designed to move the ferrofluid away from the second channel section when the rotor shaft rotates in a first direction of rotation and in a second direction of rotation opposite to the first rotation direction to promote second channel section. Accordingly, the second channel section is preferably designed to convey the ferrofluid away from the first channel section when the rotor shaft rotates in the first direction of rotation and toward the first channel section when the rotor shaft rotates in the second direction of rotation. In this case, the electric machine preferably has at least two fluid chambers, the fluid channel or the channel sections preferably being arranged between the at least two fluid chambers. A helical configuration of the fluid channel has the advantage that the ferrofluid can be conveyed between the fluid chamber and the air gap depending on the direction of rotation and the speed of the rotor with simple means and in a cost-effective manner.

Weiter bevorzugt weisen der Rotor und/oder der Stator einen Druckausgleichkanal zum Einleiten von Luft in den Luftspalt auf. Der Druckausgleichkanal ist fluidkommunizierend mit dem Luftspalt ausgebildet. Vorzugsweise ist der Druckausgleichkanal derart ausgebildet, dass das Fördern des Ferrofluids aus dem Luftspalt mittels der Fördermittel einen Luftstrom im Druckausgleichkanal in Richtung des Luftspalts bewirkt. Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Fördermittel ausgebildet sind, einen derartigen Überdruck - insbesondere einen Luftüberdruck - im Druckausgleichkanal zu erzeugen, dass die Luft des Druckausgleichkanals in Richtung Luftspalt bewegt wird und das Ferrofluid aus diesem verdrängt. Ebenso ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass die Fördermittel ausgebildet sind, einen derartigen Unterdruck im Druckausgleichkanal zu erzeugen, dass Luft aus dem Luftspalt in den Druckausgleichkanal gesaugt wird und somit ein Bewegen des Ferrofluids in den Luftspalt bewirkt oder begünstigt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Fördern des Ferrofluids aus dem Luftspalt in die Fluidkammer und/oder aus der Fluidkammer in den Luftspalt verbessert ist.The rotor and / or the stator further preferably have a pressure compensation channel for introduction of air into the air gap. The pressure equalization channel is designed to communicate fluidly with the air gap. The pressure compensation duct is preferably designed such that the conveying of the ferrofluid from the air gap by means of the conveying means causes an air flow in the pressure compensation duct in the direction of the air gap. Furthermore, it can be provided according to the invention that the conveying means are designed to generate such an overpressure - in particular an overpressure in the air - in the pressure compensation duct that the air of the pressure compensation duct is moved in the direction of the air gap and displaces the ferrofluid from it. It is also preferred according to the invention that the conveying means are designed to generate such a negative pressure in the pressure compensation duct that air is sucked into the pressure compensation duct from the air gap and thus causes or favors a movement of the ferrofluid into the air gap. This has the advantage that conveying the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber and / or from the fluid chamber into the air gap is improved with simple means and in a cost-effective manner.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Fördermittel eine Fluidpumpe zum Pumpen von Luft und/oder dem Ferrofluid auf. Die Fluidpumpe ist vorzugsweise zum Pumpen von Fluid in zwei, insbesondere entgegengesetzte, Richtungen ausgebildet. Die Pumpe kann beispielsweise ausgebildet und eingerichtet sein, Luft derart in den Luftspalt zu pumpen, dass in dem Luftspalt angeordnetes Ferrofluid in eine oder mehrere Fluidkammern verdrängt wird. Ebenso kann die Fluidpumpe ausgebildet und eingerichtet sein, Luft derart aus dem Luftspalt zu saugen, dass in der einen oder mehreren Fluidkammern angeordnetes Ferrofluid in den Luftspalt gesaugt wird. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass die Fluidpumpe ausgebildet und eingerichtet ist, das Ferrofluid aus der Fluidkammer in den Luftspalt und/oder aus dem Luftspalt in die Fluidkammer zu pumpen. Hierfür ist die Fluidpumpe vorzugsweise zwischen Fluidkammer und Luftspalt angeordnet. Die Fluidpumpe ist vorzugsweise mittels einer Steuerungsvorrichtung der Elektromaschine oder einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Elektromaschine steuerbar. Eine Fluidpumpe hat den Vorteil, dass eine im Luftspalt angeordnete Ferrofluidmenge exakt einstellbar ist. Eine direkte Abhängigkeit der Drehzahl des Rotors und der Ferrofluidmenge im Luftspalt ist somit nicht vorhanden. Dies hat beispielsweise bei temporären Drehzahlschwankungen der Elektromaschine den Vorteil, dass ein unnötiges Bewegen des Ferrofluids zwischen Luftspalt und Fluidkammer vermeidbar ist. Ebenso ist ein Einstellen der gewünschten Ferrofluidmenge im Luftspalt bereits vor Verändern der Drehzahl des Rotors möglich. Ferrofluid ist beispielsweise vor einer Erhöhung der Drehzahl aus dem Luftspalt herauspumpbar, um ein Abbremsen des Rotors durch das Ferrofluid zu reduzieren. In einer anderen Betriebssituation ist das Ferrofluid bereits vor einer Reduzierung der Drehzahl in den Luftspalt einleitbar. Hierdurch sind ein Abbremsen sowie eine Kühlung des Rotors verbesserbar. Durch Einsatz einer Fluidpumpe ist mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein verbesserter Betrieb der Elektromaschine gewährleistbar.In a particularly preferred embodiment of the invention, the conveying means has a fluid pump for pumping air and / or the ferrofluid. The fluid pump is preferably designed for pumping fluid in two, in particular opposite, directions. The pump can, for example, be designed and set up to pump air into the air gap in such a way that ferrofluid arranged in the air gap is displaced into one or more fluid chambers. The fluid pump can also be designed and set up to suck air out of the air gap in such a way that ferrofluid arranged in the one or more fluid chambers is sucked into the air gap. According to the invention, it is preferred that the fluid pump is designed and set up to pump the ferrofluid from the fluid chamber into the air gap and / or from the air gap into the fluid chamber. For this purpose, the fluid pump is preferably arranged between the fluid chamber and the air gap. The fluid pump can preferably be controlled by means of a control device of the electric machine or a control device for controlling the electric machine. A fluid pump has the advantage that a quantity of ferrofluid arranged in the air gap can be set exactly. There is therefore no direct dependence on the speed of the rotor and the amount of ferrofluid in the air gap. This has the advantage, for example, in the case of temporary fluctuations in the rotational speed of the electrical machine, that unnecessary movement of the ferrofluid between the air gap and the fluid chamber can be avoided. It is also possible to set the desired amount of ferrofluid in the air gap before changing the speed of the rotor. For example, ferrofluid can be pumped out of the air gap before the speed increases in order to reduce braking of the rotor by the ferrofluid. In another operating situation, the ferrofluid can be introduced into the air gap before the speed is reduced. As a result, braking and cooling of the rotor can be improved. By using a fluid pump, improved operation of the electric machine can be ensured with simple means and in a cost-effective manner.

