DE102022125595B3 - Elektrische Maschine und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Elektrische Maschine (10), mit einem Gehäuse (11), mit einem Rotor (13), der eine Rotorwelle (15) und ein Rotorblechpaket (16) aufweist, mit einem Stator (12), der ein Satorblechpaket (17) aufweist, wobei das Statorblechpaket (17) Nuten (18) aufweist, in welchen von einem Kühlmittel umströmbare Statorwicklungen (19) aufgenommen sind, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Nuten (18) jeweils ein Zahn (23) des Statorblechpakets (17) angeordnet ist, und mit einem zwischen dem Rotorblechpaket (16) und dem Statorblechpaket (17) ausgebildeten Ringspalt (24), wobei in dem Ringspalt (24) ein Zahnkopfring (25) angeordnet ist, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Zahnkopfrings (25) nebeneinander angeordneten Zahnköpfen (26) des Zahnkopfrings (25) jeweils eine Aussparung (27) des Zahnkopfrings (25) angeordnet ist, und wobei in dem Ringspalt (24) zwischen dem Zahnkopfring (25) und dem Statorblechpaket (17) ein Wandungselement (29) angeordnet ist, wobei das Wandungselement (29) den Stator (12) gegenüber dem Rotor (13) derart abdichtet, dass ausgehend vom Stator (12) über den Ringspalt (24) und den Zahnkopfring (25) kein Kühlmittel in Richtung auf den Rotor (13) gelangt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug.
  • Der grundsätzliche Aufbau einer elektrischen Maschine ist aus der Praxis bekannt. So verfügt eine elektrische Maschine über ein Gehäuse und einen Stator, der ein Statorblechpaket aufweist. Der Stator wird auch als Ständer bezeichnet. Ferner verfügt eine elektrische Maschine über einen Rotor, der eine Rotorwelle und ein Rotorblechpaket aufweist. Der Rotor wird auch als Läufer bezeichnet. Der Rotor ist im Gehäuse drehbar gelagert.
  • DE 10 2019 106 801 A1 und DE 10 2020 117 274 B3 offenbaren jeweils elektrische Maschinen mit einem Stator und einem Rotor. Es ist offenbart, dass der Stator ein Statorblechpaket aufweist, wobei in das Statorblech Nuten eingebracht sind, in welchen Statorwicklungen aufgenommen sind. Die Nuten des Statorblechpakets sind radial innen dem Rotor zugewandt offen. Zwischen dem Rotor und dem Stator ist ein Ringspalt ausgebildet.
  • Um eine elektrische Maschine effizient mit hohem Wirkungsgrad betreiben zu können, ist eine Kühlung, insbesondere der Statorwicklungen des Stators von Vorteil. DE 10 2017 102 141 A1 offenbart eine elektrische Maschine, deren Statorwicklungen von Kühlmittel direkt umströmt sind. Das Kühlmittel durchströmt dabei die Nuten des Statorblechpakets, in welchen die Statorwicklungen aufgenommen sind. Um zu vermeiden, dass das Kühlmittel ausgehend vom Stator in den Bereich des Rotors strömt, ist im Ringspalt zwischen dem Stator und dem Rotor ein als hülsenartiges Wandungselement ausgebildetes Abdichtmittel angeordnet. Ein solches hülsenartiges Abdichtmittel wird auch als Liner oder Spaltrohr bezeichnet.
  • DE 10 2016 101 705 A1 , DE 10 2013 207 806 A1 und DE 10 2018 122 619 A1 offenbaren weitere elektrische Maschinen. Ebenso sind elektrische Maschinen aus DE 10 2019 206 509 A1 , DE 10 2019 207 078 A1 und DE 10 2014 208 715 A1 bekannt.
  • Die gattungsgemäße DE 10 2020 117 266 A1 offenbart eine Statoranordnung einer weiteren elektrische Maschine, sowie ein Spaltrohr und ein Dichtungsträgerformteil, welches ein radial innen befindliches Volumen des Spaltrohrs zu einem radial außen befindlichen Volumen des Spaltrohrs abdichtet.
  • Es besteht Bedarf an einer effizient und damit mit einem hohen Wirkungsgrad betreibbaren elektrischen Maschine, die vorzugsweise als Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs dient. Aufgabe der Erfindung ist es, eine entsprechende elektrische Maschine und ein Kraftfahrzeug zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist in dem Ringspalt ein Zahnkopfring angeordnet, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Zahnkopfrings nebeneinander angeordneten Zahnköpfen jeweils eine Aussparung des Zahnkopfrings angeordnet ist.
