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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine.
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Elektrische Maschinen finden als Antriebssysteme in Kraftfahrzeugen vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Solche elektrische Maschinen umfassen typischerweise einen drehverstellbaren Rotor und einen Stator, wobei letzterer durch magnetische Wechselwirkung den Rotor antreibt. Das hierfür erforderliche magnetische Feld wird Stator-seitig typischerweise mit Hilfe mehrerer magnetischer Feldspulen erzeugt, die zum Erzeugen des elektrischen Feldes elektrisch bestrombare Statorwicklungen aufweist, Die Ansteuerung der Feldspulen erfolgt typischerweise mittels einer Leistungselektronik, die Halbleiterschalter umfasst. Dies Leistungselektronik, insbesondere deren Halbleiterschalter erzeugen im Betrieb Abwärme, die aus der Leistungselektronik abgeführt werden muss, um eine Beschädigung derselben durch Überhitzung zu vermeiden.
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Als problematisch erweist sich eine oftmals wirksame Kühlung der Leistungselektronik, da in der elektrischen Maschine, insbesondere für Fahrzeuganwendungen, nur wenig Bauraum zur Verfügung steht.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei der Entwicklung derartiger elektrischer Maschinen neue Wege aufzuzeigen. Insbesondere soll eine elektrische Maschine geschaffen werden, bei welcher die voranstehend angesprochenen Probleme betreffend Kühlung der Maschine, insbesondere deren Leistungselektronik, teilweise oder sogar vollständig behoben sind.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektrische Maschine gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, eine elektrische Maschine modular aufzubauen und mit einem Leistungselektronikmodul auszustatten, welches separat zum Gehäuse mit Stator und Rotor ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist das Leistungselektronikmodul in das Gehäuse einschiebbar ausgebildet. Der modulartige Aufbau des Leistungselektronikmoduls erlaubt es, das Leistungselektronikmodul mit einer Kühleinrichtung in Form einer Kühlplatte zu versehen, mittels welcher von der Leistungselektronik erzeugte Abwärme abgeführt werden kann. Somit kann die Kühlung der Leistungselektronik und des ebenfalls Abwärme erzeugenden Stators auf vorteilhafte Weise unabhängig voneinander realisiert werden.
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Darüber hinaus kann die Kühlplatte als Basis für eine Leiterplatte oder Platine dienen, auf welcher die Halbleiterschalter und weitere für die Leistungselektronik benötigte elektrische und elektronische Komponenten angeordnet werden können.
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Ein weitere Vorteil der Verwendung einer modulartigen Leistungselektronik besteht darin, dass die Komponenten der Leistungselektronik, insbesondere deren Halbleiterschalter, im Service- oder Reparaturfall auf einfache Weise - durch Entnahme des Leistungselektronikmodul aus dem Gehäuse - ausgetauscht werden können.
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Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfasst ein Gehäuse, welches offen ausgebildet ist und einen Gehäuseinnenraum teilweise umgibt. Im Gehäuseinnenraum sind ein Stator und ein Rotor angeordnet.
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Der Stator ist ortsfest, der Rotor drehbar relativ zum Gehäuse im Gehäuseinnenraum angeordnet. Der Stator weist mehrere magnetische Feldspulen mit oder aus elektrisch bestrombaren Statorwicklungen auf. Bei elektrischer Bestromung erzeugen die Feldspulen ein magnetisches Feld, typischerweise ein magnetisches Dipolfeld. Mit einem Wechsel der elektrischen Stromrichtung des durch die Statorwicklungen fließenden elektrischen Stroms geht eine Umpolung des von der Feldspule erzeugten magnetischen Feldes einher, d.h. an die Stelle eines magnetischen Südpols tritt ein magnetischer Nordpol und umgekehrt. Auch vom Rotor wird ein magnetisches Feld erzeugt, indem an diesem Permanentmagnete oder - in analoger Weise zum Stator - magnetische Feldspulen bereitgestellt werden. Mittels magnetischer Wechselwirkung zwischen dem vom Stator erzeugten magnetischen (Stator-)Feld und dem vom Rotor erzeugten magnetischen (Rotor-)Feld kann der Rotor in Drehbewegung versetzt werden.