Vorzugsweise ist die Fluidkammer im Bereich eines Magneten des Rotors angeordnet. Der Magnet ist vorzugsweise als Permanentmagnet ausgebildet. Weiter bevorzugt weist die Elektromaschine mehrere Fluidkammern auf, welche, insbesondere gleichmäßig, über den Rotor verteilt sind. Vorzugsweise ist neben jedem Magneten des Rotors mindestens eine Fluidkammer angeordnet. Durch Einleiten des Ferrofluids in die Fluidkammer ist der magnetische Streufluss der Magnete erhöhbar. Dies hat zur Folge, dass das Rotorfeld und somit die in den Magnetspulen des Stators induzierte Spannung verringert werden. Demnach kann hierdurch bei höheren Drehzahlen des Rotors eine Feldschwächung zum Schwächen des Magnetfelds der Magneten mit tendenziell weniger Feldschwächestrom erfolgen. Eine derartige Anordnung der Fluidkammer hat den Vorteil, dass ein Betrieb der Elektromaschine, insbesondere bei relativ hohen Drehzahlen, mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise verbessert ist.The fluid chamber is preferably arranged in the region of a magnet of the rotor. The magnet is preferably designed as a permanent magnet. The electrical machine further preferably has a plurality of fluid chambers which are distributed, in particular uniformly, over the rotor. At least one fluid chamber is preferably arranged next to each magnet of the rotor. The magnetic stray flux of the magnets can be increased by introducing the ferrofluid into the fluid chamber. This has the consequence that the rotor field and thus the voltage induced in the magnet coils of the stator are reduced. Accordingly, this can result in a field weakening at higher speeds of the rotor to weaken the magnetic field of the magnets with a tendency to less field weakening current. Such an arrangement of the fluid chamber has the advantage that operation of the electric machine, in particular at relatively high speeds, is improved with simple means and in a cost-effective manner.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Fluidkammer im Stator angeordnet sein. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Fluidkammer an einer Stirnseite des Stators angeordnet ist.Alternatively or additionally, a fluid chamber can be arranged in the stator. It is preferred here if the fluid chamber is arranged on an end face of the stator.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Luftspalt eine Luftspalthöhe zwischen 0,5 mm und 3,0 mm, insbesondere zwischen 1,0 mm und 1,5 mm, auf. Durch die Verwendung des Ferrofluids ist ein verhältnismäßig großer Luftspalt realisierbar, ohne dass hierfür nennenswerte Einbußen in der Drehmomentbildung entstehen. Dies hat den Vorteil, dass die Elektromaschine mit größeren Fertigungstoleranzen herstellbar ist. Ferner hat ein derartiger Luftspalt den Vorteil, dass die Selbstinduktion der Statorspulen durch die Magnete des Rotors bei hohen Drehzahlen reduziert ist.According to a preferred embodiment of the invention, the air gap has an air gap height between 0.5 mm and 3.0 mm, in particular between 1.0 mm and 1.5 mm. By using the ferrofluid, a comparatively large air gap can be realized without any significant loss in torque formation. This has the advantage that the electric machine can be manufactured with greater manufacturing tolerances. Such an air gap also has the advantage that the self-induction of the stator coils by the magnets of the rotor is reduced at high speeds.