  • In dem Ringspalt ist erfindungsgemäß ferner, und zwar zwischen dem Zahnkopfring und dem Statorblechpaket, ein Wandungselement angeordnet, wobei das Wandungselement den Stator gegenüber dem Rotor derart abdichtet, dass ausgehend vom Stator über den Ringspalt und den Zahnkopfring kein Kühlmittel in Richtung auf den Rotor gelangt.
  • Über den in dem Ringspalt der elektrischen Maschine angeordneten Zahnkopfring, der zwischen dem hülsenartigen Wandungselement und dem Rotor angeordnet ist, kann das hülsenartige Wandungselement radial innen gestützt werden. Es besteht dann keine Gefahr, dass sich dasselbe infolge eines Kühlmitteldrucks ungewollt verformt und es zu Kühlmittelleckagen in Richtung auf den Rotor kommt.
  • Ferner kann mithilfe des im Ringspalt der elektrischen Maschine angeordneten Zahnkopfrings der magnetische Fluss optimal geführt werden, um Verluste im Stator zu minimieren. Hierdurch ist es letztendlich möglich, eine elektrische Maschine effizient und damit mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben.
  • Vorzugsweise ist über eine Relativbewegung zwischen dem Satorblechpaket der elektrischen Maschine und dem Zahnkopfring der elektrischen Maschine die Relativposition von Satorblechpaket und Zahnkopfring derart einstellbar, dass in einer ersten Relativposition von Satorblechpaket und Zahnkopfring die Zahnköpfe des Zahnkopfrings radial innen an die Zähne des Statorblechpakets angrenzen, und das in einer zweiten Relativposition von Satorblechpaket und Zahnkopfring die Zahnköpfe radial innen an die Nuten des Statorblechpakets angrenzen, jeweils mit dazwischen positioniertem Wandungselement. Dann, wenn die Relativposition von Statorblechpaket und Zahnkopfring zueinander einstellbar ist, ist ein besonders effizienter Betrieb der elektrischen Maschine in unterschiedlichen Betriebspunkten und Lastzuständen der elektrischen Maschine möglich.
  • Die erste Relativposition von Satorblechpaket und Zahnkopfring der elektrischen Maschine wird insbesondere in einem Volllastbetrieb der elektrischen Maschine genutzt, um einen größtmöglichen elektromagnetischen Fluss zu ermöglichen, damit die elektrische Maschine ein maximales Drehmoment bereitstellen kann.
  • Die zweite Relativposition von Satorblechpaket und Zahnkopfring der elektrischen Maschine wird insbesondere im Teillastbetrieb der elektrischen Maschine genutzt, um die Führung des elektromagnetischen Flusses zu reduzieren und Verluste, insbesondere sogenannte Eisenverluste, im Stator zu reduzieren und so auch im Teillastbetrieb einen effizienten Betrieb bei hohem Wirkungsgrad zu ermöglichen.
  • Vorzugsweise weist die elektrische Maschine eine Stellvorrichtung auf, die ausgebildet ist, um das Statorblechpaket oder den Zahnkopfring von der ersten Relativposition in die zweite Relativposition und von der zweiten Relativposition in die erste Relativposition zu überführen. Über eine Stelleinrichtung der elektrischen Maschine kann die Relativposition zwischen Statorblechpaket und Zahnkopfring der elektrischen Maschine besonders vorteilhaft verändert bzw. eingestellt werden.
  • Nach einer ersten Variante der Erfindung ist das Wandungselement ebenso wie das Statorblechpaket und das Gehäuse feststehend ausgebildet, wobei der Zahnkopfring relativ zum Statorblechpaket und relativ zum Wandungselement in Umfangsrichtung des Zahnkopfrings drehbar ausgebildet ist. Nach einer zweiten Variante der Erfindung ist das Wandungselement ebenso wie der Zahnkopfring und das Gehäuse feststehend ausgebildet, wobei das Statorblechpaket relativ zum Zahnkopfring und relativ zum Wandungselement in Umfangsrichtung des Statorblechpakets drehbar ausgebildet ist. In beiden Varianten ist das Wandungselement ebenso wie das Gehäuse feststehend ausgebildet und gegenüber dem Gehäuse abgedichtet. In der ersten Variante der Erfindung ist der Zahnkopfring relativ zum feststehenden Statorblechpaket und in der zweiten Variante der Erfindung das Statorblechpaket relativ zum feststehenden Zahnkopfring in Umfangsrichtung drehbar, um die Relativposition zwischen Statorblechpaket und Zahnkopfring der elektrischen Maschine einzustellen. Beide Varianten erlauben einen effizienten Betrieb einer elektrischen Maschine mit hohem Wirkungsgrad.
