WO2018108357A1 - Machine component, in particular rotor or stator, of an electrical machine - Google Patents

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WO2018108357A1 PCT/EP2017/076582 EP2017076582W WO2018108357A1 WO 2018108357 A1 WO2018108357 A1 WO 2018108357A1 EP 2017076582 W EP2017076582 W EP 2017076582W WO 2018108357 A1 WO2018108357 A1 WO 2018108357A1
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    • H02K3/34—Windings characterised by the shape, form or construction of the insulation between conductors or between conductor and core, e.g. slot insulation

Definitions

  • Machine component in particular rotor or stator, of an electric machine.
  • the invention is based on a machine component according to the preamble of the main claim.
  • a stator of an electric machine with teeth, on each of which an electrical single-tooth winding is provided.
  • a carrier element is provided, which is designed as a coil winding body.
  • the electrical machine is controlled by an external power electronics, which converts a DC voltage into AC voltages with a certain frequency and amplitude and feeds them into the corresponding single-tooth windings.
  • an external power electronics which converts a DC voltage into AC voltages with a certain frequency and amplitude and feeds them into the corresponding single-tooth windings.
  • a rotating magnetic field is generated in a known manner, which drives the rotor of the electric machine.
  • the machine component according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the power electronics integrated directly into the machine component and is arranged in the magnetically active part of the electric machine. This reduces the manufacturing cost of the electric machine and increases the efficiency of the electric machine.
  • a simple Polumscnies can be realized in this way, so that the electric machine additionally take over the function of a transmission and a conventional transmission can be omitted.
  • DC link capacitors of the power electronics can be made substantially smaller in terms of their capacity by offset clocking the phases of the electrical machine, so that the manufacturing costs are further reduced.
  • the long leads from the external power electronics to the electrical ones Windings are shortened, so that the electromagnetic compatibility is improved.
  • Carrier element electronic semiconductors are formed to form a power electronics for powering the at least one electrical winding.
  • the semiconductors form microelectronic components, in particular switching elements, for example power semiconductor switches.
  • the semiconductors provided on the respective tooth can have a
  • the semiconductors comprise carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or a mixture of carbon nanotubes and graphene.
  • the carrier element has in each case two carrier connections for connecting the semiconductor to a DC or AC source, wherein the semiconductors convert the DC voltage or the AC voltage into a specific AC voltage and feed it into the associated electrical winding. In this way, the semiconductors are connected to an electrical power source such that the desired torque is produced.
  • the carrier element made of a semiconductor material, in particular monocrystalline silicon, silicon carbide, gallium arsenide or
  • Indium phosphide is produced. In this way, the semiconductors on the
  • Carrier element are produced.
  • the carrier element thereby serves as a substrate for the electronic components, for example for integrated circuits.
  • the electrical winding is a single-tooth winding, as formed on the support member, extending around the respective tooth around electrical conductor or as to the support member and the respective tooth around wound coil wire is formed.
  • the first alternative has the advantage that the windings are each integrated as individual coils in the carrier element and can be produced together with the semiconductors on the carrier element. This results in space advantages, since the projecting in the axial direction end windings significantly smaller.
  • the second alternative has the advantage that higher current intensities in the windings can be realized in comparison with the conductor tracks.
  • the power electronics formed by the semiconductors are provided for each individual tooth, so that a corresponding alternating voltage can be generated for each electrical single-tooth winding.
  • the electrical conductor tracks for forming the electrical winding are made of carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or of a mixture of carbon nanotubes and graphene. This has the advantage that an increased conductivity of the electrical conductors is achieved in the electrical machine and a lower heat development occurs in the electrical machine, so that less cooling power is required.
  • an external control electronics which controls the semiconductors of the power electronics formed on the carrier element such that a rotating field results in the stator.
  • Fig.l shows in section an electric machine with a stator and a rotor
  • 2 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line II-II in Fig.l and
  • FIG. 3 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line III-III in Fig.l.
  • Fig.l shows in section an electric machine with a stator and a rotor.
  • the invention comprises at least one machine component 1, in particular a rotor 1.1 and / or a stator 1.2, an electric machine 2.