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Die erfindungsgemäße Maschine umfasst eine Leistungselektronik zum elektrischen Bestromen der Statorwicklungen. Die Leistungselektronik kann mit einer externen Spannungsquelle verbunden werden. Außerdem kann die Leistungselektronik mehrere Halbleiterschalter umfassen, mittels welcher die elektrische Bestromung der Statorwicklungen gesteuert werden kann. Die Leistungselektronik ist in Form eines separat zum Gehäuse ausgebildeten Leistungselektronikmoduls gebildet. Erfindungsgemäß sind das Gehäuse und das Leistungselektronikmodul derart ausgebildet bzw. aufeinander abgestimmt, dass das Leistungselektronikmodul in den Gehäuseinnenraum eingeschoben werden kann. Soll das Leistungselektronikmodul wieder aus dem Gehäuse entfernt werden, so kann es entsprechend auf einfache Weise wieder aus dem Gehäuseinnenraum herausgezogen werden. In einem in das Gehäuse eingeschobenen Zustand sind die Statorwicklungen elektrisch mit der Leistungselektronik verbunden. Somit kann die elektrische Bestromung der Statorwicklungen erfolgen. Wird das Leistungselektronikmodulaus dem Gehäuse entfernt, so ist diese elektrische Verbindung unterbrochen. Die für den Betrieb der elektrischen Maschine erforderliche elektrische Verbindung des in das Gehäuse eingeschobenen Leistungselektronikmoduls mit den Statorwicklungen der magnetischen Feldspulen ist somit sehr einfach und benutzerfreundlich realisiert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Leistungselektronikmodul eine Kühlplatte zum Kühlen der Leistungselektronik. Bei geeigneter Dimensionierung kann die Kühlplatte auch mit der erforderlichen mechanischen Steifigkeit versehen werden, um das Leistungselektronikmodul beschädigungsfrei in das Gehäuse einschieben zu können.
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Zweckmäßig umfasst das Leistungselektronikmodul eine Leiterplatte bzw. eine Platine, auf welcher elektrische/elektronische Halbleiterschalter zum elektrischen Bestromen der Statorwicklungen angeordnet sind. Mit Hilfe einer solchen Leiterplatte bzw. Platine lassen sich auf flexible Weise elektronische Schaltkreise zur Ansteuerung der Statorwicklungen realisieren, die anwendungsspezifisch ausgestaltet werden können. Dabei können die Schaltkreise individuell an verschiedene Bautypen des Stators angepasst werden, die sich insbesondere in der Anzahl und Ausgestaltung der Statorwicklungen voneinander unterscheiden.
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Besonders zweckmäßig ist die Leiterplatte bzw. Platine auf einer vom Rotor abgewandten Oberseite der Kühlplatte angeordnet, so dass die auf der Leiterplatte angeordneten Halbleiterschalter zum Abführen von im Betrieb erzeugter Abwärme thermisch mit der Kühlplatte verbunden sind. Besagte Leiterplatte/Platine kann um eine zusätzliche Leiterplatte/Platine ergänzt werden, die auf der vom Rotor abgewandten Oberseite der Leiterplatte/Platine im Abstand zu dieser angeordnet ist. Auf diese Weise steht zusätzlicher Bauraum für weitere Schaltkreise sowie Verfügung. Die beabstandete Anordnung der Leiterplatte/Platine und der zusätzlichen Leiterplatte/Platine kann mit Hilfe von Abstandselementen verwirklicht sein, mittels welcher die Leiterplatte/Platine und die zusätzlichen Leiterplatte/Platine aneinander befestigt sind.
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Besonders bevorzugt ist in der Kühlplatte wenigstens ein (erster) Kühlkanal zum Durchströmen mit einem (ersten) Kühlmittel ausgebildet. Der (erste) Kühlkanal ist dabei derart ausgestaltet, dass das durch den (ersten) Kühlkanal geführte (erste) Kühlmittel durch Wärmeübertragung von den Halbleiterschaltern im Betrieb erzeugte Abwärme aufnehmen und von der Leiterplatte abführen kann. Auf diese Weise kann eine wirksame Kühlung des Leistungselektronikmoduls sichergestellt werden.