  • Vorzugsweise ist bei der zweiten Variante der Erfindung das Wandungselement radial außen auf den Zahnkopfring aufgebracht und mit diesem fest verbunden. Bei der zweiten Variante der Erfindung kann das Wandungselement mit dem Zahnkopfring fest verbunden sein und so in den Zahnkopfring integriert sein. In diesem Fall besteht dann zwischen dem Zahnkopfring und dem Wandungselement kein Spalt, sodass der Zahnkopfring das Wandungselement optimal stützen kann.
  • Bei der ersten Variante der Erfindung ist zwischen Zahnkopfring und Wandungselement ein kleiner Luftspalt ausgebildet, um den Zahnkopfring relativ zum Wandungselement verlagern zu können. Auch in dieser Variante kann jedoch der Zahnkopfring das Wandungselement vor einer unzulässig hohen Verformung durch radial inneres Abstützen schützen.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist in Anspruch 10 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 einen schematisierten Querschnitt in radialer Schnittrichtung durch eine erste erfindungsgemäße elektrische Maschine in einem ersten Zustand derselben,
    • 2 einen schematisierten Querschnitt in axialer Schnittrichtung durch die erste erfindungsgemäße elektrische Maschine,
    • 3 einen schematisierten Querschnitt in radialer Schnittrichtung durch eine zweite erfindungsgemäße elektrische Maschine in einem ersten Zustand derselben,
    • 4 einen schematisierten Querschnitt in axialer Schnittrichtung durch die zweite erfindungsgemäße elektrische Maschine,
    • 5 eine perspektivische Ansicht eines Details der zweiten erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
  • 1 und 2 zeigen unterschiedliche Ansichten einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 10. Die elektrische Maschine 10 verfügt über ein Gehäuse 11, einen Stator 12 sowie über einen Rotor 13. Der Stator 12 wird auch als Ständer und der Rotor 13 auch als Läufer bezeichnet.
  • Der Rotor 13 ist über Lager 14 drehbar im Gehäuse 11 gelagert. So zeigt 2 eine Rotorwelle 15, die über die Lager 14 im Gehäuse 11 drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle 15 trägt ein Rotorblechpaket 16.
  • Der Stator 12 verfügt über ein Statorblechpaket 17. In das Statorblechpaket 17 sind Nuten 18 eingebracht, wobei in den Nuten 18 des Statorblechpakets 17 Statorwicklungen 19 angeordnet sind. Die Statorwicklungen 19 ragen an axialen Enden des Statorblechpakets 12 aus dem Statorblechpaket 12 heraus und bilden dort Wickelköpfe 20 aus.
  • Die Nuten 18 des Statorblechpakets 12 sind von Kühlmittel durchströmt, sodass die in den Nuten 18 aufgenommenen Statorwicklungen 19 direkt von Kühlmittel umströmt sind. Auch die Wickelköpfe 20 sind von Kühlmittel direkt umströmt. In 2 sind ein Kühlmittelzulauf 21 und ein Kühlmittelablauf 22 des Gehäuses 11 gezeigt, über welche einerseits Kühlmittel zur Kühlung des Stators 12 zugeführt und anschließend wieder abgeführt werden kann.
  • Zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Nuten 18 des Statorblechpakets 17 bildet das Statorblechpaket 17 Zähne 23 aus. Zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung benachbarten Zähnen 23 ist eine Nut 18 zur Aufnahme der von Kühlmittel direkt umströmbaren Statorwicklungen 19 ausgebildet.
  • Zwischen dem Stator 12 und dem Rotor 13 der elektrischen Maschine 10, nämlich zwischen dem Statorblechpaket 12 und dem Rotorblechpaket 16, ist ein Ringspalt 24 ausgebildet. In dem Ringspalt 24 ist ein Zahnkopfring 25 angeordnet.