Besonders bevorzugt ist in dem Luftspalt eine Hülse angeordnet, die den Luftspalt in separate Spaltkammern aufteilt. Vorzugsweise sind die Spaltkammern derart voneinander getrennt, dass die Spaltkammern unabhängig voneinander mit Ferrofluid befüllbar beziehungsweise entleerbar sind. Es ist weiter bevorzugt, dass die Spaltkammern fluiddicht voneinander getrennt ausgebildet sind. Die Fördermittel sind vorzugsweise ausgebildet, die Ferrofluide einzelner Spaltkammern getrennt, insbesondere unabhängig voneinander zu fördern. Es kann beispielsweise erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Hülse den Luftspalt in zwei radial voneinander beabstandete Spaltkammern unterteilt. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die Fördermittel ausgebildet sind, eine erste Spaltkammer der Spaltkammern mit Ferrofluid zu beaufschlagen und eine zweite Spaltkammer der Spaltkammern nicht mit Ferrofluid zu beaufschlagen. Vorzugsweise weist die zweite Spaltkammer eine geringere Spaltkammerhöhe als die erste Spaltkammer auf. Vorzugsweise ist die zweite Spaltkammer dem Rotor benachbart angeordnet. Es können auch mehrere koaxial zueinander angeordnete Hülsen vorgesehen sein. Eine Hülse hat den Vorteil, dass das Ferrofluid besonders gezielt in den Luftspalt einbringbar sowie aus diesem herausförderbar ist. Überdies ist mittels einer Hülse eine Fluidreibung zwischen Ferrofluid und Rotor, insbesondere beim Beschleunigen der Elektromaschine, reduzierbar. Ferrofluid, welches in einer dem Rotor benachbarten Spaltkammer angeordnet ist, ist schon bei verhältnismäßig niedrigen sowie mittleren Drehzahlen des Rotors aus der Spaltkammer herausförderbar, ohne die Permeabilität des Luftspalts übermäßig zu mindern.A sleeve is particularly preferably arranged in the air gap and divides the air gap into separate gap chambers. The gap chambers are preferably separated from one another in such a way that the gap chambers can be filled or emptied independently of one another with ferrofluid. It is further preferred that the gap chambers are designed to be separate from one another in a fluid-tight manner. The conveying means are preferably designed to convey the ferrofluids of individual gap chambers separately, in particular independently of one another. It can be provided according to the invention, for example, that the Sleeve divided the air gap into two radially spaced gap chambers. Additionally or alternatively, it can be provided that the conveying means are designed to apply ferrofluid to a first gap chamber of the gap chambers and not to apply ferrofluid to a second gap chamber of the gap chambers. The second gap chamber preferably has a lower gap chamber height than the first gap chamber. The second gap chamber is preferably arranged adjacent to the rotor. A plurality of sleeves arranged coaxially to one another can also be provided. A sleeve has the advantage that the ferrofluid can be introduced into and removed from the air gap in a particularly targeted manner. In addition, fluid friction between ferrofluid and rotor can be reduced by means of a sleeve, particularly when accelerating the electric machine. Ferrofluid, which is arranged in a gap chamber adjacent to the rotor, can be conveyed out of the gap chamber even at relatively low and medium speeds of rotation of the rotor without excessively reducing the permeability of the air gap.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug mit einer Batterie und einer Elektromaschine zum Antreiben mindestens eines Rads des Kraftfahrzeugs gelöst. Erfindungsgemäß ist die Elektromaschine als erfindungsgemäße Elektromaschine ausgebildet. Das Kraftfahrzeug weist eine oder mehrere Elektromaschinen auf, wobei eine oder mehrere der Elektromaschinen als erfindungsgemäße Elektromaschinen ausgebildet sein können. Die Elektromaschine ist beispielsweise mit einem oder mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs gekoppelt, insbesondere direkt oder über ein Getriebe. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Elektromaschine mit einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs mechanisch gekoppelt ist, insbesondere über ein Getriebe. Vorzugsweise weist das Kraftfahrzeug eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Elektromaschine auf.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a motor vehicle with a battery and an electric machine for driving at least one wheel of the motor vehicle. According to the invention, the electric machine is designed as an electric machine according to the invention. The motor vehicle has one or more electrical machines, it being possible for one or more of the electrical machines to be designed as electrical machines according to the invention. The electric machine is coupled, for example, to one or more wheels of the motor vehicle, in particular directly or via a transmission. It can also be provided that the electric machine is mechanically coupled to an internal combustion engine of the motor vehicle, in particular via a transmission. The motor vehicle preferably has a control device for controlling the electric machine.

