WO2019002291A1 - Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2019002291A1
WO2019002291A1 PCT/EP2018/067108 EP2018067108W WO2019002291A1 WO 2019002291 A1 WO2019002291 A1 WO 2019002291A1 EP 2018067108 W EP2018067108 W EP 2018067108W WO 2019002291 A1 WO2019002291 A1 WO 2019002291A1
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stator
plastic
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electrical machine
coolant
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PCT/EP2018/067108
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Mirko HOERZ
Hans-Ulrich Steurer
Josef Sonntag
Stojan Markic
Andrej LICEN
Aleks MEDVESCEK
Peter Sever
Philip GRABHERR
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Mahle International Gmbh
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    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots

Definitions

  • Electric machine in particular for a vehicle
  • the invention relates to an electric machine, in particular for a vehicle, as well as a vehicle with such a machine.
  • Such an electrical machine may generally be an electric motor or a generator.
  • the electric machine can be designed as an external rotor or as an internal rotor.
  • a generic machine for example from US 5,214,325. It comprises a housing which surrounds an interior space and which has a jacket radially surrounding the interior in a circumferential direction of the housing, axially on the one hand an axially delimiting the rear wall and axially on the other hand an axially delimiting the front side wall.
  • Firmly connected to the jacket is a stator of the machine.
  • a rotor of the machine is arranged, wherein a rotor shaft of the rotor is rotatably supported via a front shaft bearing on the front side wall.
  • the stator of a conventional electric machine comprises stator windings which are electrically energized during operation of the machine. This creates heat that must be dissipated to avoid overheating and associated damage or even destruction of the stator.
  • a cooling device for cooling the stator - in particular said stator windings.
  • Such a cooling device comprises one or more cooling channels through which a coolant flows and in the vicinity of Stator windings are arranged in the stator. Heat can be removed from the stator by transferring heat from the stator windings to the coolant.
  • an object of the present invention to provide an improved embodiment for an electric machine, in which this disadvantage is largely or even completely eliminated.
  • an improved embodiment for an electrical machine is to be created, which is characterized by improved cooling of the stator windings of the stator with simultaneously low production costs.
  • the basic idea of the invention is therefore to embed the stator windings of an electrical machine for cooling the stator windings in an electrically insulating plastic, which is formed by two different plastic materials of different thermal conductivity.
  • the plastic can act as a heat transfer medium for transferring heat from the stator windings to the coolant flowing through a cooling passage on the one hand and as an electrical insulator for the stator windings on the other hand.
  • an electrically insulating plastic is also ensured that the stator windings to be cooled are not electrically shorted by the plastic undesirably.
  • the production of the electrically insulating plastic can preferably take place by means of injection molding, in which the stator windings to be cooled as well as optionally also the cooling channel for forming the two plastic masses are encapsulated with the plastic.
  • the embedding of the stator winding in the plastic materials is therefore very simple, although two different plastic materials are used. This also results in cost advantages the production of the electric machine according to the invention.
  • a further advantage of the solution proposed here is that the second plastic mass can act as additional electrical insulation between the stator windings and the stator body. In the event that - due to production - not all stator windings can be completely embedded in the first plastic mass, prevents the second plastic material in any case a possible electrical short circuit with the electrically conductive material of the stator body.
  • An electric machine in particular for a vehicle, comprises a rotor which is rotatable about an axis of rotation, by which in turn an axial direction of the electric machine is defined.
  • the machine further includes a stator having stator windings.
  • the stator has stator teeth extending along the axial direction and spaced along a circumferential direction, which support the stator windings.
  • the machine further comprises at least one cooling channel through which a coolant can flow, preferably a plurality of such cooling channels. At least one stator winding is embedded in an electrically insulating plastic for thermal coupling.
  • the electrically insulating plastic is arranged with the at least one stator winding in at least one intermediate space, which is formed between two stator teeth adjacent in the circumferential direction.
  • the electrically insulating plastic is formed by a first plastic mass of a first plastic material and by a second plastic mass of a second plastic material.
  • the thermal conductivity of the first plastic material is greater than the thermal conductivity of the second plastic material.
  • the thermal conductivity of the first plastic material may be smaller than the thermal conductivity of the second plastic material.
  • the thermal conductivity of the first plastic material is equal to the thermal conductivity of the second plastic material.
  • the electric machine comprises a coolant distributor chamber and an axially spaced-apart coolant collecting chamber.
  • the coolant distributor space for cooling the stator windings communicates fluidically with the coolant collector chamber by means of the at least one cooling channel through which the coolant can flow. In this way, the coolant can be effectively distributed to the individual cooling channels. This also applies if two or more sensing channels are provided.
  • the coolant distributor space and / or coolant collector space is arranged exclusively in an axial extension of the stator adjacent thereto.
  • the coolant distributor chamber or the coolant collector chamber does not project beyond this along a radial direction or stator. This variant requires very little space.
  • At least one stator winding is embedded in the first plastic compound of the first plastic material in at least one intermediate space.
  • the first plastic compound with the stator winding embedded therein is embedded in the second plastic compound of the second plastic material or in which it is arranged in the second plastic compound or at least partially or completely surrounded by it.
  • said gap between the stator teeth can be used in the production of the plastic materials in the manner of a mold, in which the two plastic materials are injected. This simplifies the production of the plastic materials, since the provision of a separate mold can be omitted.
  • the first and second plastic masses are arranged in at least two intermediate spaces, preferably in all intermediate spaces.
  • the first plastic material comprises a thermoset or is a thermoset.
  • the second plastic material may comprise a thermoplastic or be a thermoplastic.
  • the first plastic material comprises a thermoplastic or is a thermoplastic and that the second plastic material comprises a thermoset or is a thermosetting plastic.
  • At least one cooling channel is arranged in the plastic compound. This measure ensures a particularly effective heat transfer between the stator windings and the cooling channel, since the cooling channel arranged in the intermediate space is in the immediate vicinity of the cooling stator windings.
  • the at least one cooling channel is formed by at least one breakthrough / apertures, preferably through a plurality, provided in the electrically insulating plastic, preferably in the second plastics material, and permeable by the coolant.
  • the second plastic compound surrounds or envelopes at least one opening, preferably all openings, completely in a cross section perpendicular to the axial direction. In this way, the opening forming the cooling channel can be coupled particularly well thermally to the stator windings.
  • At least one breakthrough in a cross section perpendicular to the axial direction may have the geometry of a rectangle with two broad sides and two narrow sides.
  • the breakthrough is given the advantageous geometry of a flat tube, which in turn allows a space-saving arrangement of the cooling channel in the immediate vicinity of the stator winding (s) to be cooled.
  • the at least one cooling channel is enveloped or surrounded by the second plastic compound. In this way, a particularly good thermal connection of the coolant flowing through the cooling channel is ensured with the stator winding.
  • the coolant distributor space and / or the coolant collector space for thermal coupling to the stator windings are at least partially disposed in the electrically insulating plastic, preferably in the first plastic mass. This allows a particularly good heat transfer between the coolant distribution chamber or
  • Coolant accumulator space and the stator windings so that the coolant distribution chamber or the coolant accumulator space for direct absorption of heat from the stator windings can be used.
  • the space limiting surface portions of the stator are coated with the first plastic composition. This measure provides an improved electrical insulation of the stator windings relative to the stator body safely.