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Besonders bevorzugt ist im oder am Gehäuse wenigstens ein (zweiter) Kühlkanal zum Durchströmen mit einem (zweiten) Kühlmittel ausgebildet. Der (zweite) Kühlkanal ist dabei derart ausgestaltet, dass das durch den (zweiten) Kühlkanal geführte (zweite) Kühlmittel durch Wärmeübertragung von den Statorwicklungen im Betrieb erzeugte Abwärme aufnehmen und von dem Stator abführen kann. Auf diese Weise kann eine wirksame Kühlung der Statorwicklungen - insbesondere unabhängig von der Kühlung des Leistungselektronikmoduls - sichergestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind der wenigstens eine erste Kühlkanal und der wenigstens eine zweite Kühlkanal jeweils ein Teil zweier fluidisch voneinander getrennter Kühlkreisläufe. Auf diese Weise kann die zur Kühlung des Leistungselektronikmoduls und der Statorwicklungen benötigte Kühlleistung unabhängig voneinander eingestellt und gegebenenfalls variiert werden. Außerdem ist die Verwendung zweier verschiedener Kühlmittel bzw. Temperaturniveaus möglich. Gerade die Verwendung zweier verschiedener Temperaturniveaus kann sinnvoll sein, da Elektronikkomponenten im Vergleich zu Statorwicklungen in der Regel eine deutlich höhere Temperaturempfindlichkeit aufweisen.
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Zweckmäßig kann das Gehäuse mit der geometrischen Formgebung eines Hohlzylinders versehen werden, bei welchem wenigstens eine Stirnseite offen ausgebildet ist. Selbstredend können beide Stirnseiten offen ausgebildet sein. Denkbar ist aber auch eine topfartige Ausbildung des Gehäuses, bei welcher eine erste Stirnseite offen und eine zweite Stirnseite, welche der ersten Stirnseite axial gegenüberliegt, geschlossen ausgebildet sind. In diesem Fall bildet die zweite Stirnseite einen Topfboden und die Umfangswandung einen Topfkragen des Gehäusetopfs. Bei beiden Varianten ist das das Leistungselektronikmodul durch die eine Gehäuseöffnung ausbildende offene (erste) Stirnseite axial in den Gehäuseinnenraum einschiebbar.
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Zweckmäßig sind an den Statorwicklungen, insbesondere an deren Wicklungsenden, elektrische Anschlüsse vorgesehen, über welche die Statorwicklungen bei in das Gehäuse eingeschobenem Leistungselektronikmodul elektrisch mit diesem verbunden werden können. Auf diese Weise ist eine besonders einfache elektrische Verdrahtung der Statorwicklungen mit dem Leistungselektronikmodul realisiert.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist an einer Innenseite des Gehäuses ein Axialanschlag vorgesehen, mittels welchem eine axiale Soll-Position des in den Gehäuseinnenraum eingeschobenen Leistungselektronikmoduls festgelegt ist. Besonders bevorzugt sind in der Soll-Position des Leistungselektronikmoduls die Statorwicklungen elektrisch mit der Leistungselektronik verbunden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist der Stator dreiphasig mit einer ersten, zweiten und dritten Phase ausgebildet. Bei dieser Weiterbildung weist jede der drei Phasen wenigstens eine Statorwicklung auf. Jede Statorwicklung wiederum besitzt ein erstes und ein zweites Wicklungsende. Die Statorwicklung einer jeden der drei Phasen ist mit ihrem ersten Wicklungsende elektrisch mit den ersten Wicklungsenden der beiden Statorwicklungen der beiden verbleibenden Phasen verbunden. Bei dieser Weiterbildung sind für jede Statorwicklung zwei elektrisch in Reihe geschaltete Halbleiterschalter vorgesehen. Die beiden Halbleiterschalter sind nicht nur elektrisch miteinander verbunden, sondern über einen elektrischen Abzweig, der an der elektrischen Verbindung der beiden Halbleiterschalter miteinander vorgesehen ist, mit einem jeweiligen zweiten Wicklungsende der den beiden Halbleiterschalter zugeordneten Statorwicklung verbunden.