  • Der Zahnkopfring 25 verfügt über mehrere in Umfangsrichtung desselben nebeneinander angeordneten Zahnköpfe 26, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung voneinander beabstandeten Zahnköpfen 26 des Zahnkopfrings 25 jeweils eine Ausnehmung 27 des Zahnkopfrings 25 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Im Bereich dieser Ausnehmungen 27 sind die Zahnköpfe 26 durch Stege 28 miteinander verbunden.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 27 des Zahnkopfrings 25 radial außen in Richtung auf das Statorblechpaket 17 hin offen. Die Stege 28 desselben, welche die Zahnköpfe 26 verbinden, sind dann radial innen positioniert. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass die Aussparungen 27 des Zahnkopfrings 25 radial innen zum Rotorblechpaket 16 hin offen ausgebildet sind, in diesem Fall wären dann die Stege 28 zur Verbindung der Zahnköpfe 26 radial außen angeordnet.
  • In dem Ringspalt 24 ist nicht nur der Zahnkopfring 25 angeordnet, sondern vielmehr auch ein Wandungselement 29. Dieses Wandungselement 29 ist zwischen dem Zahnkopfring 25 und dem Statorblechpaket 17 des Stators 12 angeordnet und vorzugsweise hülsenartig in Form eines Liners oder auch Spaltrohrs ausgebildet. Das Wandungselement 29 dichtet den Stator 12 gegenüber dem Rotor 13 ab und stellt sicher, dass ausgehend vom Stator 12 über den Ringspalt 24 und über den Zahnkopfring 25 kein Kühlmittel in Richtung auf den Rotor 13 gelangt. Das Wandungselement 29 dichtet demnach den Rotor 13 gegenüber dem Stator 12 ab, um zu verhindern, dass Kühlmittel in den Bereich des Rotors 13 gelangt.
  • Über den Zahnkopfring 25 kann der magnetische Fluss im Betrieb der elektrischen Maschine 10 optimal geführt werden, um die elektrische Maschine 10 effizient bei hohem Wirkungsgrad zu betreiben. Ferner kann der Zahnkopfring 25 das Wandungselement 29 radial innen stützen und eine unzulässig große Verformung des Wandungselements 29 verhindern. Undichtigkeiten des Wandungselements 29 können so verhindert werden. Insgesamt ist es möglich, eine elektrische Maschine 10 effizient mit hohem Wirkungsgrad zu betreiben.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist über eine Relativbewegung zwischen dem Statorblechpaket 17 und dem Zahnkopfring 25 die Relativposition von Statorblechpaket 17 und Zahnkopfring 25 derart einstellbar, dass in einer ersten Relativposition von Statorblechpaket 17 und Zahnkopfring 25 die Zahnköpfe 26 des Zahnkopfrings 25 radial innen an die Zähne 23 des Statorblechpakets 17 angrenzen, und zwar mit dazwischen positioniertem Wandungselement 29. Diese Relativposition ist in 1 gezeigt. Über eine Relativbewegung zwischen dem Statorblechpaket 17 und dem Zahnkopfring 25 in Umfangsrichtung des Statorblechpakets 17 und damit des Zahnkopfrings 25 kann auch eine zweite Relativposition von Statorblechpaket 17 und Zahnkopfring 25 eingestellt werden, in welcher die Zahnköpfe 26 radial innen an die Nuten 18 des Statorblechpakets 17 und damit an die in den Nuten 18 aufgenommenen Statorwicklungen 19 angrenzen, und zwar mit dazwischen positioniertem Wandungselement 29.
  • Die erste Relativposition von Statorblechpaket 17 und Zahnkopfring 25 ist insbesondere im Volllastbetrieb der elektrischen Maschine 10 von Vorteil, um einen maximalen magnetischen Fluss bereitzustellen, damit die elektrische Maschine letztendlich ein maximales Drehmoment erzeugen kann. Die zweite Relativposition von Statorblechpaket 17 und Zahnkopfring 25 ist insbesondere im Teillastbetrieb von Vorteil, um einen höheren wirksamen Luftspalt einzustellen, hierdurch die Führung des magnetischen Flusses zu reduzieren und im Teillastbetrieb Verluste, insbesondere Eisenverluste, im Stator 12 zu reduzieren. Letztendlich kann eine elektrische Maschine 10 sowohl im Volllastbetrieb als auch im Teillastbetrieb effizient mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden.