Bei dem beschriebenen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Elektromaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise bei einem vorgegebenen Bauraum bei verhältnismäßig geringen Drehzahlen eine größere Kraft beziehungsweise ein höheres Drehmoment realisierbar ist. Zudem sind bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug negative Einflüsse des Ferrofluids bei höheren Drehzahlen vermeidbar oder zumindest wesentlich reduzierbar, indem das Ferrofluid aus dem Luftspalt in die Fluidkammer gefördert wird. Somit weist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug über ein verhältnismäßig großes Drehzahlspektrum gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeugen verbesserte Betriebskennzahlen der Elektromaschine auf. Mit anderen Worten ist die Elektromaschine des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs zum Erzielen eines vorgegebenen Drehmoments über ein besonders breites Drehzahlspektrum mit einer geringeren Energiezufuhr betreibbar als Elektromaschinen herkömmlicher Kraftfahrzeuge.The motor vehicle described has all the advantages which have already been described for an electric machine according to the first aspect of the invention. Accordingly, the motor vehicle according to the invention has the advantage over conventional motor vehicles that a greater force or a higher torque can be achieved with simple means and in a cost-effective manner in a given installation space at relatively low speeds. In addition, in the motor vehicle according to the invention, negative influences of the ferrofluid at higher speeds can be avoided or at least substantially reduced by conveying the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber. Thus, the motor vehicle according to the invention has improved operating parameters of the electric machine over a relatively large speed range compared to conventional motor vehicles. In other words, the electric machine of the motor vehicle according to the invention can be operated with a lower energy supply than electric machines of conventional motor vehicles to achieve a predetermined torque over a particularly wide speed range.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Elektromaschine gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Betreiben der Elektromaschine mit einer ersten Drehzahl mittels einer Steuerungsvorrichtung, wobei in dem Luftspalt der Elektromaschine Ferrofluid angeordnet ist,
- Beschleunigen der Elektromaschine mittels der Steuerungsvorrichtung auf eine zweite Drehzahl, wobei die zweite Drehzahl höher als die erste Drehzahl ist, und
- Fördern des Ferrofluids aus dem Luftspalt in die Fluidkammer mittels der Fördermittel derart, dass bei der zweiten Drehzahl weniger Ferrofluid in dem Luftspalt als bei der ersten Drehzahl angeordnet ist.

According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a method for operating an electric machine according to the invention. The process has the following steps:

Operating the electric machine at a first speed by means of a control device, ferrofluid being arranged in the air gap of the electric machine,
- Accelerating the electric machine by means of the control device to a second speed, the second speed being higher than the first speed, and
Conveying the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber by means of the conveying means in such a way that less ferrofluid is arranged in the air gap at the second speed than at the first speed.

Zunächst wird die Elektromaschine mittels der Steuerungsvorrichtung mit der ersten Drehzahl betrieben. Die Steuerungsvorrichtung ist beispielsweise ein Modul eines Kraftfahrzeugs, wobei die Elektromaschine in dem Kraftfahrzeug verbaut ist. Bei der ersten Drehzahl ist Ferrofluid im Luftspalt zwischen Rotor und Stator der Elektromaschine angeordnet. Das bedeutet, dass der Luftspalt vollständig oder zumindest teilweise mit Ferrofluid gefüllt ist. Bei besonders niedrigen Drehzahlen, bei welchen Selbstinduktion sowie Fluidreibung keinen wesentlichen Einfluss auf den Betrieb der Elektromaschine haben, ist der Luftspalt vorzugsweise vollständig oder zumindest im Wesentlichen vollständig mit dem Ferrofluid gefüllt.First, the electric machine is operated at the first speed by means of the control device. The control device is, for example, a module of a motor vehicle, the electric machine being installed in the motor vehicle. At the first speed, ferrofluid is arranged in the air gap between the rotor and stator of the electric machine. This means that the air gap is completely or at least partially filled with ferrofluid. At particularly low speeds, at which self-induction and fluid friction have no significant influence on the operation of the electric machine, the air gap is preferably completely or at least essentially completely filled with the ferrofluid.

Mittels der Steuerungsvorrichtung wird die Elektromaschine von der ersten Drehzahl auf die zweite Drehzahl beschleunigt. Die zweite Drehzahl ist vorzugsweise eine Drehzahl, bei welcher Selbstinduktion der Statorwicklungen sowie eine Fluidreibung zwischen Stator und Rotor einen wesentlichen Einfluss auf den Betrieb der Elektromaschine haben.The electrical machine is accelerated from the first speed to the second speed by means of the control device. The second speed is preferably a speed at which self-induction of the stator windings and fluid friction between the stator and rotor have a significant influence on the operation of the electric machine.

Die Fördermittel fördern das Ferrofluid aus dem Luftspalt in die Fluidkammer. Dies kann erfindungsgemäß vor und/oder während und/oder nach dem Beschleunigen der Elektromaschine auf die zweite Drehzahl erfolgen. Nach dem Fördern befindet sich weniger Ferrofluid im Luftspalt. Das Fördern kann derart erfolgen, dass kein Ferrofluid mehr im Luftspalt beziehungsweise dass das gesamte Ferrofluid im Fluidspeicher angeordnet ist.The funds convey the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber. This can be done according to the invention before and / or during and / or after the electric machine is accelerated to the second speed. After pumping, there is less ferrofluid in the air gap. The conveying can take place in such a way that no ferrofluid in the Air gap or that the entire ferrofluid is arranged in the fluid storage.