  • the rotor 1.1 of the electric machine 2 is rotatably arranged about an axis of rotation 1.3.
  • the electric machine can be, for example, a permanent-magnet-excited or electrically excited synchronous machine or an asynchronous machine.
  • the machine component 1 has teeth 3 and at least one electrical winding 4. On at least one of the teeth 3, a support member 5 is provided, which encloses its tooth 3 or is provided on one of the side surfaces of the associated tooth 3.
  • FIG. 2 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line II-II in Fig.l.
  • electronic semiconductors 6 are formed on at least one carrier element 5 to form power electronics for supplying power to the at least one electrical winding 4.
  • a carrier element 5 with the semiconductors 6 is provided on each tooth 3 of the machine component 1.
  • the semiconductors 6 form microelectronic
  • the semiconductors 6 may comprise carbon nanotubes, graphene, silicon or molybdenum (IV) sulfide, and be made of one or more of these components.
  • the carrier element 5 is for example from a semiconductor material, in particular monocrystalline silicon, silicon carbide, gallium arsenide or indium phosphide.
  • each two carrier terminals 9 for connecting the semiconductor 6 with a DC or AC power source 10 is provided on the support member 5 .
  • the semiconductors 6 convert the DC voltage or the AC voltage into a specific AC voltage and feed it to one of a
  • the at least one electrical winding 4 may, for example, a
  • windings 4 are each designed as electrical conductors or conductor layers, these can be made of carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or a mixture of carbon nanotubes and graphene. Furthermore, the conductor tracks and the electronic semiconductors 6 in FIG.
  • a plurality of electrical windings 4 may be provided, which are formed as a distributed winding and in each of which a specific AC voltage is fed from the semiconductor 6 according to the invention.
  • a plurality of carrier elements 5 of adjacent teeth 3 are electrically interconnected such that a distributed winding 4 is formed around these adjacent teeth 3 around.
  • 3 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line III-III in Fig.l. 3, some semiconductors 6 are shown on the carrier element 5 in a simplified manner.
  • an electrical insulation 12 may be provided between the support member 5 and the respective tooth 3.
  • the machine component 1 is electrically insulated from the power electronics and the at least one electrical winding 4.
  • Potting compound 7 may be provided, the semiconductor 6 with respect to outer

Abstract

Stators of electrical machines with teeth on each of which an electrical single-tooth winding is provided are already known. A carrier element, which is in the form of a coil former, is provided on each of the teeth of the stator. These electrical machines are actuated by an external power electronics system which converts a DC voltage into AC voltages with a specific frequency and a specific amplitude and feeds said AC voltages into the corresponding single-tooth windings. A rotating magnetic field which drives the rotor of the electrical machine is generated in a known manner by the current which is impressed into the electrical single-tooth windings. In the machine component according to the invention, the manufacturing costs of the electrical machine are reduced and the degree of efficiency of the electrical machine is increased. According to the invention, it is provided that electronic semiconductors (6) are formed on the carrier element (5) for the purpose of forming a power electronics system for supplying power to the at least one electrical winding (4).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Maschinenkomponente, insbesondere Rotor oder Stator, einer elektrischen Maschine Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Maschinenkomponente nach der Gattung des Hauptanspruchs.  Machine component, in particular rotor or stator, of an electric machine. PRIOR ART The invention is based on a machine component according to the preamble of the main claim.