  • Im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist das Wandungselement 29 ebenso wie das Statorblechpaket 17 und das Gehäuse 11 feststehend ausgebildet. Der Zahnkopfring 25 kann relativ zum Statorblechpaket 17 und relativ zum Wandungselement 29 in Umfangsrichtung des Zahnkopfrings 25 verdreht werden, um die Relativposition zwischen Zahnkopfring 25 und Statorblechpaket 17 zu verändern. So zeigt 2 Lager 29, über welche der Zahnkopfring 25 im Gehäuse 11 der elektrischen Maschine 10 drehbar gelagert ist.
  • Zur Verdrehung des Zahnkopfrings 25 in Umfangsrichtung desselben dient eine Stelleinrichtung 30. Bei dieser Stelleinrichtung 30 kann es sich um einen Aktuator handeln, welcher den Zahnkopfring 25 sowohl zur Überführung desselben, ausgehend von der ersten Relativposition in die zweite Relativposition als auch umgekehrt zur Überführung derselben aus der zweiten Relativposition in die erste Relativposition aktiv in Umfangsrichtung gegenüber dem Statorblechpaket 12 verdreht.
  • In dem Ausführungsbeispiel der 1 und 2 ist zwischen dem Zahnkopfring 25 und dem Wandungselement 29 ein kleiner Spalt ausgebildet, sodass der Zahnkopfring 25 ohne Kontakt zum Wandungselement 29 frei drehen kann.
  • Sollte jedoch infolge unzulässig hoher Kühlmitteldrücke das Wandungselement 29 einer Verformung unterliegen, so kann der Zahnkopfring 25 das Wandungselement radial innen stützen und vor einer unzulässig großen Verformung schützen.
  • Das Wandungselement 29, welches als Liner oder Spaltrohr ausgebildet sein kann, ist gegenüber dem Gehäuse 11 abgedichtet. So zeigt 2, dass an axialen Enden des Wandungselements 29 zwischen dem Gehäuse 11 und dem Wandungselement 29 Dichtungselemente 31 angeordnet sind.
  • 3, 4 und 5 zeigen Details eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 10, wobei zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden und auf die Ausführungen zum Ausführungsbeispiel der 1 und 2 verwiesen wird. Nachfolgend werden nur solche Details beschrieben, durch die sich die elektrische Maschine 10 der 3 bis 5 von der elektrischen Maschine 10 der 1 und 2 unterscheidet.
  • Während in 1, 2 der Stator 12 feststehend und der Zahnkopfring 25 in Umfangsrichtung drehbar ausgebildet ist, ist im Ausführungsbeispiel der 3 bis 5 vorgesehen, dass der Zahnkopfring 25 feststehend und das Statorblechpaket 17 in Umfangsrichtung relativ zum Statorblechpaket 12 drehbar ist, um die Relativposition zwischen dem Statorblechpaket 17 und dem Zahnkopfring 25 einzustellen. Hierzu ist der Stator 12, nämlich das Statorblechpaket 17, über ein Lager 32 drehbar im Gehäuse 11 der elektrischen Maschine 10 gelagert, wobei die Drehung des Statorblechpakets 12 in Umfangsrichtung desselben wiederum von einer Stellvorrichtung 30 bereitgestellt wird. Im Ausführungsbeispiel der 3, 4 und 5 ist demnach das Wandungselement 29 ebenso wie der Zahnkopfring 25 und das Gehäuse 11 feststehend ausgebildet, das Statorblechpaket 17 ist relativ zum Zahnkopfring 25 und relativ zum Wandungselement 29 in Umfangsrichtung des Statorblechpakets 17 drehbar ausgebildet.
  • In 3 umfasst die Stellvorrichtung 30 als Federelemente 33 ausgebildete Rückstellelemente, die das Statorblechpaket 17 des Stators 12 automatisch in eine Relativposition drücken. Aus dieser Relativposition heraus ist dann das Statorblechpaket 17 in Umfangsrichtung desselben entgegen der Rückstellkraft der Rückstellelemente, insbesondere entgegen der Federkraft der Federelemente, in die jeweils andere Relativposition überführbar.
