WO2013139511A2 - Elektromaschine mit pcm zum abfangen von temperaturspitzen - Google Patents

Abstract

Es wird eine Elektromaschine (1 ) für Kraftfahrzeuge vorgestellt. Die Elektromaschine (1 ) weist einen Rotor (3) und einen Stator (5) auf. Am Rotor (3) und/oder am Stator (5) ist ein Phasenwechselmaterial angeordnet. Das Phasenwechselmaterial ein dabei ein Alditol (7).

Description

Beschreibung

Elektromaschine mit PCM zum Abfangen von Temperaturspitzen

Stand der Technik

Elektromaschinen, wie z.B. Elektromotoren von Kraftfahrzeugen, erwärmen sich im Betrieb und müssen ausreichend gekühlt werden. Hierzu wird oft eine Lüftung oder eine Wasserkühlung eingesetzt.

In manchen Anwendungsbereichen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, kann eine reine Luftkühlung nicht ausreichend sein. Eine Wasserkühlung kann effizienter jedoch auch kostenintensiver sein. Andererseits kann eine Kühlung bei bestimmten Anwendungen der Elektromaschine nur zeitweise benötigt werden.

Offenbarung der Erfindung

Es kann daher ein Bedarf an einer verbesserten effizienten Kühlungsmöglichkeit für Elektromaschinen bei Kraftfahrzeugen bestehen.

Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Elektromaschine, insbesondere eine Elektromaschine für Kraftfahrzeuge vorgestellt, die einen Rotor, einen Stator und ein Phasenwechselmaterial aufweist. Das

Phasenwechselmaterial ist dabei ein Alditol, das am Rotor und/oder am Stator angeordnet ist. Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf,

Temperaturspitzen an Elektromaschinen dadurch abzufangen, dass die

Schmelzenthalpie einer reversiblen thermodynamischen Zustandsänderung eines Speichermediums, nämlich Alditol, zur Speicherung thermischer Energie ausgenutzt wird.

Durch Einbringen des Phasenwechselmaterials direkt in die Elektromaschine können Temperaturspitzen, die z.B. beim Beschleunigen eines Kraftfahrzeugs in der Elektromaschine entstehen, durch das Phasenwechselmaterial abgefangen werden. Alditol ist dabei als Phasenwechselmaterial besonders gut für

Elektromaschinen in Kraftfahrzeugen geeignet, da es eine optimale

Schmelztemperatur bei hoher Schmelzenthalpie aufweist. Beispielsweise kann die Schmelztemperatur des Alditols nahe, jedoch unterhalb der zulässigen Grenztemperatur von Bauteilen der Elektromaschine für Kraftfahrzeuge liegen.

Gleichzeitig ist die Schmelzenthalpie des Alditols, verglichen mit anderen

Phasenwechselmaterialien, relativ hoch.

Durch die Verwendung von Alditol als Phasenwechselmaterial in

Elektromaschinen können vorgegebene Temperaturgrenzen innerhalb der

Elektromaschine kostengünstig eingehalten werden. Dies trägt zur Erhaltung der Festigkeit und Lebensdauer der Elektromaschine erheblich bei. Ferner kann die Leistungsdichte hinsichtlich Abwärme und Baugröße einer Elektromaschine mit Hilfe von Alditol maximiert werden. Bauraum und Gewicht der Elektromaschine können hierbei reduziert werden. Des Weiteren kann durch die Verwendung von

Alditol als Phasenwechselmaterial die Dauer einer maximal zulässigen Last, d.h. maximaler Abwärmeerzeugung verlängert werden. Dies kann beispielsweise von besonderer Wichtigkeit bei Elektrofahrzeugen sein, bei denen die

Elektromaschine im Gegensatz zu einem Hybridfahrzeug nicht wegen

Überhitzungsgefahr abgeregelt werden darf.