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Bevorzugt umfasst jede der drei Phasen wenigstens zwei Statorwicklungen, die elektrisch parallel zueinander verdrahtet sind. Besonders bevorzugt umfasst jede der drei Phasen jeweils vier Statorwicklungen.
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Besonders zweckmäßig sind die Statorwicklungen der drei Phasen entlang einer Umfangsrichtung des Stators abwechselnd nebeneinander angeordnet.
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Bevorzugt ist zumindest ein Leistungstransistor ein Feldeffekttransistor. Besonders bevorzugt sind alle Leistungstransistoren des Leistungselektronikmoduls durch Feldeffekttransistoren gebildet. Je nach Leistungsklasse des Leistungselektronikmoduls ist aber auch die alternative Verwendung von sind auch BipolarTransistoren und entsprechenden Freilauf-Dioden denkbar.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 in einer schematischen Schnittdarstellung,
- 2 ein Beispiel einer besonders vorteilhaften elektrischen Verdrahtung der Halbleiterschalter des Leistungselektronikmoduls,
- 3 eine bevorzugte Anordnung der Statorwicklungen 6 des Stators in einem Querschnitt senkrecht zur Drehachse des Rotors.
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Die 1 illustriert ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Die Maschine 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches offen ausgebildet ist und einen Gehäuseinnenraum 3 teilweise umgibt.
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Das Gehäuse 2 weist die geometrische Formgebung eines Hohlzylinders auf. In diesem Fall erstreckt sich eine axiale Richtung A entlang einer Mittellängsachse M des hohlzylindrischen Gehäuses. Eine radiale Richtung R erstreckt sich senkrecht von der Mittellängsachse M weg und verläuft somit auch senkrecht zur axialen Richtung A. Eine Umfangsrichtung U, die senkrecht sowohl zur radialen Richtung R als auch zur axialen Richtung A verläuft, läuft um die Mittellängsachse M um. Somit weist das Gehäuse 2 eine sich entlang der Umfangsrichtung U erstreckende Umfangswandung 10 auf bei welchem wenigsten eine der beiden Stirnseiten 11a, 11b des Hohlzylinders bzw. Gehäuses 2 offen ausgebildet ist.
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Des Weiteren umfasst die Maschine 1 einen Rotor 5, der relativ zum Gehäuse 2 drehverstellbar im Gehäuseinnenraum 3 angeordnet ist. Der Rotor 5 kann durch mehrere Permanentmagnete 12 gebildet sein, die entlang der Umfangsrichtung U mit abwechselnder magnetischer Polarisation angeordnet sind und ein magnetisches (Rotor-)Feld erzeugen. Aufgrund der abwechselnden magnetischen Polarisation der Permanentmagnete 12 entlang der Umfangsrichtung U folgt entlang der Umfangsrichtung U auf einen magnetischen Südpol S ein magnetischer Nordpol, auf welchen wiederum ein magnetischer Südpol S folgt usw. Die Permanentmagnete 12 sind in 1 nur grobschematisch angedeutet. Die Permanentmagnete 12 sind drehfest mit einer entlang der axialen Richtung A erstreckenden Rotorwelle 28 verbunden, welche mittels einer geeigneten Lagerung (in 1 nicht gezeigt) drehverstellbar am Gehäuse 2 gelagert ist. Durch die Mittellängsachse der Rotorwelle 28 ist eine Drehachse des Rotors 5 definiert, die sich folglich in axialer Richtung A erstreckt.
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Es ist in einer Variante des Beispiels denkbar, anstelle von Permanentmagneten 12 auch sogenannte Erregerspulen zu verwenden, die elektrisch bestrombar sind und bei konstanter elektrischer Bestromung ebenfalls ein magnetisches Feld erzeugen (in den Figuren der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt).