  • Vorzugsweise drücken die Federelemente 33 das Statorblechpaket 17 in die zweite Relativposition. In dieser zweiten Relativposition grenzen die Zahnköpfe 26 des Zahnkopfrings 25 radial innen an die Nuten 18 bzw. die in den Nuten 18 aufgenommenen Statorwicklungen 19 des Stators 12 an, und zwar mit dazwischen positioniertem Wandungselement 29. Aus dieser zweiten Relativposition heraus ist das Statorblechpaket 17 des Stators 12 entgegen der Federkräfte der Federelemente 33 in die erste Relativposition überführbar, und zwar entweder aktiv über einen Aktuator oder passiv durch Ausnutzen von sich im Betrieb der elektrischen Maschine aufbauenden elektromagnetischen Kräften bzw. von abzustützenden Drehmomenten der elektrischen Maschine 10.
  • So können die Federelemente 33 derart dimensioniert sein, dass dieselben das Statorblechpaket 17 bis zu einem bestimmten Grenzwert automatisch in die zweite Relativposition drücken. Wird das von der elektrischen Maschine bereitgestellte und abzustützende Drehmoment größer als der des bestimmte Grenzwert, so wird das Statorblechpaket 17 entgegen der Federkräfte der Federelemente 33 automatisch in die erste Relativposition überführt. Über Reibungselemente kann für eine Federkennlinie der Federelemente 33 eine Hysterese eingestellt werden, um ein häufiges Hin- und Herüberführen zwischen der ersten Relativposition und der zweiten Relativposition zu vermeiden.
  • Auch im Ausführungsbeispiel der 3, 4 und 5 ist das Wandungselement 29 zwischen dem Zahnkopfring 25 und dem Statorblechpaket 17 im Ringspalt 24 zwischen Statorblechpaket 17 und Rotorblechpaket 16 angeordnet, wobei jedoch im Ausführungsbeispiel der 3, 4 und 5 kein Luftspalt zwischen dem Wandungselement 29 und dem Zahnkopfring 25 erforderlich ist.
  • Vielmehr ist im Ausführungsbeispiel der 3, 4 und 5 vorgesehen, dass das Wandungselement 29 radial außen unmittelbar auf den Zahnkopfring 25 aufgebracht und mit diesem fest verbunden ist. Dabei erstrecken sich, wie insbesondere 3 und 4 entnommen werden kann, Vorsprünge 34 des Wandungselements 29 in die Ausnehmungen bzw. Aussparungen 27 des Zahnkopfrings 25 hinein. Zahnkopfring 25 und Wandungselement 29 bilden so eine integrale Baugruppe aus.
  • Der Zahnkopfring 25 ist vorzugsweise aus einem Blechpaket aus Elektroblechen und demnach aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Das Wandungselement 29 ist aus einem Kunststoff, zum Beispiel aus einem faserverstärkten Kunststoff, gefertigt.
  • Auch im Ausführungsbeispiel der 3, 4 und 5 ist es möglich, dass im Unterschied zum gezeigten Ausführungsbeispiel die Aussparungen 27 des Zahnkopfrings 25 nicht nach radial außen hin offen sind, sondern vielmehr nach radial innen hin. Auch in diesem Fall schließt sich jedoch das Wandungselement 29 radial außen an den Zahnkopfring 25 an.
  • Die erfindungsgemäße elektrische Maschine 10 nutzt eine Direktkühlung der in den Nuten 18 des Statorblechpakets 17 aufgenommenen Statorwicklungen 19 sowie der Wickelköpfe 20, die zu beiden Seiten des Statorblechpakets 17 ausgebildet sind. Wärme kann so von den Statorwicklungen 19 optimal abgeführt werden. Das Wandungselement 29 verhindert, dass das Kühlmittel in den Bereich des Rotors 13 gelangen kann.
  • Zwischen dem Rotor 13 und dem Wandungselement 29, also radial innen angrenzend an das Wandungselement 29, ist der Zahnkopfring 25 positioniert, welcher das Wandungselement 29 vor unzulässig großen Verformungen schützen kann und über welchen der magnetische Fluss im Betrieb der elektrischen Maschine optimal geführt werden kann.
  • Insbesondere kann über eine Veränderung der Relativposition zwischen dem Zahnkopfring 25 und dem Statorblechpaket 17 der magnetische Fluss optimal an den Lastpunkt der elektrischen Maschine 10 angepasst werden, um Verluste zu minimieren und so die Effizienz und damit den Wirkungsgrad der elektrischen Maschine zu steigern.