  • the coating of the second plastic material extends at least over a total length of the respective intermediate space measured along the axial direction and electrically insulates the respective stator winding and / or the first plastic mass from the stator, in particular from the respective stator tooth. In this way, a complete electrical insulation is ensured along the axial direction.
  • the coating of the second plastic compound encloses the relevant stator winding in the circumferential direction over at least the entire, along the axial direction measured length of the respective gap in the circumferential direction U-shaped. In this way, a complete electrical insulation is ensured along the axial direction.
  • the first and the second plastic compound together fill the at least one intermediate space substantially completely.
  • undesirable gaps such as in the form of air gaps, which would lead to an undesirable reduction in heat transfer, avoided.
  • the first and the second plastic mass are each an injection molding compound of the first and second plastic material.
  • the stator comprises a, preferably annular, stator body, from which the stator teeth can protrude.
  • the first plastic compound is arranged at least on an outer peripheral side of the stator body. In this way, the stator can be electrically isolated from the environment of the electrical machine. The provision of a separate housing for receiving the stator body can thus be omitted.
  • a coating of at least one or both end sides of the stator body with the plastic compound is also conceivable in an optional variant.
  • the plastic compound can envelop the stator body, preferably completely.
  • the first plastic mass forms an outer coating on the outer peripheral side. In this way, the stator body is electrically insulated on the outer peripheral side.
  • the first plastic mass protrudes axially, preferably on both sides, out of the respective intermediate space.
  • the first plastic mass can also be used for partially delimiting the coolant distributor space or the coolant collector space.
  • a required in the course of the manufacture of the machine removal of the protruding from the intermediate space portion of the first plastic composition can be omitted, which is associated with cost advantages in the manufacture of the machine.
  • a further advantageous embodiment therefore proposes that the first plastic mass at least partially limits the coolant distributor space and / or the coolant collector space.
  • At least one cooling channel and the first and second plastic material may be provided.
  • at least one cooling channel and the first and second plastic material may be provided.
  • the at least one cooling channel is arranged radially outside or radially inside the respective stator winding in the intermediate space. This allows a space-efficient arrangement of the cooling channel close to the stator windings to be cooled, so that the electric machine for cooling the stator windings requires little space.
  • At least one cooling channel can be arranged radially outside and additionally at least one further cooling channel can be arranged radially inside the respective stator winding in the intermediate space.
  • at least two cooling channels are provided for cooling the stator winding, whereby an increased cooling capacity is effected.
  • a preferred embodiment proposes to form the at least one cooling channel as a tubular body which surrounds a tubular body interior.
  • at least one separating element is formed on the tubular body, which subdivides the tubular body interior into at least two fluid cooling channels which are separated from one another by fluid.
  • the tubular body may be formed by an electrically conductive material, in particular a metal, or an electrically insulating material, in particular a plastic.
  • At least one tubular body preferably all tubular bodies, are electrically insulated from the stator body, in particular from the stator teeth, by means of the first and / or second plastic mass. A unwanted electrical connection of the stator body or the stator teeth with the tubular body can be avoided in this way.
  • An advantageous development proposes to form the tubular body as a flat tube, which extends along the axial direction and has two broad sides and two narrow sides in a cross section perpendicular to the axial direction. Expediently, in the cross section perpendicular to the axial direction, at least one broad side of the flat tube extends substantially perpendicular to the radial direction.
  • a length of the two broad sides may preferably be at least four times, preferably at least ten times, a length of the two narrow sides.
  • the at least one stator winding is electrically insulated from the cooling channel formed as a tubular body by means of the first and / or second plastic compound. An undesired electrical connection of the stator winding with the coolant flowing through the cooling channel can be avoided in this way.
  • the first and / or second plastic compound surrounds at least partially a winding section of the stator winding projecting axially from the intermediate space and at least partially delimits the coolant distributor space and / or the coolant collector space.
  • this winding section is electrically insulated from the coolant. An undesired electrical connection of the winding section of the stator winding with the coolant flowing through the cooling channel can be avoided in this way.
  • At least one stator winding is designed in such a way that, by means of the first and / or second plastic compound, it is formed at least in the region of Within the respective intermediate space during operation of the electric machine is electrically, preferably completely, isolated from the coolant and the stator. An undesired electrical connection of the winding section of the stator winding with the coolant flowing through the cooling channel can be avoided in this way.
  • At least one cooling channel is arranged in the stator body and is formed by at least one opening through which the coolant can flow.
  • Said breakthrough can be realized in the form of a through hole, which is introduced by means of a suitable drilling tool in the course of the production of the electric machine in the stator body.
  • the provision of a separate tubular body or similar to limit the cooling channel is omitted in this variant. This is accompanied by reduced production costs.
  • Particularly preferred are several such breakthroughs are provided.
  • the breakthrough is partially, particularly preferably completely, bounded, enveloped or surrounded by the electrically insulating plastic, most preferably by the second plastic mass. In this way, an undesired electrical short circuit of the coolant flowing through the opening can be avoided with the stator body.
  • the opening forming the cooling channel is open towards the intermediate space.
  • the breakthroughs are particularly easy to produce, which is associated with cost advantages in the production.
  • the at least one cooling channel is arranged with respect to the circumferential direction in the region between two adjacent stator teeth in the stator body. net. This makes it possible to arrange the cooling channel close to the stator windings to be cooled, which results in heat transfer from the stator windings to the cooling channel. This variant also proves to be particularly space-saving.
  • the coolant distributor chamber and / or the coolant collector chamber are formed by a cavity which is present at least partially, preferably completely, in the first plastic mass.
  • At least two cooling channels are particularly preferably designed such that the coolant guided through these cooling channels during operation of the machine flows from a first axial end section of the stator, preferably the stator body, in the direction of a second axial end section of the stator or stator body , A reverse flow through these cooling channels, or vice versa, ie from the second axial end portion to the first axial end portion, is conceivable.
  • the coolant is not guided in this variant with respect.
  • the axial direction in countercurrent through the cooling channels. This simplifies the arrangement of the cooling channels in the machine.
  • stator windings are part of a distributed winding.
  • the invention further relates to a vehicle, in particular a motor vehicle with a previously presented electric machine.
  • a vehicle in particular a motor vehicle with a previously presented electric machine.
  • FIG. 1 shows an example of an electrical machine according to the invention in a longitudinal section along the axis of rotation of the rotor
  • Fig. 2 shows the stator of the electric machine according to Figure 1 in a cross section perpendicular to the axis of rotation of the rotor
  • Fig. 3 is a detailed view of the stator of Figure 2 in the region of a gap between two adjacent in the circumferential direction
  • FIGS. 4-6 variants of the example according to FIG. 3
  • FIG. 7 shows a first variant of the electric machine of FIG. 1, in which the coolant flowing through the cooling channels is also used to cool the shaft bearings of the rotor
  • 8 shows a second variant of the electric machine according to FIG. 1, which requires very little installation space
  • Fig. 9 shows a third variant of the machine according to Figure 1, which allows a particularly effective cooling of the stator windings.
  • FIG. 1 illustrates an example of an electrical machine 1 according to the invention in a sectional representation.
  • the electric machine 1 is dimensioned so that it can be used in a vehicle, preferably in a road vehicle.
  • the electric machine 1 comprises a rotor 3, which is shown only roughly in FIG. 1, and a stator 2.
  • the stator 2 in FIG. 2 is shown in a section perpendicular to the axis of rotation D along the section line II-II of FIG shown.
  • the rotor 3 has a rotor shaft 31 and can have a plurality of magnets (not shown in detail in FIG. 1) whose magnetic polarization alternates along the circumferential direction U.