Es ist schon ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt, mit Zähnen, an denen jeweils eine elektrische Einzelzahnwicklung vorgesehen ist. An den Zähnen des Stators ist jeweils ein Trägerelement vorgesehen, das als Spulenwickelkörper ausgebildet ist. Die elektrische Maschine wird von einer externen Leistungselektronik angesteuert, die eine Gleichspannung in Wechselspannungen mit bestimmter Frequenz und bestimmter Amplitude umwandelt und diese in die entsprechenden Einzelzahnwicklungen einspeist. Durch den in die elektrischen Einzelzahnwicklungen eingeprägten Strom wird in bekannter Weise ein rotierendes magnetisches Feld erzeugt, das den Rotor der elektrischen Maschine antreibt.  It is already known a stator of an electric machine, with teeth, on each of which an electrical single-tooth winding is provided. At the teeth of the stator in each case a carrier element is provided, which is designed as a coil winding body. The electrical machine is controlled by an external power electronics, which converts a DC voltage into AC voltages with a certain frequency and amplitude and feeds them into the corresponding single-tooth windings. By impressed in the electrical single-tooth windings current, a rotating magnetic field is generated in a known manner, which drives the rotor of the electric machine.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Die erfindungsgemäße Maschinenkomponente mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Leistungselektronik direkt in die Maschinenkomponente integriert und im magnetisch aktiven Teil der elektrischen Maschine angeordnet ist. Dadurch werden die Herstellungskosten der elektrischen Maschine verringert und wird der Wirkungsgrad der elektrischen Maschine erhöht. Außerdem kann auf diese Weise eine einfache Polumschaltung realisiert werden, so dass die elektrische Maschine zusätzlich die Funktion eines Getriebes übernehmen und ein herkömmliches Getriebe entfallen kann. Außerdem können Zwischenkreiskondensatoren der Leistungselektronik durch versetztes Takten der Phasen der elektrischen Maschine hinsichtlich ihrer Kapazität wesentlich kleiner ausgebildet werden, so dass die Herstellungskosten weiter verringert werden. Die langen Zuleitungen von der externen Leistungselektronik zu den elektrischen Wicklungen werden verkürzt, so dass die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert wird. The machine component according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the power electronics integrated directly into the machine component and is arranged in the magnetically active part of the electric machine. This reduces the manufacturing cost of the electric machine and increases the efficiency of the electric machine. In addition, a simple Polumschaltung can be realized in this way, so that the electric machine additionally take over the function of a transmission and a conventional transmission can be omitted. In addition, DC link capacitors of the power electronics can be made substantially smaller in terms of their capacity by offset clocking the phases of the electrical machine, so that the manufacturing costs are further reduced. The long leads from the external power electronics to the electrical ones Windings are shortened, so that the electromagnetic compatibility is improved.
Diese Vorteile werden erfindungsgemäß erreicht, indem auf zumindest einem  These advantages are inventively achieved by at least one
Trägerelement elektronische Halbleiter zur Bildung einer Leistungselektronik zur Stromversorgung der zumindest einen elektrischen Wicklung ausgebildet sind. Carrier element electronic semiconductors are formed to form a power electronics for powering the at least one electrical winding.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte The measures listed in the dependent claims are advantageous
Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Further developments and improvements specified in the main claim
Maschinenkomponente möglich. Machine component possible.
Besonders vorteilhaft ist, wenn die Halbleiter mikroelektronische Bauelemente, insbesondere Schaltelemente, beispielsweise Leistungshalbleiterschalter, bilden. Auf diese Weise können die am jeweiligen Zahn vorgesehenen Halbleiter eine It is particularly advantageous if the semiconductors form microelectronic components, in particular switching elements, for example power semiconductor switches. In this way, the semiconductors provided on the respective tooth can have a
Leistungselektronik bilden. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel umfassen die Halbleiter Carbon-Nanotubes, Graphen, Silicium, Molybdän(IV)-sulfid oder eine Mischung von Carbon-Nanotubes und Graphen. Dies hat den Vorteil, dass eine erhöhte Leitfähigkeit der elektrischen Leiter in der elektrischen Maschine erreicht wird und eine geringere Wärmeentwicklung in der elektrischen Maschine auftritt, so dass weniger Kühlleistung erforderlich ist. Power electronics form. According to an advantageous embodiment, the semiconductors comprise carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or a mixture of carbon nanotubes and graphene. This has the advantage that an increased conductivity of the electrical conductors is achieved in the electrical machine and a lower heat development occurs in the electrical machine, so that less cooling power is required.