Des Weiteren kann durch die Verwendung von Alditol als Phasenwechselmaterial auf aufwendige bauliche Maßnahmen zur Reduzierung thermischer Widerstände im Inneren der Elektromaschine verzichtet werden. Ferner kann eine

kostengünstige Luftkühlung ausreichend zum optimalen Kühlen sein, wenn zur

Kühlung zusätzlich Alditol als Phasenwechselmaterial eingesetzt wird. Die Elektromaschine kann dabei z.B. ein Elektromotor oder ein Elektrogenerator sein. Sie kann bei Fahrzeugen, insbesondere bei Kraftfahrzeugen wie z.B. Pkws oder LKWs verwendet werden. Alternativ kann die Elektromaschine als

Industriemotor eingesetzt werden. Die Elektromaschine kann als Synchron- oder als Asynchronmaschine ausgeführt sein und weist einen Rotor und einen Stator auf. Der Rotor kann im Stator drehbar gelagert sein. Alternativ kann der Rotor um den Stator drehbar gelagert sein.

Das Phasenwechselmaterial, auch als PCM (engl. Phase Change Material) bezeichnet, dient zum Speichern thermischer Energie. Die latente

Schmelzwärme, Lösungswärme oder Absorptionswärme des

Phasenwechselmaterials ist erheblich größer als die Wärme, die das

Phasenwechselmaterial aufgrund seiner normalen spezifischen Wärmekapazität speichern kann. Das Phasenwechselmaterial und insbesondere das Alditol kann somit große Mengen thermischer Energie bei einer fast konstanten Temperatur aufnehmen, sobald es eine Temperatur erreicht, bei der sich der Phasenzustand des Materials ändert. Dabei nimmt das Phasenwechselmaterial so lange thermische Energie ohne eine wesentliche Temperaturänderung auf, bis das komplette Phasenwechselmaterial beispielsweise von der festen in die flüssige Phase übergegangen ist. Wenn die Umgebungstemperatur des verflüssigten Phasenwechselmaterials abfällt, geht das Phasenwechselmaterial in die feste Phase über und gibt die gespeicherte Wärme wieder an die Umgebung ab. Die Phasenübergänge des Phasenwechselmaterials und insbesondere des

Alditols beispielsweise von fest zu flüssig, d.h. Erstarren und Schmelzen, sind reversibel. Hierdurch kann wiederholt in einem kleinen durch die

Schmelztemperatur des Alditols festgelegten Temperaturbereich viel

Wärmeenergie in relativ wenig Masse gespeichert werden. Beispielsweise kann bei einer Schmelzenthalpie von ca. 250 kJ/kg in 0,5 kg Alditol für 40 Sekunden eine Abwärme von 3 kW gespeichert werden. Dabei kann an den

entsprechenden Stellen der Elektromaschine gemäß der zu erwartenden Dauer einer Spitzenlast die passende Menge Alditol verwendet werden.

Das als Phasenwechselmaterial verwendete Alditol kann auch als Zuckeralkohol bezeichnet werden und ist ein nicht zyklisches Polyol, das sich beispielsweise strukturell als ein Reduktionsprodukt eines Kohlenhydrats ableiten lässt. Alditole können dabei die folgende Strukturformel aufweisen:

Insbesondere können folgende Alditole zum Einsatz kommen: Mannit, Isomalt, Lactit, Sorbit, Xylit, Threit, Erythrit, Glyzerin und Arabit. Erythrit kann auch als Erythritol bezeichnet werden und weist die folgende Strukturformel auf:

Unter organischen Substanzen und insbesondere unter Zuckeralkoholen hat Erythritol die höchste Speicherdichte (J/m³) und eine für Elektromaschinen geeignete Schmelztemperatur von z.B. ca. 120°C. Erythritol ist dabei besonders gut für Elektromaschinen geeignet, da die Schmelztemperatur von Erythritol unterhalb der maximalen Grenztemperatur von Baukomponenten der

Elektromaschine liegt. Beispielsweise liegt die Schmelztemperatur von Erythritol unter einer Grenztemperatur von 140°C am Statoreinpass bzw. am Wickelkopf. Gleichzeitig ist die Schmelztemperatur hoch genug, um bei minimalem