  • the rotor 3 is rotatable about a rotation axis D whose position is determined by the central longitudinal axis M of the rotor shaft 31.
  • an axial direction A is defined, which extends parallel to the rotation axis D.
  • a radial direction R is perpendicular to the axial direction A.
  • a circumferential direction U rotates about the rotation axis D.
  • the rotor 3 is arranged in the stator 2.
  • the electrical machine 1 shown here is a so-called internal rotor. It is also conceivable, however, a realization as a so-called external rotor, in which the rotor 3 is arranged outside of the stator 2.
  • the rotor shaft 31 is rotatably mounted on the stator 2 in a first shaft bearing 32a and, axially spaced therefrom, in a second shaft bearing 32b about the rotation axis D.
  • the stator 2 also comprises, in a known manner, a plurality of stator windings 6 which can be electrically energized to produce a magnetic field. Magnetic interaction of the magnetic field generated by the magnets of the rotor 3 with the magnetic field generated by the stator windings 6 causes the rotor 3 to rotate.
  • the stator 2 may have an annular stator body 7, for example made of iron.
  • the stator body 7 can be formed from a plurality of stator body plates (not shown) stacked on each other along the axial direction A and glued together.
  • a plurality of stator teeth 8 are formed radially inwardly extending along the axial direction A, projecting radially inwardly away from the stator 7 and spaced along the circumferential direction U are arranged to each other.
  • Each stator tooth 8 carries a stator winding 6.
  • the individual stator windings 6 together form a winding arrangement.
  • the individual stator windings 6 of the entire winding arrangement may be electrically wired together in a suitable manner.
  • stator windings 6 During operation of the machine 1, the electrically energized stator windings 6 generate waste heat which has to be dissipated from the machine 1 in order to prevent overheating and concomitant damage or even destruction of the machine 1. Therefore, the stator windings 6 are cooled by means of a coolant K which is passed through the stator 2 and receives the heat generated by the stator windings 6 by heat transfer.
  • the machine 1 comprises a coolant distributor chamber 4, in which a coolant inlet via a coolant inlet 33 tel K can be initiated.
  • a coolant collecting chamber 5 is arranged.
  • the coolant distribution chamber 4 communicates by means of a plurality of cooling channels 10, of which only a single one can be seen in the illustration of FIG. 1, fluidically with the coolant collector chamber 5.
  • the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5 can be used each have an annular geometry.
  • a plurality of cooling channels 10 are arranged spaced from each other, each extending along the axial direction A from the annular coolant distributor space 4 to the annular coolant collecting chamber 5.
  • the coolant K introduced into the coolant distributor chamber 4 via the coolant inlet 33 can be distributed to the individual cooling channels 10.
  • the coolant K is collected in the coolant collector chamber 5 and discharged from the machine 1 via a coolant outlet 34 provided on the stator 2.
  • the cooling channels 10 are formed such that the coolant K guided during operation of the machine 1 by these cooling channels 10 from a first axial end section 3.1, 7.1 of the stator 2 and the stator body 7 in the direction of a second axial end section 3.2, 7.2 of the stator 3 and the stator body 7 flows.
  • stator windings 6 are arranged in intermediate spaces 9, which are formed between two stator teeth 8 each adjacent in the circumferential direction U.
  • Said interspaces 9 are also known to those skilled in the art as so-called “stator slots” or “stator slots” which, like the stator teeth 8, extend along the axial direction A.
  • stator slots or “stator slots” which, like the stator teeth 8, extend along the axial direction A.
  • Figure 3 shows a between two circumferentially adjacent U stator 8 - hereinafter also referred to as stator teeth 8a, 8b - formed gap 9 in a detailed view.
  • an electrically insulating plastic 11 is provided in each of the interspaces 9 according to FIG.
  • the electrically insulating plastic 1 1 is formed by a first plastic material 1 1 a of a first plastic material and by a second plastic material 1 1 b of a second plastic material whose thermal conductivity is greater than the thermal conductivity of the first plastic material.
  • the first plastic material 11a is a duroplastic.
  • the second plastic material 1 1 b is a thermoplastic.
  • a first and a second plastic compound 11a, 11b are arranged in each of the intermediate spaces 9.
  • the thermal conductivity of the first plastic material may be less than or equal to the thermal conductivity of the second plastic material.
  • the two plastic masses 1 1 a, 1 1 b respectively injection molding compounds of the electrically insulating plastic 1 first The use of an injection molding process simplifies and accelerates the production of the plastic compound.
  • the space 9 limiting surface portions of the stator 2 are preferably completely coated with the second plastic mass 1 1 b.
  • the coating of the second plastic compound 11 b may extend at least over a total length of the respective intermediate space 9 measured along the axial direction A, and in this way the respective stator winding 6 or the first plastic mass 11a electrically from the stator 2, in particular from the respective stator tooth 7, isolate.
  • the stator windings 6 are each designed such that they by means of the first and / or second plastic compound 1 1 a, 1 1 b at least in the area within the respective gap 9 during operation of the electric machine 1 electrically, preferably completely, from the coolant K and also from Stator body 7 is insulated.
  • Both the first and the second plastic compound 1 1 a, 1 1 b can at least partially surround an axially projecting from the gap 9 winding portion of the stator winding 6 and beyond the coolant distribution chamber 4 and the coolant accumulator 5 partially limit. In this way, said winding section is electrically insulated from the coolant K during operation of the electric machine 1.
  • stator windings 6 and a cooling channel 10 are embedded in the first plastic compound 1 1 a of the first plastic material.
  • the first plastic mass 1 1 a with the stator winding 6 embedded therein and a cooling channel 10 are in turn embedded in the second plastic mass 1 1 b of the second plastic material or partially surrounded by this.
  • stator winding 6 arranged in the interspace 9 according to FIG. 3 is in each case partially associated with a first stator winding 6a, which is supported by a first stator tooth 8a and is partially associated with a second stator winding 6b which extends from a first stator tooth 8a adjacent in the circumferential direction U, the second stator tooth 8b is worn.
  • a virtual separation line 12 is shown in FIG.
  • the winding wires 13a shown on the left of the dividing line 12 in FIG. 3 belong to the stator winding 6a carried by the stator tooth 8a.
  • the winding wires 13b shown on the right of the dividing line 12 belong to the stator winding 6b supported by the stator tooth 8b.
  • the cooling channel 10 formed in the intermediate space 9 is realized by a plurality of openings 40 arranged in the electrically insulating plastic 11 and permeable by the coolant K.
  • the apertures 40 - four such apertures 40 are shown purely by way of example in FIG. 3 - are arranged spaced apart from one another along the circumferential direction U and extend along the axial direction A in each case.
  • the apertures 40 can be realized as through-holes which can be inserted into the groove by means of a suitable drilling tool second plastic mass 1 1 b are introduced.
  • the openings 40 may in the cross section perpendicular to the axis of rotation D each have the geometry of a rectangle with two broad sides 20 and two
  • a length of the two broad sides 20 is at least twice, preferably at least four times, a length of the two narrow sides 21st
  • the advantageous geometry of a flat tube is modeled.
  • tubular bodies 16 are each electrically insulated from the stator body 7 and in particular by its stator teeth 8 by means of the first and second plastic masses 11a, 11b.
  • first or second plastic Mass 1 1 a, 1 1 b the respective stator winding 6 is electrically isolated from the formed as a tubular body 16 cooling passage 10.