Sehr vorteilhaft ist es, wenn das Trägerelement jeweils zwei Trägeranschlüsse zur Verbindung der Halbleiter mit einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle aufweist, wobei die Halbleiter die Gleichspannung bzw. die Wechselspannung in eine bestimmte Wechselspannung umwandeln und in die zugeordnete elektrische Wicklung einspeisen. Auf diese Weise werden die Halbleiter an eine elektrische Stromquelle derart angeschlossen, dass das gewünschte Drehmoment entsteht. It is very advantageous if the carrier element has in each case two carrier connections for connecting the semiconductor to a DC or AC source, wherein the semiconductors convert the DC voltage or the AC voltage into a specific AC voltage and feed it into the associated electrical winding. In this way, the semiconductors are connected to an electrical power source such that the desired torque is produced.
Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn das Trägerelement aus einem Halbleitermaterial, insbesondere monokristallines Silizium, Siliciumcarbid, Galliumarsenid oder Moreover, it is advantageous if the carrier element made of a semiconductor material, in particular monocrystalline silicon, silicon carbide, gallium arsenide or
Indiumphosphid, hergestellt ist. Auf diese Weise können die Halbleiter auf dem Indium phosphide, is produced. In this way, the semiconductors on the
Trägerelement hergestellt werden. Das Trägerelement dient dadurch als Substrat für die elektronischen Bauelemente, beispielsweise für integrierte Schaltkreise.  Carrier element are produced. The carrier element thereby serves as a substrate for the electronic components, for example for integrated circuits.
Vorteilhaft ist, wenn die elektrische Wicklung eine Einzelzahnwicklung ist, die als auf dem Trägerelement ausgebildete, um den jeweiligen Zahn herum verlaufende elektrische Leiterbahn oder als um das Trägerelement und um den jeweiligen Zahn herum aufgewickelter Spulendraht ausgebildet ist. Die erste Alternative hat den Vorteil, dass die Wicklungen jeweils als Einzelspulen in das Trägerelement integriert sind und zusammen mit den Halbleitern auf dem Trägerelement herstellbar sind. Auf diese Weise ergeben sich Bauraumvorteile, da sich die in axialer Richtung vorstehenden Wickelköpfe deutlich verkleinern. Die zweite Alternative hat den Vorteil, dass gegenüber den Leiterbahnen höhere Stromstärken in den Wicklungen realisierbar sind. Bei einer Einzelzahnwicklung ist die durch die Halbleiter gebildete Leistungselektronik für jeden einzelnen Zahn vorgesehen, so dass für jede elektrische Einzelzahnwicklung eine entsprechende Wechselspannung erzeugbar ist. It is advantageous if the electrical winding is a single-tooth winding, as formed on the support member, extending around the respective tooth around electrical conductor or as to the support member and the respective tooth around wound coil wire is formed. The first alternative has the advantage that the windings are each integrated as individual coils in the carrier element and can be produced together with the semiconductors on the carrier element. This results in space advantages, since the projecting in the axial direction end windings significantly smaller. The second alternative has the advantage that higher current intensities in the windings can be realized in comparison with the conductor tracks. In a single-tooth winding, the power electronics formed by the semiconductors are provided for each individual tooth, so that a corresponding alternating voltage can be generated for each electrical single-tooth winding.
Außerdem vorteilhaft ist, wenn die elektrischen Leiterbahnen zur Bildung der elektrischen Wicklung aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Silicium, Molybdän(IV)-sulfid oder aus einer Mischung von Carbon-Nanotubes und Graphen hergestellt sind. Dies hat den Vorteil, dass eine erhöhte Leitfähigkeit der elektrischen Leiter in der elektrischen Maschine erreicht wird und eine geringere Wärmeentwicklung in der elektrischen Maschine auftritt, so dass weniger Kühlleistung erforderlich ist. It is also advantageous if the electrical conductor tracks for forming the electrical winding are made of carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or of a mixture of carbon nanotubes and graphene. This has the advantage that an increased conductivity of the electrical conductors is achieved in the electrical machine and a lower heat development occurs in the electrical machine, so that less cooling power is required.
Nach einer vorteilhaften alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die elektrische Wicklung eine verteilte Wicklung. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich die elektrische Maschine flexibler an Kundenwünsche anpassen lässt. According to an advantageous alternative embodiment, it is provided that the electrical winding is a distributed winding. In this way it is achieved that the electric machine can be more flexibly adapted to customer requirements.