Bei dem beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Elektromaschine ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Elektromaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem Kraftfahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise bei einem vorgegebenen Bauraum bei verhältnismäßig geringen Drehzahlen eine größere Kraft beziehungsweise ein höheres Drehmoment realisierbar ist. Zudem sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren negative Einflüsse des Ferrofluids bei höheren Drehzahlen vermeidbar oder zumindest wesentlich reduzierbar, indem das Ferrofluid aus dem Luftspalt in die Fluidkammer gefördert wird. Somit weist das erfindungsgemäße Verfahren über ein verhältnismäßig großes Drehzahlspektrum gegenüber herkömmlichen Verfahren verbesserte Betriebskennzahlen der Elektromaschine auf. Mit anderen Worten ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Elektromaschine über ein besonders breites Drehzahlspektrum mit einer geringeren Energiezufuhr betreibbar als mit herkömmlichen Verfahren.The described method for operating an electric machine according to the invention has all the advantages which have already been described for an electric machine according to the first aspect of the invention and for a motor vehicle according to the second aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that a greater force or a higher torque can be achieved with simple means and in a cost-effective manner in a given installation space at relatively low speeds. In addition, in the method according to the invention, negative influences of the ferrofluid at higher speeds can be avoided or at least substantially reduced by conveying the ferrofluid from the air gap into the fluid chamber. Thus, the method according to the invention has improved operating parameters of the electric machine over a relatively large speed range compared to conventional methods. In other words, by means of the method according to the invention, the electric machine can be operated over a particularly wide speed range with a lower energy supply than with conventional methods.

Eine erfindungsgemäße Elektromaschine, ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer Schnittdarstellung eine bevorzugte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine,
2 in einer Schnittdarstellung eine bevorzugte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine,
3 in einer perspektivischen Ansicht einen Rotor einer bevorzugten dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine,
4 in einer perspektivischen Ansicht einen Rotor einer bevorzugten vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine,
5 in einer Schnittdarstellung einen Rotor einer bevorzugten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine,
6 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs,
7 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
8 in einem Diagramm einen Drehmomentverlauf über die Drehzahl

An electric machine according to the invention, a motor vehicle according to the invention and a method according to the invention are explained in more detail below with reference to drawings. Each shows schematically:

1 In a sectional view, a preferred first embodiment of an electric machine according to the invention,
2nd In a sectional view, a preferred second embodiment of an electric machine according to the invention,
3rd a perspective view of a rotor of a preferred third embodiment of an electric machine according to the invention,
4th a perspective view of a rotor of a preferred fourth embodiment of an electric machine according to the invention,
5 a sectional view of a rotor of a preferred fifth embodiment of an electric machine according to the invention,
6 a side view of a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention,
7 in a flowchart a preferred embodiment of a method according to the invention, and
8th in a diagram a torque curve over the speed

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 8 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of action are in the 1 to 8th each provided with the same reference numbers.

In 1 ist eine bevorzugte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 1 schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Die Elektromaschine 1 weist einen um eine Rotorachse 3 drehbar gelagerten Rotor 2 und einen Stator 4 auf. Der Stator 4 umgibt einen Aktivbereich des Rotors 2. Zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 4 ist ein Luftspalt 5 ausgebildet. In dem Luftspalt 5 ist eine Hülse 14 angeordnet. Die Hülse 14 teilt den Luftspalt 5 in zwei radial voneinander beabstandete Spaltkammern 5a auf. An einer Stirnseite des Stators 4 ist eine Fluidkammer 6 im Stator 4 ausgebildet. In der Fluidkammer 6 ist ein Ferrofluid 7 angeordnet.In 1 is a preferred first embodiment of an electric machine according to the invention 1 shown schematically in a sectional view. The electric machine 1 has one around a rotor axis 3rd rotatable rotor 2nd and a stator 4th on. The stator 4th surrounds an active area of the rotor 2nd . Between the rotor 2nd and the stator 4th is an air gap 5 educated. In the air gap 5 is a sleeve 14 arranged. The sleeve 14 divides the air gap 5 in two radially spaced gap chambers 5a on. On one end of the stator 4th is a fluid chamber 6 in the stator 4th educated. In the fluid chamber 6 is a ferrofluid 7 arranged.

Die Fluidkammer 6 ist über Fördermittel 8 mit dem Luftkanal 5 fluidkommunizierend gekoppelt. Die Fördermittel 8 weisen eine Fluidpumpe 12 zum Pumpen des Ferrofluids 7 und mehrere Fluidkanäle 10 zum Leiten des Ferrofluids 7 auf. Ein Fluidkanal 10 mündet in die Fluidkammer 6, ein weiterer Fluidkanal 10 mündet in den Luftspalt 5. Die Fluidpumpe 12 ist zwischen den Fluidkanälen 10 angeordnet. Mittels der Fördermittel 8 ist das Ferrofluid 7 aus der Fluidkammer 6 in den Luftspalt 5 sowie aus dem Luftspalt 5 in die Fluidkammer 6 pumpbar. Fluidkammer 6 und Fluidpumpe 12 können erfindungsgemäß auch an anderen Stellen der Elektromaschine 1 angeordnet sein.The fluid chamber 6 is about funding 8th with the air duct 5 fluidly communicating coupled. The funding 8th exhibit a fluid pump 12th for pumping the ferrofluid 7 and multiple fluid channels 10th to conduct the ferrofluid 7 on. A fluid channel 10th opens into the fluid chamber 6 , another fluid channel 10th flows into the air gap 5 . The fluid pump 12th is between the fluid channels 10th arranged. By means of funding 8th is the ferrofluid 7 from the fluid chamber 6 in the air gap 5 as well as from the air gap 5 into the fluid chamber 6 pumpable. Fluid chamber 6 and fluid pump 12th can according to the invention also at other points of the electric machine 1 be arranged.