  • the openings 40 forming the cooling channel 10 are arranged radially outside the stator windings 6 with respect to the radial direction R in the plastic compound 11.
  • the radial distance of the cooling channel 10 to the axis of rotation D of the rotor 3 is therefore greater than the distance of the stator winding 6 to the rotation axis D.
  • the two broad sides 20 of the openings 40 each extend perpendicular to the radial direction R.
  • the surfaces 9 of the stator body 7 delimiting the interstices 9 are overmolded with the second plastic material, preferably a thermoplastic, and in this way the second plastic compound 11 b is formed.
  • the material of the stator body 7 is electrically insulated toward the respective interspace 9.
  • the stator windings 6 are introduced into the intermediate spaces 9 and arranged on the stator teeth 8.
  • the electrically insulating plastic 1 In the course of the production of the electrically insulating plastic 1 1, it is composed of the two plastic materials 1 1 a, 1 1 b, and the stator body 7 with the first plastic material 1 1 a forming the first plastic material can be encapsulated. Before or after the cooling channel 10 forming openings 40 can be introduced using a suitable drilling tool in the second plastic compound 1 1 b.
  • the cooling channel 10 is not in the first plastic mass 1 1 a, but arranged in the stator body 7 of the stator 2.
  • the openings 40 forming the cooling channel 10 are arranged radially outside the intermediate space 9 and with respect to the circumferential direction U between two adjacent stator teeth 8a, 8b in the stator body 7.
  • the cooling channel 10 is formed by openings 40, but in the variant of Figure 4 in the stator 7 - and not in the plastic 1 1 - are arranged.
  • the cooling channel 10 can, preferably in the course of production of the stator body 7, by introducing the apertures 40 - preferably in the form of holes using a suitable drilling tool - in the stator body 7 and in the stator body 7 forming stator body plates - are formed.
  • the opening 40 formed in the stator body 7 is preferably completely bounded, encased and / or surrounded by the electrically insulating plastic 11, in particular by the second plastic mass 11b. In this way, an undesired electrical short circuit of the coolant K flowing through the opening 40 with the stator body 7 can be avoided.
  • FIG. 5 shows a variant of the example of FIG. 4. Also in the variant according to FIG. 5, the openings 40 forming the cooling channel 10 are arranged in the stator body 7 of the stator 2. In the example of FIG. 5, however, in contrast to the variant of FIG. 4, the openings 40 arranged in the stator body 7 are open towards the intermediate space 9. As can be seen from FIG. 5, the openings 40 are closed in a fluid-tight manner towards the intermediate space 9 and from the second plastic compound 11 b provided in the intermediate space 9.
  • FIG. 6 shows a development of the example of FIG. 5.
  • a cooling channel 10 is formed both in the stator body 7 and in the first plastic mass 11a.
  • the additionally provided in the stator body 7 cooling channel 10 - hereinafter also referred to as “radially outer cooling channel” 10a - is formed in an analogous manner to the example of Figure 5, so that reference is made to the above explanations to Figure 5.
  • the cooling channel 10 arranged in the first plastic mass 11a is also referred to below as “radially inner cooling channel” 10b, ie the stator winding 6 is arranged between the two cooling channels 10a, 10b with respect to the radial direction R.
  • the radially inner cooling passage 10b can be formed by a tubular body 16, for example made of aluminum, which surrounds a tubular body interior 22.
  • the material for the tubular body 16 or the cooling passage 10, 10a is an electrically conductive material, in particular a metal
  • one or more separating elements 18 may be formed on the tubular body 16, which subdivide the cooling channel 10b into partial cooling channels 19 separated from one another by fluid This way, the flow behavior of the coolant K in the cooling channel 10th Be improved, which is accompanied by an improved heat transfer to the coolant.
  • the tubular body 16 is additionally mechanically stiffened. In the example of FIG.
  • the tubular body 16 may be formed as a flat tube 17, which has two broad sides 20 and two narrow sides 21 in cross section perpendicular to the axial direction A.
  • a length of the two broad sides 20 in this case is at least four times, preferably at least ten times, a length of the two narrow sides 21.
  • the broad sides 20 extend perpendicular to the radial direction R.
  • FIG. 1 clearly demonstrates, the preferably integrally formed, first plastic mass 11a can protrude axially from the intermediate spaces 9 on both sides.
  • stator 2 with the stator body 7 and the stator teeth 8 is arranged axially between a first and a second end shield 25a, 25b.
  • a part of the coolant distributor chamber 4 is arranged in the first end shield 25a and a part of the coolant reservoir 5 is arranged in the second end shield 25b.
  • the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5 are thus each partially formed by a cavity 41 a, 41 b provided in the first plastic compound 11 a.
  • the first cavity 41 a is supplemented by a formed in the first bearing plate 25 a cavity 42 a to the coolant distribution chamber 4. Accordingly, the second cavity 41 b is supplemented by a formed in the second bearing plate 25 b cavity 42 b to the coolant plenum 5.
  • the first plastic mass 1 1 a limits the coolant distribution chamber 4 and the coolant collecting chamber 5 at least partially.
  • a coolant supply 35 can be formed in the first end shield 25a, which connects the coolant distribution chamber 4 fluidically with a coolant inlet 33 provided on the outside, in particular as shown in FIG. 1, on the first end shield 25a.
  • a coolant outlet 36 can accordingly be formed, which fluidly connects the coolant collector chamber 5 with a coolant outlet 34 provided on the outside, in particular as shown in FIG. 1, on the bearing plate 25b.
  • the first plastic mass 11a of the electrically insulating plastic 11 can also be arranged on an outer circumferential side 30 of the stator body 7 and thus form a plastic coating 11.1 on the outer peripheral side 30.
  • the stator body 7 of the stator 2 which is typically formed of electrically conductive stator plates, can be electrically insulated from the environment. The provision of a separate housing for receiving the stator body 7 can thus be omitted.
  • FIG. 7 shows a variant of the example of FIG. 1.
  • the coolant supply 35 may be thermally coupled to the first shaft bearing 32a arranged in the first end shield 25a.
  • the coolant Guide 36 thermally coupled to the second bearing plate 25b, second shaft bearing 32b be coupled.
  • a separate cooling device for cooling the shaft bearings 32a, 32b can be omitted in this way, resulting in cost advantages.
  • the coolant inlet 33 and the coolant outlet 34 are provided on the outer end face 26a, 26b of the respective end shield 25a, 25b.
  • stator windings 6 are arranged radially inside the cooling channels 10 along the radial direction R.
  • the stator windings 6 are led out of the stator 2 to the outside with an electrical connection 50 through a bushing 39 provided in the second end shield 25b, so that they can be electrically energized from the outside.
  • the passage 39 is arranged radially between the coolant distributor chamber 4 or the coolant collector chamber 5 and the axis of rotation D.
  • the coolant distributor chamber 4 and the coolant collector chamber 5 are arranged exclusively in the axial extension of the cooling channels 10.
  • This variant requires for the coolant distribution chamber 4 and for the coolant collecting chamber 5 very little space.
  • the stator windings 6 are arranged radially inside the cooling channels 10 along the radial direction R.
  • the stator windings 6 are led out of the stator 2 to the outside with an electrical connection 50 through a bushing 39 provided in the second end shield 25b, so that they can be electrically energized from the outside.
  • the bushing 39 is arranged radially outside the coolant distributor chamber 4 or the coolant collector chamber 5 in the second bearing plate 25b.