Materialeinsatz nur bei maximal auftretender Abwärme aufgeschmolzen zu werden. Ferner ist die spezifische Speicherkapazität von Erythritol optimal für Elektromaschinen in Kraftfahrzeugen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die

Elektromaschine mindestens einen Bereich höchster Temperatur auf. Das Phasenwechselmaterial steht dabei mit dem Bereich höchster Temperatur in direktem thermischem Kontakt. Ein Bereich höchster Temperatur, auch als hot spot bezeichnet, kann z.B. eine Stelle bzw. ein Bauteil der Elektromaschine sein, an der höhere Temperaturwerte auftreten können als an anderen Stellen bzw. Bauteilen der Elektromaschine. Z.B. können diese Bereiche Wicklungen oder Wicklungsträger bzw. Läufermagnete sein. Das Phasenwechselmaterial steht in direktem thermischem Kontakt mit diesen Bereichen, d.h. es ist ortsnah bzw. unmittelbar an den Bereichen höchster Temperatur aufgebracht.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Bereich höchster Temperatur mindestens ein Bereich aus der folgenden Gruppe: eine elektrische Wicklung des Stators oder eine elektrische Wicklung des Rotors, ein Dauermagnet der Elektromaschine oder ein Läuferkäfig.

Dabei kann der Stator ein Blechpaket mit Nuten aufweisen, an denen

Wicklungen vorgesehen sind. Die Wicklungen können dabei zu einzelnen Wickelköpfen zusammengefasst sein. Das Alditol kann direkt an den Wicklungen aufgebracht sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Alditol an einem

Dauermagneten am Stator bzw. am Rotor angeordnet sein. Weiterhin kann das Alditol alternativ oder zusätzlich an einem Läuferkäfig direkt aufgebracht sein, wenn die Elektromaschine als Asynchronmaschine ausgeführt ist.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das

Phasenwechselmaterial zwischen einem Wickelkopf des Stators und einem Statorgehäuse eingebracht. Dabei kann das Phasenwechselmaterial in direktem thermischem Kontakt mit dem Wickelkopf und mit dem Statorgehäuse stehen. Die einzelnen Wicklungen können beispielsweise Kupfer aufweisen und, wie oben erwähnt, in Nuten eines Blechpakets angeordnet sein. Dabei können einzelne Wicklungen zu Wickelköpfen zusammengefasst sein. Das

Statorgehäuse kann beispielsweise einem Gehäuse der Elektromaschine entsprechen und z.B. Aluminium aufweisen. Durch das Einbringen des

Phasenwechsel materials zwischen dem Wickelkopf des Stators und dem Statorgehäuse kann zusätzlich zur Speicherung von thermischer Energie auch eine Anbindung des Wickelkopfvergusses an das Gehäuse zur Wärmeabführung gewährleistet werden. Das heißt, der Wickelkopf des Stators wird mittels des Phasenwechselmaterials thermisch an das gut wärmeleitfähige Gehäuse angebunden, so dass die Wärme vom Wickelkopf über das Gehäuse abgeführt werden kann.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das

Phasenwechselmaterial an bzw. in eine Axialbohrung im Rotor der

Elektromaschine eingebracht. Beispielsweise können hierzu am Rotor bereits aus Gewichtsgründen vorgesehene Axialbohrungen verwendet werden. Das Phasenwechselmaterial kann in die Axialbohrungen gefüllt werden und anschließend mit einem Verschlussmaterial verschlossen werden. Dabei kann das Verschlussmaterial ein elektrisch nicht leitfähiges Material mit einem höheren Schmelzpunkt bzw. einer höheren Schmelztemperatur als das Alditol sein.