Zum Ausgleichen eines Drucks innerhalb des Luftspalts 5 ist in dem Stator 4 ein mit dem Luftspalt 5 fluidkommunizierend gekoppelter Druckausgleichkanal 11 ausgebildet. Der Druckausgleichkanal 11 mündet in einen Luftbehälter 19, alternativ kann der Druckausgleichkanal 11 auch in die Umgebung der Elektromaschine münden. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Druckausgleichkanal 11 und der Luftbehälter 19 in einem zentralen Bereich des Stators 4 angeordnet. Alternativ können der Druckausgleichkanal 11 und/oder Luftbehälter 19 auch an anderen Bereichen der Elektromaschine 1 angeordnet sein. To equalize a pressure within the air gap 5 is in the stator 4th one with the air gap 5 fluid-communicating pressure equalization channel 11 educated. The pressure equalization channel 11 flows into an air tank 19th , alternatively, the pressure equalization channel 11 also flow into the surroundings of the electrical machine. In this embodiment, the pressure equalization channel 11 and the air tank 19th in a central area of the stator 4th arranged. Alternatively, the pressure equalization channel 11 and / or air tanks 19th also in other areas of the electrical machine 1 be arranged.

In der in 1 dargestellten Konfiguration ist kein Ferrofluid 7 im Luftspalt 5 angeordnet. In dieser Konfiguration ist die Elektromaschine 1 für verhältnismäßig hohe Drehzahlen eingerichtet. Zum Betreiben der Elektromaschine 1 mit verhältnismäßig geringen Drehzahlen ist das Ferrofluid 7 aus der Fluidkammer 6 in den Luftspalt pumpbar. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Ferrofluid 7 gezielt in die Spaltkammern 5a pumpbar. Auf diese Weise ist beispielsweise zunächst das Ferrofluid 7 in eine dem Stator 4 benachbarte Spaltkammer 5a pumpbar. Für besonders niedrige Drehzahlen ist das Ferrofluid 7 in die dem Rotor 2 benachbarte Spaltkammer 5a pumpbar.In the in 1 configuration shown is not a ferrofluid 7 in the air gap 5 arranged. The electric machine is in this configuration 1 set up for relatively high speeds. To operate the electric machine 1 at relatively low speeds is the ferrofluid 7 from the fluid chamber 6 pumpable into the air gap. In this preferred embodiment is the ferrofluid 7 targeted into the gap chambers 5a pumpable. In this way, for example, the ferrofluid is first 7 into a the stator 4th adjacent gap chamber 5a pumpable. The ferrofluid is for particularly low speeds 7 into the rotor 2nd adjacent gap chamber 5a pumpable.

2 zeigt eine bevorzugte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 1 schematisch in einer Schnittdarstellung. Bei dieser Ausführungsform sind die Fluidkammer 6 und der Luftbehälter 19 als gemeinsamer Speicher ausgebildet. Die Fördermittel 8 sind derart ausgebildet, dass die im Luftbehälter 19 angeordnete Luft beim Befüllen der Fluidkammer 6 komprimiert wird. 2nd shows a preferred second embodiment of an electric machine according to the invention 1 schematically in a sectional view. In this embodiment, the fluid chamber 6 and the air tank 19th designed as a shared memory. The funding 8th are designed such that the in the air tank 19th arranged air when filling the fluid chamber 6 is compressed.

3 zeigt einen sich entlang einer Rotorlängsachse 3 erstreckenden Rotor 2 einer bevorzugten dritten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine schematisch in einer perspektivischen Ansicht. In einer sich um den Umfang des Rotors 2 erstreckenden Rotoraußenwand 9 sind mehrere Fluidkanäle 10 ausgebildet, welche sich im Wesentlichen schraubenförmig um die Rotorlängsachse 3 erstrecken. In einem mittleren Bereich des Rotors 2 weisen die Fluidkanäle 10 einen Knick auf. Auf diese Weise ist das Ferrofluid 7 durch Drehen des Rotors 2 in zwei entgegengesetzte Richtungen entlang der Rotorlängsachse 3 in Abhängigkeit der Drehzahl und Drehrichtung des Rotors 2 förderbar. Zum Verhindern eines Unterdrucks im Luftspalt 5 (vgl. 1) sind in dem mittleren Bereich des Rotors 2 mehrere Druckausgleichkanäle 11 ausgebildet. 3rd shows one along a longitudinal axis of the rotor 3rd extending rotor 2nd a preferred third embodiment of an electric machine according to the invention schematically in a perspective view. In one around the circumference of the rotor 2nd extending rotor outer wall 9 are multiple fluid channels 10th formed, which is essentially helical about the longitudinal axis of the rotor 3rd extend. In a central area of the rotor 2nd point the fluid channels 10th a kink on. This is the ferrofluid 7 by turning the rotor 2nd in two opposite directions along the longitudinal axis of the rotor 3rd depending on the speed and direction of rotation of the rotor 2nd eligible. To prevent negative pressure in the air gap 5 (see. 1 ) are in the middle of the rotor 2nd several pressure equalization channels 11 educated.