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Die Maschine 1 umfasst außerdem einen Stator 4, der drehverstellbar zum Gehäuse 2 im Gehäuseinnenraum 3 angeordnet ist. Der Stator 4 umfasst mehrere magnetische Feldspulen 40, welche jeweils eine elektrisch bestrombare Statorwicklung 6 besitzen. Die Feldspulen 40 können direkt oder indirekt am Gehäuse 2 befestigt sein. Die Statorwicklungen 6 sind - in analoger Weise zu den Permanentmagneten 12 des Stators 4 - entlang der Umfangsrichtung U beabstandet nebeneinander angeordnet. Die Statorwicklungen 6 erzeugen im Betrieb, also bei elektrischer Bestromung ein magnetisches (Stator-)Feld, welches zum Antreiben des Rotors 5 magnetisch mit dem magnetischen Rotor-Feld des Rotors 5 wechselwirkt.
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Die Statorwicklungen 6 der Feldspulen 40 sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich entlang der Umfangsrichtung U - in analoger Weise zu den Permanentmagneten 12 des Stators 4 - magnetische Süd- und Nordpole des von den Statorwicklungen 6 erzeugten Stator-Feldes abwechseln. Durch Erzeugung eines periodischen elektrischen Wechselstroms in den Statorwicklungen 6 kann die zu Antreiben des Rotors 5 erforderliche magnetische Umpolung des magnetischen Statorfeldes erreicht werden.
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Um eine derartige elektrische Bestromung zu realisieren, sind die Statorwicklungen 6 zumindest im Betrieb der Maschine 1 elektrisch mit einer Leistungselektronik 7 verbunden. Wie der in 1 schematisch dargestellte und mit dem Bezugszeichen 25 bezeichnete Pfeil veranschaulicht, ist die Leistungselektronik 7 als separat zum Gehäuse 2 ausgebildetes und in den Gehäuseinnenraum 3 einschiebbares Leistungselektronikmodul 8 ausgebildet. Hierbei bildet die offen ausgebildete Stirnseite 11a eine Gehäuseöffnung 26, die so auf das Leistungselektronikmodul 8 abgestimmt ist, dass diese nach Passieren der Gehäuseöffnung 26 und während des Einschiebens radial außen an der Innenseite der Umfangswand 10 anliegt.
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Entsprechend 1 sind an den Statorwicklungen 6 elektrische Anschlüsse 13 vorhanden. Über diese elektrischen Anschlüsse 13 sind die Statorwicklungen 6 elektrisch mit dem Leistungselektronikmodul 8 verbunden, wenn das Leistungselektronikmodul 8 in den Gehäuseinnenraum 3 eingeschoben ist. Hierzu können am Leistungselektronikmodul 8 elektrische Anschlüsse 14 vorgesehen sein, welche den an den Statorwicklungen 6 vorhandenen Anschlüssen 13 zugeordnet sind. Ist das Leistungselektronikmodul 8 in das Gehäuse 2 eingeschoben und somit im Gehäuseinnenraum 3 angeordnet, so ist jeweils ein elektrischer Anschluss 13 der Statorwicklungen 6 elektrisch mit dem ihm zugeordneten elektrischen Anschluss 14 des Leistungselektronikmoduls 8 verbunden.
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Das Leistungselektronikmodul 8 kann eine Kühlplatte 15 zum Kühlen der Leistungselektronik 7 aufweisen. Ebenso kann das Leistungselektronikmodul 8 eine Leiterplatte bzw. Platine 16 umfassen, auf welcher mehrere elektrische/ elektronische Halbleiterschalter 17 zum steuerbaren elektrischen Bestromen der einzelnen Statorwicklungen 6 angeordnet sind. Bevorzugt handelt es sich bei den Halbleiterschaltern um Leistungstransistoren 31, die Besonders bevorzugt durch Feldeffekt-Transistoren gebildet werden.