  • the coolant distributor chamber 4 surrounds the first axial end section 14a in the longitudinal section along the axis of rotation D shown in FIG the respective stator winding 6 U-shaped, ie axially end and radially inward and radially outward.
  • the coolant collector chamber 5 surrounds the second axial end section 14b of the respective stator winding 6 in a U-shaped manner, that is to say axially endwise and radially inward and radially outward.
  • cooling channels 10 are provided both radially inside and radially outside of the stator winding 6.
  • stator windings 6 including their axial end portions 14a, 14b via the cooling channels 10 and the coolant distribution chamber 4 and the coolant collecting chamber 5 in direct thermal contact with the coolant K. This allows a particularly effective cooling of the stator winding 6, including the axial exposed to thermal stresses End sections 14a, 14b.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (1), insbesondere für ein Fahrzeug, - mit einem Rotor (3), der um eine Rotationsachse (D) drehbar ist, durch welche eine axiale Richtung (A) der elektrischen Maschine (1) definiert ist, und mit einem Stator (2),der Statorwicklungen (6) aufweist, -mit zumindest einem, vorzugsweise einer Mehrzahl, von einem Kühlmittel (K) durchströmbaren Kühlkanal/Kühlkanälen (10), -wobei der Stator (2) sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckende und entlang einer Umfangsrichtung (U) beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne (8) besitzt, welche die Statorwicklungen (6) tragen, -wobei zumindest eine Statorwicklung (6) zur thermischen Kopplung in einen elektrisch isolierenden Kunststoff (11) eingebettet ist, -wobei der elektrisch isolierende Kunststoff (11) mit der zumindest einen Statorwicklung (6) in zumindest einem Zwischenraum (9) angeordnet ist, der zwischen zwei in der Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8) ausgebildet ist, -wobei der elektrisch isolierende Kunststoff (11) durch eine erste Kunststoffmasse (11a) aus einem ersten Kunststoffmaterial und durch eine zweite Kunststoffmasse (11b) aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet ist.

Description

Elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Maschine.
Bei einer derartigen elektrischen Maschine kann es sich allgemein um einen Elektromotor oder um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine kann als Außenläufer oder als Innenläufer ausgebildet sein.
Eine gattungsgemäße Maschine ist beispielsweise aus der US 5,214,325 bekannt. Sie umfasst ein Gehäuse, das einen Innenraum umgibt und das einen in einer Umfangsrichtung des Gehäuses umlaufenden, den Innenraum radial begrenzenden Mantel, axial einerseits eine den Innenraum axial begrenzende Rückseitenwand und axial andererseits eine den Innenraum axial begrenzende Vorderseitenwand aufweist. Fest mit dem Mantel ist ein Stator der Maschine verbunden. Im Stator ist ein Rotor der Maschine angeordnet, wobei eine Rotorwelle des Rotors über ein vorderes Wellenlager an der Vorderseitenwand drehbar gelagert ist.
Typischerweise umfasst der Stator einer herkömmlichen elektrischen Maschine Statorwicklungen, die im Betrieb der Maschine elektrisch bestromt werden. Dabei entsteht Wärme, die zur Vermeidung einer Überhitzung und einer damit verbundenen Beschädigung oder gar Zerstörung des Stators abgeführt werden muss. Hierzu ist es aus herkömmlichen elektrischen Maschinen bekannt, diese mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Stators - insbesondere besagter Statorwicklungen - auszustatten. Eine solche Kühleinrichtung umfasst einen oder mehrere Kühlkanäle, die von einem Kühlmittel durchströmt werden und in der Nähe der Statorwicklungen im Stator angeordnet sind. Durch Wärmeübertragung von den Statorwicklungen auf das Kühlmittel kann Wärme vom Stator abgeführt werden.
Als nachteilig erweist sich dabei, dass ein effizienter Wärmeübergang vom Stator auf das durch den jeweiligen Kühlkanal strömende Kühlmittel mit erheblichem konstruktiven Aufwand verbunden ist. Dies wirkt sich jedoch nachteilig auf die Herstellungskosten der elektrischen Maschine aus.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform für eine elektrische Maschine zu schaffen, bei welcher dieser Nachteil weitgehend oder gar vollständig beseitigt ist. Insbesondere soll eine verbesserte Ausführungsform für eine elektrische Maschine geschaffen werden, welche sich durch eine verbesserte Kühlung der Statorwicklungen des Stators bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, die Statorwicklungen einer elektrischen Maschine zum Kühlen der Statorwicklungen in einen elektrisch isolierenden Kunststoff einzubetten, der durch zwei verschiedene Kunststoffmassen unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit gebildet wird.
Somit kann der Kunststoff als wärmeübertragendes Medium zur Übertragung von Wärme von den Statorwicklungen auf das durch einen Kühlkanal strömende Kühlmittel einerseits und als elektrischer Isolator für die Statorwicklungen andererseits wirken. Auf diese Weise wird insbesondere ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem durch den Kühlkanal geführ- ten Kühlmittel hergestellt. Durch Verwendung eines elektrisch isolierenden Kunststoffs wird außerdem gewährleistet, dass die zu kühlenden Statorwicklungen durch den Kunststoff nicht auf unerwünschte Weise elektrisch kurzgeschlossen werden.
Die Verwendung zweier Kunststoffmassen aus Kunststoffmaterialien unterschiedlicher thermischer Leitfähigkeit erlaubt es, in Bereichen, in welchen zur Wärmeabführung eine besonders hohe thermische Leitfähigkeit erforderlich ist, auf ein teures Kunststoffmaterial mit hoher thermischer Leitfähigkeit zurückzugreifen. In Bereichen, in welchen keine hohe thermische Leitfähigkeit erforderlich ist, kann hingegen auf einen - typischerweise kostengünstiger zu beschaffenden - Kunststoff zurückgegriffen werden. Diese Vorgehensweise führt im Ergebnis zu erheblichen Kostenvorteilen bei der Herstellung der elektrischen Maschine.
Die direkte thermische Ankopplung des Kühlkanals mit dem Kühlmittel an die zu kühlenden Statorwicklungen mithilfe der erfindungswesentlichen Einbettung der Statorwicklung(en) in einen elektrisch isolierenden Kunststoff führt zu einer besonders effektiven Kühlung der Statorwicklungen. Somit kann auch in einem Hochlastbetrieb der elektrischen Maschine sichergestellt werden, dass die anfallende Abwärme vom Stator abgeführt werden kann. Eine Beschädigung oder gar Zerstörung der elektrischen Maschine durch Überhitzung des Stators kann somit vermieden werden.
Die Herstellung des elektrisch isolierenden Kunststoffs kann bevorzugt mittels Spritzgießens erfolgen, bei welchem die zu kühlenden Statorwicklungen sowie optional auch der Kühlkanal zur Ausbildung der beiden Kunststoffmassen mit dem Kunststoff umspritzt werden. Die Einbettung der Statorwicklung in die Kunststoffmassen gestaltet sich daher sehr einfach, obwohl zwei unterschiedliche Kunst- stoffmaterialien verwendet werden. Auch daraus ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine. Ein weiterer Vorteil der hier vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass die zweite Kunststoff- masse als zusätzliche elektrische Isolation zwischen den Statorwicklungen und dem Statorkörper wirken kann. Für den Fall, dass - fertigungsbedingt - nicht alle Statorwicklungen vollständig in die erste Kunststoffmasse eingebettet werden können, verhindert die zweite Kunststoffmasse in jedem Fall einen etwaigen elektrischen Kurzschluss mit dem elektrisch leitenden Material des Statorkörpers.
Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug, umfasst einen Rotor, der um eine Rotationsachse drehbar ist, durch welche wiederum eine axiale Richtung der elektrischen Maschine definiert ist. Die Maschine umfasst weiterhin einen Stator, der Statorwicklungen aufweist. Der Stator besitzt sich entlang der axialen Richtung erstreckende und entlang einer Umfangsrich- tung beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne, welche die Statorwicklungen tragen. Die Maschine umfasst ferner zumindest einen von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanal, vorzugsweise eine Mehrzahl solcher Kühlkanäle. Zumindest eine Statorwicklung ist zur thermischen Kopplung in einen elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet. Dabei ist der elektrisch isolierende Kunststoff mit der zumindest einen Statorwicklung in zumindest einem Zwischenraum angeordnet, der zwischen zwei in der Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist der elektrisch isolierende Kunststoff durch eine erste Kunststoffmasse aus einem ersten Kunststoffmaterial und durch eine zweite Kunststoffmasse aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials größer als die thermische Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials. Alternativ dazu kann die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials kleiner als die thermische Leitfähigkeit des zweiten Kunst- stoffmaterials sein. Alternativ zu diesen beiden Varianten ist es aber auch denk- bar, dass die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials gleich der thermischen Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials ist.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst die elektrische Maschine einen Kühlmittelverteilerraum und einen axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum. Bei dieser Weiterbildung kommuniziert der Kühlmittelverteilerraum zum Kühlen der Statorwicklungen mittels des wenigstens einen von dem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanals fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum. Auf diese Weise kann das Kühlmittel effektiv auf die einzelnen Kühlkanäle verteilt werden. Dies gilt auch, wenn zwei oder mehr Fühlkanäle vorgesehen sind.
Besonders bevorzugt ist der Kühlmittelverteilerraum und/oder Kühlmittelsammlerraum ausschließlich in einer axialen Verlängerung des Stators benachbart zu diesem angeordnet. Bevorzugt ragen der Kühlmittelverteilerraum bzw. der Kühlmittelsammlerraum entlang einer radialen Richtung bzw. Stators nicht über diesen hinaus. Diese Variante benötigt besonders wenig Bauraum.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in zumindest einem Zwischenraum zumindest eine Statorwicklung in die erste Kunststoffmasse aus dem ersten Kunststoffmaterial eingebettet. Des Weiteren ist die erste Kunststoffmasse mit der darin eingebetteten Statorwicklung in die zweite Kunststoffmasse aus dem zweiten Kunststoffmaterial eingebettet oder in der in die zweite Kunststoffmasse angeordnet oder von dieser zumindest teilweise oder vollständig umgeben. Diese Maßnahme stellt einen besonders guten Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem Kühlkanal sicher. Darüber hinaus kann besagter Zwischenraum zwischen den Statorzähnen bei der Herstellung der Kunststoffmassen in der Art einer Gussform verwendet werden, in welche die beiden Kunststoffmassen eingespritzt werden. Dies vereinfacht die Herstellung der Kunststoffmassen, da die Bereitstellung einer separaten Gussform entfallen kann. Besonders bevorzugt ist in wenigstens zwei Zwischenräumen, vorzugsweise in allen Zwischenräumen, die erste und zweite Kunststoffmasse angeordnet.
Zweckmäßig umfasst das erste Kunststoffmaterial einen Duroplasten oder ist ein Duroplast. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Kunststoffmaterial einen Thermoplasten umfassen oder ein Thermoplast sein. Mit der Verwendung eines Duroplasten mit reduzierter thermischer Leitfähigkeit in denjenigen Bereichen, die betreffend Wärmeübertragung als weniger kritisch anzusehen sind, gehen reduzierte Herstellungskosten einher.
Denkbar ist in einer alternativen Variante aber auch, dass das erste Kunststoffmaterial einen Thermoplasten umfasst oder ein Thermoplast ist und dass das zweite Kunststoffmaterial einen Duroplasten umfasst oder ein Duroplast ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Kühlkanal in der Kunststoffmasse angeordnet. Diese Maßnahme stellt einen besonders effektiven Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem Kühlkanal sicher, da sich der im Zwischenraum angeordnete Kühlkanal in unmittelbarer Nachbarschaft zu den kühlenden Statorwicklungen befindet.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal durch wenigstens einen, vorzugsweise durch mehrere, in dem elektrisch isolierenden Kunststoff, vorzugsweise in der zweiten Kunststoffmasse, vorgesehene(n) und von dem Kühlmittel durchströmbaren Durchbruch/ Durchbrüche gebildet. Diese Variante ist technisch besonders einfach zu realisieren und daher besonders kostengünstig. Besonders bevorzugt umgibt oder umhüllt die zweite Kunststoffmasse in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung zumindest einen Durchbruch, vorzugsweise alle Durchbrüche, vollständig. Auf diese Weise kann der den Kühlkanal bildende Durchbruch besonders gut thermisch an die Statorwicklungen angekoppelt werden.
Zweckmäßig kann zumindest ein Durchbruch in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Rechtecks mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten aufweisen. Auf diese Weise wird dem Durchbruch die vorteilhafte Geometrie eines Flachrohrs verliehen, welche wiederum eine bauraumsparende Anordnung des Kühlkanals in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Statorwick- lung(en) erlaubt.
Bevorzugt ist der zumindest eine Kühlkanal von der zweiten Kunststoffmasse umhüllt oder umgeben. Auf diese Weise wird eine besonders gute thermische Verbindung des durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittels mit der Statorwicklung sichergestellt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum zur thermischen Ankopplung an die Statorwicklungen wenigstens teilweise in dem elektrisch isolierenden Kunststoff, vorzugsweise in der ersten Kunststoffmasse, angeordnet. Dies ermöglicht einen besonders guten Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittelverteilerraum bzw.
Kühlmittelsammlerraum und den Statorwicklungen, sodass auch der Kühlmittelverteilerraum bzw. der Kühlmittelsammlerraum zur direkten Aufnahme von Wärme von den Statorwicklungen verwendet werden kann.
Zweckmäßig sind die den Zwischenraum begrenzenden Oberflächenabschnitte des Stators mit der ersten Kunststoffmasse beschichtet. Diese Maßnahme stellt eine verbesserte elektrische Isolierung der Statorwicklungen gegenüber dem Statorkörper sicher.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Beschich- tung aus der zweiten Kunststoffmasse zumindest über eine entlang der axialen Richtung gemessene Gesamtlänge des jeweiligen Zwischenraums und isoliert die jeweilige Statorwicklung oder/und die erste Kunststoffmasse elektrisch vom Stator, insbesondere vom jeweiligen Statorzahn. Auf diese Weise wird entlang der axialen Richtung eine vollständige elektrische Isolierung sichergestellt.
Besonders bevorzugt umschließt die Beschichtung aus der zweiten Kunststoffmasse die betreffende Statorwicklung innerhalb des Zwischenraums über mindestens die gesamte, entlang der axialen Richtung gemessene Länge des jeweiligen Zwischenraums in Umfangsrichtung U-förmig. Auf diese Weise wird entlang der axialen Richtung eine vollständige elektrische Isolierung sichergestellt.