Des Weiteren vorteilhaft ist, wenn zwischen dem Trägerelement und dem jeweiligen Zahn eine Isolation vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die Maschinenkomponente gegenüber der Leistungselektronik und der zumindest einen elektrischen Wicklung elektrisch isoliert. Furthermore, it is advantageous if an insulation is provided between the carrier element and the respective tooth. In this way, the machine component is electrically isolated from the power electronics and the at least one electrical winding.
Weiterhin vorteilhaft ist, wenn eine externe Steuerelektronik vorgesehen ist, die die Halbleiter der am Trägerelement ausgebildeten Leistungselektronik derart ansteuert, dass sich ein Drehfeld im Stator ergibt. It is also advantageous if an external control electronics is provided, which controls the semiconductors of the power electronics formed on the carrier element such that a rotating field results in the stator.
Zeichnung drawing
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description.
Fig.l zeigt im Schnitt eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor, Fig.2 eine Schnittansicht des Stators nach Fig.l gemäß einem Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.l und Fig.l shows in section an electric machine with a stator and a rotor, 2 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line II-II in Fig.l and
Fig.3 eine Schnittansicht des Stators nach Fig.l gemäß einem Schnitt entlang der Linie III-III in Fig.l.  3 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line III-III in Fig.l.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Fig.l zeigt im Schnitt eine elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor. Die Erfindung umfasst zumindest eine Maschinenkomponente 1, insbesondere einen Rotor 1.1 und/oder einen Stator 1.2, einer elektrischen Maschine 2. Der Rotor 1.1 der elektrischen Maschine 2 ist um eine Drehachse 1.3 drehbar angeordnet. Die elektrische Maschine kann beispielsweise eine permanentmagneterregte oder elektrisch erregte Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine sein. Fig.l shows in section an electric machine with a stator and a rotor. The invention comprises at least one machine component 1, in particular a rotor 1.1 and / or a stator 1.2, an electric machine 2. The rotor 1.1 of the electric machine 2 is rotatably arranged about an axis of rotation 1.3. The electric machine can be, for example, a permanent-magnet-excited or electrically excited synchronous machine or an asynchronous machine.
Die Maschinenkomponente 1 weist Zähne 3 und zumindest eine elektrische Wicklung 4 auf. An zumindest einem der Zähne 3 ist ein Trägerelement 5 vorgesehen, das seinen Zahn 3 umschließt oder an einer der Seitenflächen des zugeordneten Zahns 3 vorgesehen ist. The machine component 1 has teeth 3 and at least one electrical winding 4. On at least one of the teeth 3, a support member 5 is provided, which encloses its tooth 3 or is provided on one of the side surfaces of the associated tooth 3.
Fig.2 zeigt eine Schnittansicht des Stators nach Fig.l gemäß einem Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.l. 2 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line II-II in Fig.l.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf zumindest einem Trägerelement 5 elektronische Halbleiter 6 zur Bildung einer Leistungselektronik zur Stromversorgung der zumindest einen elektrischen Wicklung 4 ausgebildet sind. Das bzw. die According to the invention, it is provided that electronic semiconductors 6 are formed on at least one carrier element 5 to form power electronics for supplying power to the at least one electrical winding 4. The or the
erfindungsgemäßen Trägerelemente 5 sind nach Fig.2 an Zähnen 3 des Stators 1.2 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich können die erfindungsgemäßen Trägerelemente 5 auch an Zähnen 3 des Rotors 1.1 ausgeführt sein. Support elements 5 according to the invention are provided according to FIG. 2 on teeth 3 of the stator 1.2. Alternatively or additionally, the carrier elements 5 according to the invention can also be embodied on teeth 3 of the rotor 1.1.