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Zweckmäßig ist die Leiterplatte bzw. Platine 16 auf einer vom Rotor 5 abgewandten Oberseite 18 der Kühlplatte 15 angeordnet. Die Leiterplatte bzw. Platine 16 mit den Halbleiterschaltern 17 und die Kühlplatte 15 sind derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass Abwärme, die von den auf der Leiterplatte bzw. Platine 16 angeordneten Halbleiterschaltern 17 im Betrieb der Maschine 1 erzeugte wird, mit Hilfe der Kühlplatte 15 abgeführt werden kann. Hierzu können in der Kühlplatte 15 erste Kühlkanäle 19 ausgebildet sein, die im Betrieb der Maschine 1 mit einem ersten Kühlmittel durchströmt werden. Auf diese Weise kann das durch die ersten Kühlkanäle 19 geführte erste Kühlmittel durch Wärmeübertragung von den Halbleiterschaltern 17 im Betrieb erzeugte Abwärme aufnehmen und von der Leiterplatte bzw. Platine 16 abführen.
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Im Betrieb der Maschine 1 erzeugen nicht nur die Halbleiterschalter 17, sondern auch die elektrisch bestromten Statorwicklungen 6 Abwärme. Um auch diese Abwärme aus der Maschine 1 abzuführen, sind im Gehäuse 2 zweite Kühlkanäle 20 ausgebildet, die von einem zweiten Kühlmittel durchströmt werden können. Auf diese Weise kann das durch die zweiten Kühlkanäle 20 geführte (zweite) Kühlmittel durch Wärmeübertragung von den Statorwicklungen die im Betrieb der Maschine 1 erzeugte Abwärme aufnehmen und somit vom Rotor 5 abführen. Die ersten Kühlkanäle 19 erstrecken sich bevorzugt entlang der Umfangsrichtung U. Die zweiten Kühlkanäle 20 können sich ebenfalls entlang der Umfangsrichtung U erstrecken.
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Um die vom ersten und vom zweiten Kühlmittel erzeugte Kühlleistung individuell einstellen zu können, sind die ersten Kühlkanäle 19 Teil eines ersten Kühlkreislaufs 21 und die zweiten Kühlkanäle Teil eines zweiten Kühlkreislaufs 22, der fluidisch getrennt zum ersten Kühlkreislauf 21 ausgebildet ist. Die ersten Kühlkanäle 19 und die zweiten Kühlkanäle 20 kommunizieren also nicht fluidisch miteinander. Dies erlaubt es insbesondere, durch die ersten Kühlkanäle 19 des ersten Kühlkreislaufs 21 ein anderes Kühlmittel zu führen als durch die zweiten Kühlkanäle 20 des zweiten Kühlkreislaufs 22.
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Wie 1 außerdem erkennen lässt, kann an einer Innenseite 23 der Umfangswandung 10 des Gehäuses 1 ein Axialanschlag 24 vorgesehen sein. Mittels des Axialanschlags 24 wird eine axiale Soll-Position des in den Gehäuseinnenraum eingeschobenen Leistungselektronikmoduls 8 festgelegt. Der Axialanschlag 24 kann beispielsweise durch einen oder mehrere radial nach innen von der Umfangswandung 10 des Gehäuses 2 abstehende Vorsprünge oder durch einen radial nach innen von der Umfangswandung 10 abstehenden, entlang der Umfangsrichtung U teilweise oder vollständig umlaufenden Bund oder Steg 30 gebildet sein. Zweckmäßig ist der Axialanschlag 24 integral an der Umfangswandung 10 ausgeformt.
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Die 1 zeigt das Leistungselektronikmodul 8 nicht in der Soll-Position, sondern vielmehr eine Momentaufnahme beim Einschieben desselben in den Gehäuseinnenraum 3, also bevor das Leistungselektronikmodul 8 den Axialanschlag 24 und somit die Soll-Position erreicht hat. In der Soll-Position ist das Leistungselektronikmodul 8 so im Gehäuseinnenraum 3 angeordnet, dass jeweils ein elektrischer Anschluss 13 der Statorwicklungen 6 elektrisch mit dem ihm zugeordneten elektrischen Anschluss 14 des Leistungselektronikmoduls 8 verbunden ist.