  • In den gezeigten Ausführungsbeispielen sind in Ausnehmungen des Rotorblechpakets 16 Magnete 35 angeordnet. Bei einer permanenterregten Synchronmaschine handelt es sich bei den Magneten 35 um Permanentmagnete. In den Ausnehmungen des Rotorblechpakets 16 des Rotors 13 können jedoch bei anderen Bauformen auch eine Reluktanz erzeugende Geometrien, Rotorwicklungen oder kurzgeschlossene Käfige aus Kupfer oder Aluminium angeordnet sein.

Claims (10)

  1. Elektrische Maschine (10), mit einem Gehäuse (11), mit einem Rotor (13), der eine Rotorwelle (15) und ein Rotorblechpaket (16) aufweist, mit einem Stator (12), der ein Statorblechpaket (17) aufweist, wobei das Statorblechpaket (17) Nuten (18) aufweist, in welchen von einem Kühlmittel umströmbare Statorwicklungen (19) aufgenommen sind, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Nuten (18) jeweils ein Zahn (23) des Statorblechpakets (17) angeordnet ist, mit einem zwischen dem Rotorblechpaket (16) und dem Statorblechpaket (17) ausgebildeten Ringspalt (24), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ringspalt (24) ein Zahnkopfring (25) angeordnet ist, wobei zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung des Zahnkopfrings (25) nebeneinander angeordneten Zahnköpfen (26) des Zahnkopfrings (25) jeweils eine Aussparung (27) des Zahnkopfrings (25) angeordnet ist, in dem Ringspalt (24) zwischen dem Zahnkopfring (25) und dem Statorblechpaket (17) ein Wandungselement (29) angeordnet ist, wobei das Wandungselement (29) den Stator (12) gegenüber dem Rotor (13) derart abdichtet, dass ausgehend vom Stator (12) über den Ringspalt (24) und den Zahnkopfring (25) kein Kühlmittel in Richtung auf den Rotor (13) gelangt.
  2. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Relativbewegung zwischen dem Statorblechpaket (17) und dem Zahnkopfring (25) die Relativposition von Statorblechpaket (17) und Zahnkopfring (25) derart einstellbar ist, dass in einer ersten Relativposition von Statorblechpaket (17) und Zahnkopfring (25) die Zahnköpfe (26) des Zahnkopfrings (25) radial innen an die Zähne (23) des Statorblechpakets (17) angrenzen, und dass in einer zweiten Relativposition von Statorblechpaket (17) und Zahnkopfring (25) die Zahnköpfe (26) radial innen an die Nuten (18) des Statorblechpakets (17) angrenzen, jeweils mit dazwischen positioniertem Wandungselement (29).
  3. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Stellvorrichtung (30), die ausgebildet ist, um das Statorblechpaket (17) oder den Zahnkopfring (25) von der ersten Relativposition in die zweite Relativposition und von der zweiten Relativposition in die erste Relativposition zu überführen.
  4. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungselement (29) ebenso wie das Statorblechpaket (17) und das Gehäuse (11) feststehend ausgebildet ist, der Zahnkopfring (25) relativ zum Statorblechpaket (17) und relativ zum Wandungselement (29) in Umfangsrichtung des Zahnkopfrings (25) drehbar ausgebildet ist,
  5. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungselement (29) ebenso wie der Zahnkopfring (25) und das Gehäuse (11) feststehend ausgebildet ist das Statorblechpaket (17) relativ zum Zahnkopfring (25) und relativ zum Wandungselement (29) in Umfangsrichtung des Statorblechpakets (17) drehbar ausgebildet ist.
  6. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungselement (29) radial außen auf den Zahnkopfring (25) aufgebracht und mit diesem fest verbunden ist.
  7. Elektrische Maschine (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparungen (27) des Zahnkopfrings (25) nach radial außen zum Statorblechpaket (17) hin offen sind, und dass sich das Wandungselement (29) mit Vorsprüngen (34) in die Aussparung (27) des Zahnkopfrings (25) hinein erstreckt.
  8. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wandungselement (29) gegenüber dem Gehäuse (11) abgedichtet ist.
  9. Elektrische Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen axialen Enden des Wandungselements (29), mit welchen dasselbe gegenüber axialen Enden des Statorblechpakets (17) vorsteht, und dem Gehäuse (11) Dichtungselemente (31) angeordnet sind.
  10. Hydrid-Fahrzeug oder Elektro-Fahrzeug, mit einer als Antriebsaggerat dienenden elektrischen Maschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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