Beispielsweise ist an jedem Zahn 3 der Maschinenkomponente 1 ein Trägerelement 5 mit den Halbleitern 6 vorgesehen. Die Halbleiter 6 bilden mikroelektronische For example, a carrier element 5 with the semiconductors 6 is provided on each tooth 3 of the machine component 1. The semiconductors 6 form microelectronic
Bauelemente, insbesondere Schaltelemente. Die Halbleiter 6 können Carbon- Nanotubes, Graphen, Silicium oder Molybdän(IV)-sulfid umfassen und aus einer oder mehrerer dieser Komponenten hergestellt sein. Das Trägerelement 5 ist beispielsweise aus einem Halbleitermaterial, insbesondere monokristallines Silizium, Siliciumcarbid, Galliumarsenid oder Indiumphosphid, hergestellt. Components, in particular switching elements. The semiconductors 6 may comprise carbon nanotubes, graphene, silicon or molybdenum (IV) sulfide, and be made of one or more of these components. The carrier element 5 is for example from a semiconductor material, in particular monocrystalline silicon, silicon carbide, gallium arsenide or indium phosphide.
An dem Trägerelement 5 sind jeweils zwei Trägeranschlüsse 9 zur Verbindung der Halbleiter 6 mit einer Gleichstrom- oder Wechselstromquelle 10 vorgesehen. Die Halbleiter 6 wandeln die Gleichspannung bzw. die Wechselspannung in eine bestimmte Wechselspannung um und speisen diese zu einer von einer  On the support member 5 are each two carrier terminals 9 for connecting the semiconductor 6 with a DC or AC power source 10 is provided. The semiconductors 6 convert the DC voltage or the AC voltage into a specific AC voltage and feed it to one of a
Steuerelektronik 14 vorbestimmten Zeit in die zugeordnete elektrische Wicklung 4 ein. Die außerhalb der beiden Maschinenkomponenten 1,1.1,1.2 angeordnete Control electronics 14 predetermined time in the associated electrical winding 4 a. The outside of the two machine components 1,1,1,1.2 arranged
Steuerelektronik 14 steuert also die Halbleiter 6 der jeweiligen Trägerelemente 5 derart an, dass sich in bekannter Weise ein magnetisches Drehfeld im Stator ausbildet. Control electronics 14 thus controls the semiconductors 6 of the respective carrier elements 5 such that a magnetic rotating field is formed in the stator in a known manner.
Die Halbleiter 6 weisen Anschlüsse 6.1 auf, die von elektrischen Verbindungsleitern 11 elektrisch kontaktiert sind. Die elektrischen Verbindungsleiter 11 können aus Carbon- Nanotubes, Graphen, Silicium oder Molybdän(IV)-sulfid hergestellt sein. Dies hat den Vorteil, dass eine erhöhte Leitfähigkeit der elektrischen Leiter in der elektrischen Maschine erreicht wird und eine geringere Wärmeentwicklung in der elektrischen Maschine auftritt, so dass weniger Kühlleistung erforderlich ist. The semiconductors 6 have connections 6.1, which are electrically contacted by electrical connection conductors 11. The electrical connection conductors 11 may be made of carbon nanotubes, graphene, silicon or molybdenum (IV) sulfide. This has the advantage that an increased conductivity of the electrical conductors is achieved in the electrical machine and a lower heat development occurs in the electrical machine, so that less cooling power is required.
Die zumindest eine elektrische Wicklung 4 kann beispielsweise eine The at least one electrical winding 4 may, for example, a
Einzelzahnwicklung sein, die als auf dem Trägerelement 5 ausgebildete, um den jeweiligen Zahn 3 herum verlaufende elektrische Leiterbahn bzw. Leiterschicht oder als um das Trägerelement 5 und um den jeweiligen Zahn 3 herum aufgewickelter Single tooth winding, as formed on the support member 5, extending around the respective tooth 3 around electrical conductor or conductor layer or wound around the support member 5 and the respective tooth 3 around
Spulendraht ausgebildet ist. Nach dem Ausführungsbeispiel ist an jedem Zahn 3 ein Trägerelement 5 mit den darauf ausgeführten Halbleitern 6 und der darauf Coil wire is formed. According to the embodiment, on each tooth 3, a support member 5 with the semiconductors 6 executed thereon and the thereon
vorgesehenen Einzelzahnwicklung 4 vorgesehen. Wenn die Wicklungen 4 jeweils als elektrische Leiterbahnen bzw. Leiterschichten ausgeführt sind, können diese aus Carbon-Nanotubes, Graphen, Silicium, Molybdän(IV)-sulfid oder aus einer Mischung von Carbon-Nanotubes und Graphen hergestellt sein. Des weiteren können die Leiterbahnen bzw. Leiterschichten und die elektronischen Halbleiter 6 in provided single tooth winding 4 is provided. If the windings 4 are each designed as electrical conductors or conductor layers, these can be made of carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or a mixture of carbon nanotubes and graphene. Furthermore, the conductor tracks and the electronic semiconductors 6 in FIG
unterschiedlichen Ebenen des Trägerelementes 5 ausgebildet sein. Dadurch wird der vorhandene Bauraum optimaler ausgenutzt, so dass der Nutfüllfaktor der elektrischen Maschine erhöht wird. be formed different levels of the support element 5. As a result, the available space is utilized optimally, so that the Nutfüllfaktor the electric machine is increased.