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Besagte Leiterplatte/Platine 16 kann um eine zusätzliche Leiterplatte/Platine 36 ergänzt werden, die auf der vom Rotor abgewandten Oberseite 18 der Leiterplatte/Platine 16 im Abstand zu dieser angeordnet ist. Auf diese Weise steht zusätzlicher Bauraum für weitere Schaltkreise sowie für weitere elektronische Bauelemente - im Beispiel der 1 sind exemplarisch mehrere Kondensatoren 41 auf der zusätzlichen Leiterplatte/Platine 36 angeordnet - zur Verfügung. Die beabstandete Anordnung der Leiterplatte/Platine 16 und der zusätzlichen Platine/Leiterplatte 36 kann mit Hilfe von Abstandselementen 37 verwirklicht sein, mittels welcher die Leiterplatte/Platine 16 und die zusätzlichen Leiterplatte/Platine 36 aneinander befestigt sind.
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2 illustriert eine vorteilhafte elektrische Verdrahtung der Halbleiterschalter 17 bzw. der Leistungstransistoren 31 für eine erfindungsgemäße elektrische Maschine 1, bei welcher der Stator 4 dreiphasig mit einer ersten, zweiten und dritten Phase U, V, W ausgebildet ist. Im Beispiel der 2 weist jede der drei Phasen U, V, W vier magnetische Feldspulen 40 bzw. Statorwicklungen 6 auf, so dass der Stator 4 der Maschine 1 mit insgesamt zwölf Feldspulen 40 bzw. Statorwicklungen 6 ausgestattet ist. Entsprechend 2 besitzt jede Feldspule 40 bzw. Statorwicklung 6 ein erstes und ein zweites Wicklungsende 29a, 29b. Wie die schaltplanartige Darstellung der 2 veranschaulicht, sind jeweils drei erste Wicklungsenden 29a von Feldspulen 40 bzw. Statorwicklungen 6 dreier verschiedener Phasen U, V, W elektrisch miteinander verbunden.
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Für jede Feldspule 40 bzw. Statorwicklung 6 sind zwei elektrisch in Reihe geschaltete Leistungstransistoren 31 vorgesehen, die ein Transistor-Paar 32 ausbilden. Jeder der drei Phasen U, V, W sind also vier Transistor-Paare 32 zugeordnet. Für jede der drei Phasen U, V, W ist eine gemeinsame elektrische Spannungsquelle 33a, 33b, 33c, vorgesehen, welche die Transistor-Paare 32 einer jeden Phase U, V, W mit elektrischer Energie versorgt. Die jeweils vier Transistor-Paare einer jeweiligen Phase U, V, W sind in Form einer elektrischen Parallelschaltung 34 elektrisch mit der ihnen zugeordneten Spannungsquelle 33a, 33b, 33c verbunden. Jedes Transistor-Paar 32 ist über einen elektrischen Abzweig 35, der elektrisch zwischen den beiden in Reihe geschalteten Leistungstransistoren 31 eines jeweiligen Transistor-Paars 32 angeordnet ist, mit einem zweiten Wicklungsende 29b der den beiden Leistungstransistoren zugeordneten Feldspule 40 bzw. Statorwicklung 6 verbunden.
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Die 3 illustriert eine mögliche bevorzugte Anordnung der Statorwicklungen 6 des Stators 4 in der Maschine 1. Hierzu zeigt 3 die Maschine 1 in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A. Gemäß 3 sind die Statorwicklungen 6 der drei Phasen U, V, W entlang der Umfangsrichtung U des Stators 4 bzw. des Rotors 5 abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Zwei in Umfangsrichtung U benachbarte Feldspulen 40 bzw. Statorwicklungen 6 können dabei eine zueinander entgegengesetzte Wicklungsrichtung W aufweisen. Somit lässt sich auf einfache Weise die gewünschte entgegengesetzte magnetische Polung zweier in Umfangsrichtung U benachbarter Feldspulen 40 bzw. Statorwicklungen 6 bei elektrischer Bestromung derselben realisieren.