Besonders bevorzugt füllen die erste und die zweite Kunststoffmasse zusammen den zumindest einen Zwischenraum im Wesentlichen vollständig aus. Auf diese Weise wird die Ausbildung von unerwünschten Zwischenräumen, etwa in der Art von Luftspalten, die zu einer unerwünschten Minderung des Wärmeübergangs führen würden, vermieden.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Kunststoff masse jeweils eine Spritzgussmasse aus dem ersten bzw. zweiten Kunststoffmaterial. Die Anwendung eines Spritzgussverfahrens vereinfacht und beschleunigt die Erzeugung der Kunststoffmassen. Dies führt zu Kostenvorteilen bei der Herstellung der elektrischen Maschine. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Stator einen, vorzugsweise ringförmigen, Statorkörper, von welchem die Statorzähne abstehen können. Bei dieser Weiterbildung ist die erste Kunststoffmasse zumindest auf einer Außenum- fangsseite des Statorkörpers angeordnet. Auf diese Weise kann der Stator elektrisch gegen die Umgebung der elektrischen Maschine isoliert werden. Die Bereitstellung eines separaten Gehäuses zur Aufnahme des Statorkörpers kann somit entfallen. Auch eine Beschichtung zumindest einer oder beider Stirnseiten des Statorkörpers mit der Kunststoffmasse ist in einer optionalen Variante denkbar. In einer weiteren Variante kann die Kunststoffmasse den Statorkörper, vorzugsweise vollständig, umhüllen. Besonders bevorzugt bildet die erste Kunst- stoffmasse auf der Außenumfangsseite eine Außenbeschichtung aus. Auf diese Weise wird der Statorkörper außenumfangsseitig elektrisch isoliert.
Zweckmäßig ragt die erste Kunststoffmasse axial, vorzugsweise beidseitig, aus dem jeweiligen Zwischenraum heraus. Somit kann die erste Kunststoffmasse auch zum teilweisen Begrenzen des Kühlmittelverteilerraums bzw. des Kühlmittelsammlerraums verwendet werden. Insbesondere kann ein im Zuge der Herstellung der Maschine erforderliches Entfernen des aus dem Zwischenraum herausragenden Teils der ersten Kunststoffmasse entfallen, womit Kostenvorteile bei der Herstellung der Maschine einhergehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung schlägt daher vor, dass die erste Kunst- stoffmasse den Kühlmittelverteilerraum und/oder den Kühlmittelsammlerraum zumindest teilweise begrenzt. Die Bereitstellung einer separaten Begrenzung für den Kühlmittelverteilerraum bzw. den Kühlmittelsammlerraum, etwa in Form eines Gehäuses, kann bei dieser Variante entfallen.
Zweckmäßig können in zumindest einem, vorzugsweise in jedem Zwischenraum, zwischen zwei jeweils in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen jeweils zumindest ein Kühlkanal sowie die erste und zweite Kunststoffmasse vorgesehen sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass aus allen vorhandenen Statorwicklungen betriebsmäßig erzeugte Abwärme abgeführt werden kann.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Kühlkanal radial außerhalb oder radial innerhalb der jeweiligen Statorwicklung in dem Zwischenraum angeordnet. Dies ermöglicht eine bauraum-effiziente Anordnung des Kühlkanals nahe an den zu kühlenden Statorwicklungen, so dass die elektrische Maschine für die Kühlung der Statorwicklungen nur wenig Bauraum benötigt.
Alternativ dazu kann auch zumindest ein Kühlkanal radial außerhalb und zusätzlich zumindest ein weiterer Kühlkanal radial innerhalb der jeweiligen Statorwicklung im Zwischenraum angeordnet sein. Bei dieser Variante sind für die Kühlung der Statorwicklung also zumindest zwei Kühlkanäle vorgesehen, wodurch eine erhöhte Kühlleistung bewirkt wird.
Eine bevorzugte Ausgestaltung schlägt vor, den zumindest einen Kühlkanal als Rohrkörper auszubilden, der einen Rohrkörperinnenraum umgibt. Bei dieser Variante ist am Rohrkörper wenigstens ein Trennelement ausgeformt, welches den Rohrkörperinnenraum in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle unterteilt. Mittels besagter Trennelemente kann der Rohrkörper ausgesteift werden, sodass sich seine mechanische Festigkeit erhöht. Der Rohrkörper kann durch ein elektrisch leitendes Material, insbesondere ein Metall, oder ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere einen Kunststoff, gebildet sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Rohrkörper, vorzugsweise alle Rohrkörper, mittels der ersten oder/und zweiten Kunststoffmasse elektrisch vom Statorkörper, insbesondere von den Statorzähnen, isoliert. Eine unerwünschte elektrische Verbindung des Statorkörpers bzw. der Statorzähne mit dem Rohrkörper kann auf diese Weise vermieden werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung schlägt vor, den Rohrkörper als Flachrohr auszubilden, welches sich entlang der axialen Richtung erstreckt und in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten aufweist. Zweckmäßig erstreckt sich in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung zumindest eine Breitseite des Flachrohrs im Wesentlichen senkrecht zur radialen Richtung. Eine Länge der beiden Breitseiten kann dabei bevorzugt wenigstens das Vierfache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, einer Länge der beiden Schmalseiten betragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zumindest eine Statorwicklung mittels der ersten oder/und zweiten Kunststoffmasse elektrisch von dem als Rohrkörper ausgebildeten Kühlkanal isoliert. Eine unerwünschte elektrische Verbindung der Statorwicklung mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel kann auf diese Weise vermieden werden.
Besonders bevorzugt umgibt die erste oder/und zweite Kunststoffmasse zumindest einen axial aus dem Zwischenraum herausragenden Wicklungsabschnitt der Statorwicklung zumindest teilweise und begrenzt dabei den Kühlmittelverteilerraum oder/und den Kühlmittelsammlerraum zumindest teilweise. Somit wird dieser Wicklungsabschnitt im Betrieb der Maschine elektrisch gegenüber dem Kühlmittel isoliert. Eine unerwünschte elektrische Verbindung des Wicklungsabschnitts der Statorwicklung mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel kann auf diese Weise vermieden werden.
Besonders bevorzugt ist zumindest eine Statorwicklung derart ausgebildet, dass sie mittels der ersten oder/und zweiten Kunststoffmasse zumindest im Bereich in- nerhalb des jeweiligen Zwischenraums im Betrieb der elektrischen Maschine elektrisch, vorzugsweise vollständig, vom Kühlmittel und vom Statorkörper isoliert ist. Eine unerwünschte elektrische Verbindung des Wicklungsabschnitts der Statorwicklung mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel kann auf diese Weise vermieden werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest ein Kühlkanal im Statorkörper angeordnet und wird durch wenigstens einen, von dem Kühlmittel durchströmbaren Durchbruch gebildet. Besagter Durchbruch kann in Form einer Durchgangsbohrung realisiert sein, die mittels einer geeigneten Bohrwerkzeugs im Zuge der Herstellung der elektrischen Maschine in den Statorkörper eingebracht wird. Die Bereitstellung eines separaten Rohrkörpers o.ä. zur Begrenzung des Kühlkanals entfällt bei dieser Variante. Damit gehen reduzierte Herstellungskosten einher. Besonders bevorzugt sind mehrere solche Durchbrüche vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der Durchbruch teilweise, besonders bevorzugt vollständig, von dem elektrisch isolierenden Kunststoff, höchst vorzugsweise von der zweiten Kunststoffmasse, begrenzt, umhüllt oder/und umgeben. Auf diese Weise kann ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss des durch den Durchbruch strömenden Kühlmittels mit dem Statorkörper vermieden werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der den Kühlkanal bildende Durchbruch zum Zwischenraum hin offen ausgebildet. Dabei ist besagter Durchbruch von dem im Zwischenraum angeordneten, elektrisch isolierenden Kunststoff, vorzugsweise von der zweiten Kunststoffmasse, fluiddicht verschlossen. Bei dieser Variante sind die Durchbrüche besonders einfach zu erzeugen, womit Kostenvorteile bei der Herstellung einhergehen.