Alternativ können mehrere elektrische Wicklungen 4 vorgesehen sein, die als verteilte Wicklung ausgebildet sind und in die jeweils eine bestimmte Wechselspannung von den erfindungsgemäßen Halbleitern 6 eingespeist wird. Beispielsweise können mehrere Trägerelemente 5 benachbarter Zähne 3 miteinander elektrisch derart verschaltet sein, dass sich eine verteilte Wicklung 4 um diese benachbarten Zähne 3 herum ausbildet. Fig.3 zeigt eine Schnittansicht des Stators nach Fig.l gemäß einem Schnitt entlang der Linie III-III in Fig.l. In der Fig.3 sind in vereinfachter Weise einige Halbleiter 6 auf dem Trägerelement 5 dargestellt. Alternatively, a plurality of electrical windings 4 may be provided, which are formed as a distributed winding and in each of which a specific AC voltage is fed from the semiconductor 6 according to the invention. For example, you can a plurality of carrier elements 5 of adjacent teeth 3 are electrically interconnected such that a distributed winding 4 is formed around these adjacent teeth 3 around. 3 shows a sectional view of the stator according to Fig.l according to a section along the line III-III in Fig.l. 3, some semiconductors 6 are shown on the carrier element 5 in a simplified manner.
Zwischen dem Trägerelement 5 und dem jeweiligen Zahn 3 kann eine elektrische Isolation 12 vorgesehen sein. Auf diese Weise wird die Maschinenkomponente 1 gegenüber der Leistungselektronik und der zumindest einen elektrischen Wicklung 4 elektrisch isoliert. Between the support member 5 and the respective tooth 3, an electrical insulation 12 may be provided. In this way, the machine component 1 is electrically insulated from the power electronics and the at least one electrical winding 4.
Auf dem Trägerelement 5 kann, wie beispielhaft in Fig.3 gezeigt, jeweils eine On the carrier element 5, as shown by way of example in FIG
Vergussmasse 7 vorgesehen sein, die die Halbleiter 6 gegenüber äußeren Potting compound 7 may be provided, the semiconductor 6 with respect to outer
Einwirkungen, insbesondere gegenüber flüssigen, gasförmigen und festen Medien, schützt. Dies wird erreicht, indem die Vergussmasse 7 die Halbleiter 6 zumindest teilweise umschließt und dadurch einkapselt.  Actions, especially against liquid, gaseous and solid media, protects. This is achieved by the potting compound 7 at least partially surrounds the semiconductor 6 and thereby encapsulates.

Claims

Ansprüche claims
1. Maschinenkomponente, insbesondere Rotor (1.1) oder Stator (1.2), einer 1. Machine component, in particular rotor (1.1) or stator (1.2), a
elektrischen Maschine (2), mit Zähnen (3) und mit zumindest einer elektrischen Wicklung (4), wobei an zumindest einem Zahn (3) ein Trägerelement (5) vorgesehen ist, das seinen Zahn (3) umschließt oder an einer der Seitenflächen des zugeordneten Zahns (3) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Trägerelement (5) elektronische Halbleiter (6) zur Bildung einer  electric machine (2), with teeth (3) and with at least one electrical winding (4), wherein on at least one tooth (3) a support element (5) is provided, which encloses its tooth (3) or on one of the side surfaces of the associated tooth (3) is provided, characterized in that on the carrier element (5) electronic semiconductors (6) for forming a
Leistungselektronik zur Stromversorgung der zumindest einen elektrischen Wicklung (4) ausgebildet sind.  Power electronics for powering the at least one electrical winding (4) are formed.