Beispielsweise kann hierfür Kunststoff verwendet werden. Durch das

Verschlussmaterial kann ein Auslaufen des geschmolzenen

Phasenwechselmaterials verhindert werden.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die

Elektromaschine ferner ein Kapselmaterial auf. Das Kapselmaterial ist dabei elektrisch isolierend und weist eine höhere Schmelztemperatur als das

Phasenmaterial, insbesondere als das Alditol auf. Das Phasenwechselmaterial ist dabei vom Kapselmaterial umgeben. Das Kapselmaterial kann dabei beispielsweise ein Kunststoff sein, in den das Phasenwechselmaterial eingefüllt ist. Auf diese Weise können Patronen bereitgestellt werden, die ein Auslaufen des Phasenwechselmaterials in der flüssigen Phase verhindern.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist am

Phasenwechselmaterial mindestens ein Dehnelement vorgesehen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Dehnelement ein Gas auf. Das Dehnelement ist dabei ausgeführt, durch eine thermische

Ausdehnung des Phasenwechselmaterials komprimiert zu werden. Das

Dehnelement kann beispielsweise ein schwammartiges Element direkt am Phasenwechselmaterial sein. Ferner kann das Dehnelement einem Luftanteil im abgekapselten Phasenmaterial entsprechen. Beispielsweise kann in den durch das Verschlussmaterial verschlossenen Axialbohrungen ein gewisser Luft- bzw. Gasanteil enthalten sein, so dass sich das Phasenwechselmaterial beim

Phasenwechsel ausdehnen und zusammenziehen kann. Ferner kann in den oben beschriebenen Patronen ebenfalls ein Gas- bzw. Luftanteil vorgesehen sein.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen Elektromaschine vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bereitstellen eines Stators und eines Rotors und Einbringen eines Alditols zur Aufnahme thermischer Energie in die

Elektromaschine direkt an den Rotor und/oder direkt an den Stator.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung von Alditol zur Aufnahme von thermischer Energie in einer Elektromaschine eines

Kraftfahrzeugs vorgestellt.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem

Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter

Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.

Fig. 1 zeigt die Schmelztemperatur und die Schmelzenthalpie unterschiedlicher Wärmespeicher-Substanzen

Fig. 2 zeigt die Schmelztemperatur und die Speicherdichte unterschiedlicher organischer Substanzen

Fig. 3 zeigt eine Bewertung unterschiedlicher Wärmespeicher-Substanzen bezüglich einer Anwendung in Kraftfahrzeugen

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch eine Elektromaschine gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt einer plastischen Darstellung einer

Elektromaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 6A zeigt einen Querschnitt durch die in Fig. 5 dargestellte Elektromaschine parallel zu einer Ebene des Rotors

Fig. 6B zeigt einen Querschnitt durch eine Patrone mit Alditol gemäß einem

Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 7A, 7B zeigen einen Vergleich der Temperatur elektrischer Wicklungen über einen Fahrzyklus, betrachtet mit und ohne den Einsatz von Alditol Alle Figuren sind lediglich schematische Darstellungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen bzw. ihrer Bestandteile gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in den Figuren nicht maßstabsgetreu wiedergegeben. In den verschiedenen Figuren sind sich entsprechende Elemente mit den gleichen Referenznummern versehen.

In Fig. 1 ist auf der X-Achse die Schmelztemperatur in °C von unterschiedlichen Wärmespeichersubstanzen aufgetragen. Auf der Y-Achse ist eine

Schmelzenthalpie der Wärmespeichersubstanzen in kJ/mol aufgetragen.

Aus der grafischen Darstellung geht sowohl ein Temperaturbereich als auch ein Schmelzenthalpiebereich für die folgenden Wärmespeichersubstanzen hervor: Gashydrate A, wässrige Salzlösungen B, Wasser C, Fettsäuren D, Paraffine E, Salzhydrate F, Zuckeralkohole G, Nitrate H, Hydroxide J, Chloride K, Karbonate L und Fluoride M. Die Schmelztemperatur der bei der erfindungsgemäßen Elektromaschine verwendeten Zuckeralkohole bzw. Alditole liegt im Bereich von ca. 50 bis 200°C. Die Schmelzenthalpie der Zuckeralkohole liegt in einem Bereich von ca. 250 bis 450 kJ/mol. Damit liegt die Schmelztemperatur im Bereich der maximalen Temperatur von Bauteilen der Elektromaschine. Ferner können die Alditole 7 bei einer relativ kleinen Masse eine hohe Energie aufnehmen. Andere Wärmespeicher wie z.B. Chloride K oder Karbonate L sind für einen Einsatz in Elektromaschinen nicht geeignet, da beispielsweise ihre Schmelztemperatur wesentlich höher ist als die maximale Temperatur von Komponenten der Elektromaschine.