In 4 ist ein Rotor 2 einer bevorzugten vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 1 schematisch in einer perspektivischen Ansicht abgebildet. An der Rotoraußenwand 9 sind um den Umfang verteilt mehrere Fluidkanäle 10 zum Durchleiten von Druckluft ausgebildet. Mittels der Druckluft ist das Ferrofluid 7 aus dem Luftspalt 5 verdrängbar.In 4th is a rotor 2nd a preferred fourth embodiment of an electric machine according to the invention 1 shown schematically in a perspective view. On the rotor outer wall 9 are several fluid channels distributed around the circumference 10th trained to pass compressed air. The ferrofluid is by means of the compressed air 7 from the air gap 5 displaceable.

5 zeigt einen Rotor 2 einer bevorzugten fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektromaschine 1 schematisch in einer Schnittdarstellung. In dieser Ansicht sind als Permanentmagnet ausgebildete Magnete 13 erkennbar, welche über den Umfang des Rotors 2 regelmäßig verteilt sind. Die Fluidkammern 6 sind neben den Magneten 13 angeordnet. Durch Zuführen des Ferrofluids 7 in die Fluidkammern 6 sind die magnetischen Streufelder der Magnete 13 vergrößerbar. Auf diese Weise sind das Rotorfeld und folglich auch die in den Magnetspulen des Stators 2 induzierten Spannungen verringerbar. 5 shows a rotor 2nd a preferred fifth embodiment of an electric machine according to the invention 1 schematically in a sectional view. In this view, magnets are designed as permanent magnets 13 recognizable which over the circumference of the rotor 2nd are distributed regularly. The fluid chambers 6 are next to the magnets 13 arranged. By supplying the ferrofluid 7 into the fluid chambers 6 are the magnetic stray fields of the magnets 13 expandable. In this way, the rotor field and consequently also those in the magnetic coils of the stator 2nd induced voltages can be reduced.

In 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 15 schematisch in einer Seitenansicht dargestellt. Das Kraftfahrzeug 15 weist eine erfindungsgemäße Elektromaschine 1 zum Antreiben eines Rads 17 oder mehrerer Räder 17 des Kraftfahrzeugs 15 auf. Zum Bereitstellen elektrischer Energie zum Betreiben der Elektromaschine 1 weist das Kraftfahrzeug 15 eine Batterie 16 auf. Mittels einer Steuerungsvorrichtung 18 des Kraftfahrzeugs 15 ist die Elektromaschine 1 steuerbar. Vorzugsweise sind die Fördermittel 8 der Elektromaschine 1 ebenfalls mittels der Steuerungsvorrichtung 18 steuerbar.In 6 is a preferred embodiment of a motor vehicle according to the invention 15 shown schematically in a side view. The car 15 has an electric machine according to the invention 1 for driving a wheel 17th or more wheels 17th of the motor vehicle 15 on. To provide electrical energy to operate the electrical machine 1 instructs the motor vehicle 15 a battery 16 on. By means of a control device 18th of the motor vehicle 15 is the electric machine 1 controllable. The funding is preferred 8th the electric machine 1 also by means of the control device 18th controllable.

7 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird die Elektromaschine 1 mittels einer Steuerungsvorrichtung 18 mit einer ersten Drehzahl betrieben. In dem Luftspalt 5 der Elektromaschine 1 ist das Ferrofluid 7 angeordnet. Die erste Drehzahl ist vorzugsweise eine verhältnismäßig geringe Drehzahl, bei welcher ein bremsender Einfluss des Ferrofluids 7 auf den Rotor 2 geringer als die Vorteile des Ferrofluids 7 durch die Erhöhung der Permeabilität des Luftspalts ist. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird die Elektromaschine 1 mittels der Steuerungsvorrichtung 18 auf eine zweite Drehzahl beschleunigt. Die zweite Drehzahl ist größer als die erste Drehzahl und vorzugsweise eine verhältnismäßig große Drehzahl, bei welcher ein bremsender Einfluss des Ferrofluids 7 auf den Rotor 2 größer als die Vorteile des Ferrofluids 7 durch die Erhöhung der Permeabilität des Luftspalts ist. Aus diesem Grund wird in einem dritten Verfahrensschritt 300 das Ferrofluid 7 mittels der Fördermittel 8 aus dem Luftspalt 5 in die Fluidkammer 6 derart gefördert, dass bei der zweiten Drehzahl weniger Ferrofluid 7 in dem Luftspalt 5 als bei der ersten Drehzahl angeordnet ist. 7 shows a preferred embodiment of a method according to the invention schematically in a flow chart. In a first step 100 becomes the electric machine 1 by means of a control device 18th operated at a first speed. In the air gap 5 the electric machine 1 is the ferrofluid 7 arranged. The first speed is preferably a relatively low speed at which a braking influence of the ferrofluid 7 on the rotor 2nd less than the advantages of ferrofluid 7 by increasing the permeability of the air gap. In a second step 200 becomes the electric machine 1 by means of the control device 18th accelerated to a second speed. The second speed is greater than the first speed and preferably a relatively high speed at which a braking influence of the ferrofluid 7 on the rotor 2nd greater than the advantages of ferrofluid 7 by increasing the permeability of the air gap. For this reason, in a third step 300 the ferrofluid 7 by means of funding 8th from the air gap 5 into the fluid chamber 6 promoted so that at the second speed less ferrofluid 7 in the air gap 5 than is arranged at the first speed.