2. Maschinenkomponente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 2. Machine component according to claim 1, characterized in that the
Halbleiter (6) mikroelektronische Bauelemente, insbesondere Schaltelemente, bilden.  Semiconductor (6) microelectronic components, in particular switching elements form.
3. Maschinenkomponente nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die 3. Machine component according to claim 2, characterized in that the
Halbleiter (6) Carbon-Nanotubes, Graphen, Silicium, Molybdän(IV)-sulfid oder eine Mischung von Carbon-Nanotubes und Graphen umfassen.  Semiconductors (6) include carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide, or a mixture of carbon nanotubes and graphene.
Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (5) aus einem Halbleitermaterial, insbesondere monokristallines Silizium, Siliciumcarbid, Galliumarsenid oder Indiumphosphid, hergestellt ist. Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element (5) is made of a semiconductor material, in particular monocrystalline silicon, silicon carbide, gallium arsenide or indium phosphide.
5. Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Trägerelement (5) jeweils zwei Trägeranschlüsse (9) zur Verbindung der Halbleiter (6) mit einer Gleichstrom- oder 5. Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that on the carrier element (5) in each case two carrier terminals (9) for connecting the semiconductor (6) with a DC or
Wechselstromquelle (10) vorgesehen sind, wobei die Halbleiter (6) die  AC source (10) are provided, wherein the semiconductor (6) the
Gleichspannung bzw. die Wechselspannung in eine bestimmte Wechselspannung umwandeln und diese in die zugeordnete elektrische Wicklung (4) einspeisen.  Convert DC voltage or the AC voltage into a specific AC voltage and feed them into the associated electrical winding (4).
6. Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Wicklung (4) eine Einzelzahnwicklung ist, die als auf dem Trägerelement (5) ausgebildete, um den jeweiligen Zahn (3) herum verlaufende elektrische Leiterbahn oder als um das Trägerelement und um den jeweiligen Zahn herum aufgewickelter Spulendraht ausgebildet ist. 6. Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical winding (4) is a single-tooth winding formed as on the carrier element (5) around the respective tooth (3) extending around electrical conductor or as to the support member and is formed around the respective tooth wound coil wire.
7. Maschinenkomponente nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leiterbahnen zur Bildung der elektrischen Wicklung (4) aus Carbon- Nanotubes, Graphen, Silicium, Molybdän(IV)-sulfid oder aus einer Mischung von Carbon-Nanotubes und Graphen hergestellt sind. 7. Machine component according to claim 6, characterized in that the electrical conductor tracks for forming the electrical winding (4) are made of carbon nanotubes, graphene, silicon, molybdenum (IV) sulfide or of a mixture of carbon nanotubes and graphene.
8. Maschinenkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch 8. Machine component according to one of claims 1 to 5, characterized
gekennzeichnet, dass die elektrische Wicklung (4) eine verteilte Wicklung ist. 9. Maschinenkomponente nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägerelement (5) und dem jeweiligen Zahn (3) eine Isolation (12) vorgesehen ist.  characterized in that the electrical winding (4) is a distributed winding. 9. Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that between the carrier element (5) and the respective tooth (3) an insulation (12) is provided.
10. Elektrische Maschine mit einer Maschinenkomponente nach einem der 10. Electrical machine with a machine component according to one of
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische preceding claims, characterized in that the electrical
Maschine (2) eine permanentmagneterregte oder elektrisch erregte Machine (2) a permanent magnet or electrically excited
Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine ist.  Synchronous machine or an asynchronous machine is.
11. System mit einer elektrischen Maschine, die eine Maschinenkomponente (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine externe Steuerelektronik (14) vorgesehen ist, die die Halbleiter (6) des jeweiligen Trägerelementes(5) ansteuert. 11. System with an electrical machine, which comprises a machine component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an external control electronics (14) is provided which drives the semiconductors (6) of the respective carrier element (5).
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