In Fig. 2 ist auf der X-Achse die Speicherdichte in MJ/m³ der jeweiligen

Wärmespeichersubstanz aufgetragen. Auf der Y-Achse ist die

Schmelztemperatur in °C aufgetragen. Dabei sind in Fig. 2 organische

Wärmespeichersubstanzen dargestellt.

Die in Fig. 2 dargestellten Wärmespeichersubstanzen sind organische

Substanzen. Dabei sind verschiedene Polyglykole a, Dimethylsulfoxid (DMS) b, verschiedene Paraffine c, Biphenyl d, Naphtalen e, Wasser und Wasser- Ethylenglygol-Mischungen f und Erythrit g dargestellt. Unter den gezeigten organischen Substanzen hat Erythrit die höchste Speicherdichte bei einer geeigneten Schmelztemperatur von ca. 120°C. Die Schmelztemperatur von Erythrit ist dabei für Elektromaschinen geeignet, bei denen die Grenztemperatur der Bauelemente beispielsweise am Statoreinpass bei ca. 140°C liegt.

Gleichzeitig ist die Schmelztemperatur von Erythrol hoch genug, um zugunsten minimalen Materialeinsatzes nur bei maximal auftretender Abwärme

aufgeschmolzen zu werden. Dies ist vorteilhaft, da beispielsweise Stator und

Rotor der Elektromaschine im Regelbetrieb, d.h. beispielsweise bei typischem Fahrbetrieb nicht ständig an ihre Grenztemperatur kommen. Es gibt immer wieder Abkühlungsphasen bei niedrigerer Last. Mit Hilfe von Phasenwechselmaterial wird die unter höchster Last erzeugte

Abwärme im Phasenwechselmaterial insbesondere im Alditol und vorzugsweise in Erythrit durch dessen Aufschmelzen gespeichert und in den Phasen niedriger Last durch dessen Erstarrung abgegeben. Dadurch wird in einer Phase höherer Last ab Erreichen der Schmelztemperatur des Phasenwechselmaterials ein weiterer Temperaturanstieg unterdrückt. Die Elektromaschine ist somit unter höheren Lasten betriebssicher, insbesondere in Bezug auf Festigkeit und Lebensdauer, so dass hohe Leistungsdichten ohne weitere Maßnahmen ermöglicht werden. In Fig. 3 sind unterschiedliche Eigenschaften von verschiedenen

Wärmespeichersubstanzen bezüglich einer Anwendung in Kraftfahrzeugen gegenübergestellt. In der ersten Spalte sind dabei die Beurteilungen von Wasser zusammengefasst. Die zweite, dritte und vierte Spalte zeigen die Eignung von Salzhydraten für die Verwendung in Kraftfahrzeugen. Dabei zeigen die zweite Spalte Natriumacetat-Trihydrat, die dritte Spalte Magnesiumnitrat-Hexahydrat und die vierte Spalte Magnesiumchlorid-Hexahydrat. In der fünften Spalte ist die Eignung einer eutektischen Mischung von Salz und Salzhydrat gezeigt. Dabei wurden 14 % LiN0₃ mit 86 % Mg (N0₃)₂ und 6 H₂0 verwendet. Die sechste Spalte zeigt die organische Substanz Erythrit, die erfindungsgemäß in

Elektromaschinen vorteilhaft verwendet werden kann. Die siebte und die achte

Spalten zeigen kommerzielle Phasenwechselmaterialien. Dabei ist in der siebten Spalte GR80 und in der achten Spalte RT82 gezeigt. In der ersten Reihe sind die verschiedenen Phasenwechselmaterialien hinsichtlich ihrer spezifischen