In 8 ist ein Verlauf eines Drehmoments M über die Drehzahl n in einem Diagramm dargestellt. Bei niedrigen Drehzahlen n ist die Elektromaschine 1 im Grundstellbereich G und der Luftspalt 5 mit Ferrofluid 7 gefüllt. Das Drehmoment M ist im Wesentlichen unabhängig von der Drehzahl n. Ab einer Grenzdrehzahl ngrenz endet der Grundstellbereich G und der Feldschwächebereich F beginnt. Ab diesem Punkt ist ein Abführen von Ferrofluid 7 aus dem Luftspalt 5 sinnvoll. Das Drehmoment M fällt mit weiter steigender Drehzahl n und nähert sich einem minimalen Drehmoment Mmin an.In 8th a curve of a torque M over the speed n is shown in a diagram. At low speeds n is the electric machine 1 in the basic control area G and the air gap 5 with ferrofluid 7 filled. The torque M is essentially independent of the speed n. From a limit speed n limit, the basic setting range G ends and the field weakening range F begins. At this point there is a drainage of ferrofluid 7 from the air gap 5 sensible. The torque M falls as the speed n increases and approaches a minimum torque Mmin.

BezugszeichenlisteReference list

11: ElektromaschineElectric machine
22nd: Rotorrotor
33rd: RotorlängsachseLongitudinal rotor axis
44th: Statorstator
55: LuftspaltAir gap
5a 5a: SpaltkammerGap chamber
66: FluidkammerFluid chamber
77: FerrofluidFerrofluid
88th: FördermittelFunding
99: RotoraußenwandRotor outer wall
1010th: FluidkanalFluid channel
1111: DruckausgleichkanalPressure equalization channel
1212th: FluidpumpeFluid pump
1313: Magnetmagnet
1414: HülseSleeve
1515: KraftfahrzeugMotor vehicle
1616: Batteriebattery
1717th: Radwheel
1818th: SteuerungsvorrichtungControl device
1919th: Luftbehälter Air tank
100100: erster Verfahrensschrittfirst process step
200200: zweiter Verfahrensschrittsecond process step
300300: dritter Verfahrensschritt third step
FF: FeldschwächbereichField weakening area
GG: GrundstellbereichBasic adjustment area
MM: DrehmomentTorque
MminMmin: minimales Drehmomentminimal torque
nn: Drehzahlrotational speed
ngrenzlimit: GrenzdrehzahlLimit speed

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

US 2015/0159475 A1 [0007]
US 2015/0169717 A1 [0008]
JP 2005204450 A [0008]
JP 2005261119 A [0008]

Claims

Electric machine (1), comprising a rotor (2) with a longitudinal rotor axis (3) and a stator (4), an air gap (5) being formed between the rotor (2) and the stator (4), and the electric machine ( 1) has a fluid chamber (6) for receiving a ferrofluid (7), characterized in that the fluid chamber (6) is fluidly coupled to the air gap (5), the electric machine (1) conveying means (8) for conveying the ferrofluid ( 7) from the air gap (5) into the fluid chamber (6) depending on the speed of the rotor (2).

Electric machine (1) after Claim 1 , characterized in that the conveying means (8) have a fluid channel (10) formed on an outer rotor wall (9) of the rotor (2), the fluid channel (10) being designed obliquely to the longitudinal axis of the rotor (3) such that the rotor rotates (2) causes a movement of ferrofluid (7) located in the fluid channel (10) with a movement component along the longitudinal axis of the rotor (3).

Electric machine (1) after Claim 2 , characterized in that the fluid channel (10) extends helically or at least in a rotor section helically over the rotor (2).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (2) and / or the stator (4) have a pressure compensation channel (11) for introducing air into the air gap (5).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the conveying means (8) has a fluid pump (12) for pumping air and / or the ferrofluid (7).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid chamber (6) is arranged in the region of a magnet (13) of the rotor (2).

Electric machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the air gap (5) has an air gap height between 0.5 mm and 3.0 mm, in particular between 1.0 mm and 1.5 mm.

Electrical machine (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a sleeve (14) is arranged in the air gap (5) and divides the air gap (5) into separate gap chambers (5a).

Motor vehicle (15) with a battery (16) and an electric machine (1) for driving at least one wheel (17) of the motor vehicle (15), characterized in that the electric machine (1) as an electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 8th is trained.

Method for operating an electric machine (1) according to one of the Claims 1 to 8th , comprising the following steps: - operating the electric machine (1) at a first speed by means of a control device (18), ferrofluid (7) being arranged in the air gap (5) of the electric machine (1), - accelerating the electric machine (1) to a second speed by means of the control device (18), the second speed being higher than the first speed, and - conveying the ferrofluid (7) from the air gap (5) into the fluid chamber (6) by means of the conveying means (8) in such a way, that at the second speed less ferrofluid (7) is arranged in the air gap (5) than at the first speed.