Wärmekapazität bewertet. In der zweiten Reihe ist die jeweilige Zyklenstabilität bzw. Servicefreiheit des jeweiligen Phasenwechselmaterials beurteilt. Die dritte

Reihe stellt dabei die Toxizität bzw. Umweltverträglichkeit und Sicherheit des jeweiligen Materials gegenüber. Dabei deutet ein Plus eine besonders gute Eignung für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, eine Null eine neutrale Eignung und ein Minus eine schlechte Eignung für den Einsatz in Kraftfahrzeugen. Wie aus der Auswertung in Fig. 3 hervorgeht, ist Erythrit hinsichtlich aller drei

aufgezeigten Kriterien am besten für den Einsatz in Kraftfahrzeugen geeignet.

In den Fig. 4 bis 6 sind unterschiedliche Ausschnitte von Elektromaschinen 1 gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt. Die in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Elektromaschinen 1 sind als permanent erregte Synchronmaschinen (PSM) mit Permanentmagneten bzw. Dauermagneten 13 ausgeführt. Eine Elektromaschine 1 kann auch als Asynchronmaschine mit einem in den Figuren nicht gezeigten Läuferkäfig ausgeführt sein.

Die Elektromaschine 1 weist dabei einen Rotor 3 und einen Stator 5 auf. Dabei ist die Elektromaschine 1 bzw. der Stator 5 von einem Statorgehäuse 19 umgeben. Zwischen Stator 5 und Rotor 3 ist ein Luftspalt 27 vorgesehen. Der Rotor 3 ist ferner mit einer Welle 33 verbunden, die an einem Kugellager 31 angeordnet ist. An der Elektromaschine 1 ist Phasenwechselmaterial,

insbesondere Alditol 7 vorgesehen. Die Anordnung des Alditols 7 an der

Elektromaschine 1 ist lediglich schematisch dargestellt. Das Alditol 7, welches bevorzugterweise Erythrit ist, ist dabei an Bereichen 9 höchster Temperatur vorgesehen. Diese Bereiche 9 sind z.B. Dauermagneten 13 am Rotor 3, wie beispielsweise in Fig. 5 zu sehen. Ferner können diese Bereiche elektrischen Wicklungen bzw. einem Statorwickel köpf 17 entsprechen. Beispielsweise kann der Statorwickelkopf 17 von einem Ring aus Alditol 7 umschlossen sein. Hierfür kann ca. 0,5 kg Alditol verwendet werden. Ferner kann ein Bereich höchster Temperatur einem Läuferkäfig entsprechen, der in den Figuren nicht gezeigt ist. Das Alditol 7 ist dabei beispielsweise zwischen dem Wickelkopf 17 und dem Statorgehäuse 19 eingebracht. Ferner kann das Alditol 7 direkt auf die

Dauermagneten 13 aufgetragen sein. Am Rotor 3 sind Axialbohrungen 21 vorgesehen, die sich auch in einer am Rotor 3 angeordneten Wuchtscheibe 29 fortsetzen. Das Alditol 7 kann direkt in diese Axialbohrungen 21 eingefügt sein.

Fig. 6B zeigt einen Querschnitt durch eine Patrone bzw. eine Kapsel mit Alditol 7, die z.B. in den in Fig. 5 und 6A dargestellten Axialbohrungen 21 angeordnet werden kann. Die die Patrone bzw. eine Hülle der Patrone weist ein Kapselmaterial 23 auf, welches elektrisch isolierend ist und eine höhere

Schmelztemperatur als das Alditol 7 aufweist. Dieses Kapselmaterial 23 verhindert ein Herausfließen des Alditols 7 im flüssigen Zustand aus der

Axialbohrung 21. Am Alditol 7, beispielsweise zwischen dem Alditol 7 und dem Kapselmaterial 23, ist ein Dehnelement 25 vorgesehen. Das Dehnelement kann beispielsweise ein Luftanteil im abgekapselten Alditol 7 sein. Dies ermöglicht ein Ausdehnen und Zusammenziehen des Alditols 7 beim Schmelzen und Erstarren. Ferner kann das Kapselmaterial 23 einen in Fig. 6B durch einen Pfeil gekennzeichneten elastischen Dehnbereich aufweisen, der durch das Alditol gedehnt werden kann.

Fig. 7A und 7B zeigen Temperaturverläufe am Wickelkopf 17 bzw. am

Statoreinpass über einen Fahrzyklus von 1800 Sekunden. Auf der X-Achse ist dabei die Zeit in Sekunden und auf der Y-Achse eine Temperatur in K aufgetragen. Fig. 7A zeigt dabei den Temperaturverlauf am Statoreinpass ohne die Verwendung von Alditol 7 als Phasenwechselmaterial in der Elektromaschine 1. Fig. 7B zeigt den Temperaturverlauf am Statoreinpass mit Verwendung von Alditol 7. Wie in Fig. 7A ersichtlich, gibt es nach einer Fahrzeit von etwa 800 Sekunden eine Temperaturspitze, beispielsweise durch einen

Beschleunigungsvorgang. Fig. 7B zeigt, dass bei Verwendung von Alditol 7 beispielsweise zwischen Statorgehäuse 19 und Wickelkopf 17 die

Temperaturspitze durch Aufschmelzen des Alditols 7 abgefangen wird und sich nur als Plateau darstellt. Der Pfeil in Fig. 7B markiert einen Zeitpunkt, an dem das Alditol 7 komplett aufgeschmolzen ist.

Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie„aufweisend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims

Ansprüche

1 . Elektromaschine (1 ), die Elektromaschine (1 ) aufweisend

einen Rotor (3);

einen Stator (5); und

ein Phasenwechselmaterial, das am Rotor (3) und/oder am Stator (5) angeordnet ist;

dadurch gekennzeichnet, dass

das Phasenwechselmaterial ein Alditol (7) ist.

2. Elektromaschine (1 ) gemäß Anspruch 1 ,

wobei das Alditol (7) Erythrit ist.

3. Elektromaschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2,

wobei die Elektromaschine (1 ) einen Bereich (9) höchster Temperatur aufweist;

wobei das Alditol (7) mit dem Bereich (9) höchster Temperatur in direktem thermischem Kontakt steht.

4. Elektromaschine (1 ) gemäß Anspruch 3,

wobei der Bereich (9) höchster Temperatur aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: elektrische Wicklungen (1 1 ) des Stators (5) oder des Rotors (3), ein Dauermagnet (13) der Elektromaschine (1 ) oder ein Läuferkäfig.

5. Elektromaschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,

wobei das Alditol (7) zwischen einem Wickelkopf (17) des Stators (5) und einem Statorgehäuse (19) eingebracht ist.

6. Elektromaschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei das Alditol (7) in einer Axialbohrung (21 ) am Rotor (3) eingebracht ist.

7. Elektromaschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend ein Kapselmaterial (23);

wobei das Kapselmaterial (23) elektrisch isolierend ist und eine höhere

Schmelztemperatur als das Alditol (7) aufweist;

wobei das Alditol (7) vom Kapselmaterial (23) umgeben ist.

8. Elektromaschine (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,

wobei am Alditol (7) ein Dehnelement (25) vorgesehen ist;

wobei das Dehnelement (25) ausgeführt ist durch eine thermische

Ausdehnung des Alditols (7) komprimiert zu werden.

9. Elektromaschine (1 ) gemäß Anspruch 8,

wobei das Dehnelement (25) ein Gas aufweist.

10. Verfahren zur Herstellung einer Elektromaschine (1 ) gemäß einem der

Ansprüche 1 bis 9, das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte

Bereitstellen eines Stators (5) und eines Rotors (3);

das Verfahren gekennzeichnet dadurch, dass es ferner den folgenden Schritt aufweist

Einbringen eines Alditols (7) zur Aufnahme thermischer Energie in die Elektromaschine (1 ).

1 1 . Verwendung von Alditol (7) in einer Elektromaschine (1 ) eines

Kraftfahrzeugs.