Besonders bevorzugt ist der zumindest eine Kühlkanal bzgl. der Umfangsrichtung im Bereich zwischen zwei benachbarten Statorzähnen im Statorkörper angeord- net. Dies ermöglicht es, den Kühlkanal nahe an den zu kühlenden Statorwicklungen anzuordnen, was die Wärmeübertragung von den Statorwicklungen zum Kühlkanal Diese Variante erweist sich zudem als besonders bauraumsparend.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Kühlmittelverteilerraum und/oder der Kühlmittelsammlerraum durch einen zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, in der ersten Kunststoffmasse vorhandenen Hohlraum gebildet. Die Bereitstellung einer separaten Umhüllung bzw. eines Gehäuses zur Begrenzung des Kühlmittel Verteilers bzw. Kühlmittelsammlerraums kann somit entfallen. Auch mit dieser Ausführungsform gehen nicht unerhebliche Kostenvorteile einher.
Besonders bevorzugt sind zumindest zwei Kühlkanäle, vorzugsweise alle vorhandenen Kühlkanäle, derart ausgebildet, dass das im Betrieb der Maschine durch diese Kühlkanäle geführte Kühlmittel von einem ersten axialen Endabschnitt des Stators, vorzugsweise des Statorkörpers, in Richtung eines zweiten axialen Endabschnitts des Stators bzw. Statorkörpers strömt. Auch eine umgekehrte Durchströmung dieser Kühlkanäle, oder umgekehrt, also vom zweiten axialen Endabschnitt zum ersten axialen Endabschnitt hin, ist denkbar. Das Kühlmittel wird bei dieser Variante bzgl. der axialen Richtung nicht im Gegenstrom durch die Kühlkanäle geführt. Dies vereinfacht die Anordnung der Kühlkanäle in der Maschine.
Besonders bevorzugt sind die Statorwicklungen Teil einer verteilten Wicklung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit einer vorangehend vorgestellten elektrischen Maschine. Die oben erläuterten Vorteile der elektrischen Maschine übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße Fahrzeug. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in einem Längsschnitt entlang der Rotationsachse des Rotor
Fig. 2 den Stator der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse des Rotors
Fig. 3 eine Detaildarstellung des Stators der Figur 2 im Bereich eines Zwischenraum zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten
Statorzähnen
Fig. 4-6 Varianten des Beispiels gemäß Figur 3
Fig. 7 eine erste Variante der elektrischen Maschine der Figur 1 , bei welcher das durch die Kühlkanäle strömende Kühlmittel auch zur Kühlung der Wellenlager des Rotors verwendet wird, Fig. 8 eine zweite Variante der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 , welche besonders wenig Bauraum beansprucht,
Fig. 9 eine dritte Variante der Maschine gemäß Figur 1 , welche eine besonders effektive Kühlung der Statorwicklungen ermöglicht.
Figur 1 illustriert ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 in einer Schnittdarstellung. Die elektrische Maschine 1 ist so dimensioniert, dass sie in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Straßenfahrzeug, eingesetzt werden kann. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen in der Figur 1 nur grobsche- matisch dargestellten Rotor 3 und einen Stator 2. Zur Verdeutlichung ist der Stator 2 in Figur 2 in einem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse D entlang der Schnittlinie II - II der Figur 1 in separater Darstellung dargestellt. Entsprechend Figur 1 besitzt der Rotor 3 eine Rotorwelle 31 und kann mehrere, in der Figur 1 nicht näher dargestellte Magnete aufweisen, deren magnetischer Polarisation entlang der Umfangsrichtung U abwechselt. Der Rotor 3 ist um eine Rotationsachse D drehbar, deren Lage durch die Mittellängsachse M der Rotorwelle 31 festgelegt ist. Durch die Rotationsachse D wird eine axiale Richtung A definiert, welche sich parallel zur Rotationsachse D erstreckt. Eine radiale Richtung R steht senkrecht zur axialen Richtung A. Eine Umfangsrichtung U rotiert um die Rotationsachse D.
Wie Figur 1 erkennen lässt, ist der Rotor 3 im Stator 2 angeordnet. Somit handelt es sich bei der hier gezeigten elektrischen Maschine 1 um einen sogenannten Innenläufer. Denkbar ist aber auch eine Realisierung als sogenannter Außenläufer, bei welcher der Rotor 3 außerhalb des Stators 2 angeordnet ist. Die Rotorwelle 31 ist in einem ersten Wellenlager 32a und, dazu axial beabstandet, in einem zweiten Wellenlager 32b um die Rotationsachse D drehbar am Stator 2 gelagert. Der Stator 2 umfasst außerdem in bekannter Weise mehrere, zum Erzeugen eines magnetischen Feld elektrisch bestrombare Statorwicklungen 6. Durch magnetische Wechselwirkung des von den Magneten des Rotor 3 erzeugten magnetischen Feldes mit dem von den Statorwicklungen 6 erzeugten magnetischen Feld wird der Rotor 3 in Rotation versetzt.
Dem Querschnitt der Figur 2 entnimmt man, dass der Stator 2 einen ringförmigen Statorkörper 7, beispielsweise aus Eisen, aufweisen kann. Insbesondere kann der Statorkörper 7 aus mehreren, entlang der axialen Richtung A aufeinandergesta- pelten und miteinander verklebten Statorkörperplatten (nicht gezeigt) gebildet sein. An dem Statorkörper 7 sind radial innen mehrere Statorzähne 8 angeformt, die sich entlang der axialen Richtung A erstrecken, radial nach innen vom Statorkörper 7 weg abstehen und entlang der Umfangsrichtung U beabstandet zueinander angeordnet sind. Jeder Statorzahn 8 trägt eine Statorwicklung 6. Die einzelnen Statorwicklungen 6 bilden zusammen eine Wicklungsanordnung. Je nach Anzahl der von den Statorwicklungen 6 zu bildenden magnetischen Pole können die einzelnen Statorwicklungen 6 der gesamten Wicklungsanordnung in geeigneter Weise elektrisch miteinander verdrahtet sein.
Im Betrieb der Maschine 1 erzeugen die elektrisch bestromten Statorwicklungen 6 Abwärme, die aus der Maschine 1 abgeführt werden muss, um eine Überhitzung und eine damit einhergehende Beschädigung oder gar Zerstörung der Maschine 1 zu verhindern. Daher werden die Statorwicklungen 6 mithilfe eines Kühlmittels K gekühlt, welches durch den Stator 2 geführt wird und die von den Statorwicklungen 6 erzeugte Abwärme durch Wärmeübertragung aufnimmt.
Um das Kühlmittel K durch den Stator 2 zu führen, umfasst die Maschine 1 einen Kühlmittelverteilerraum 4, in welchen über einen Kühlmitteleinlass 33 ein Kühlmit- tel K eingeleitet werden kann. Entlang der axialen Richtung A im Abstand zum Kühlmittelverteilerraum 4 ist ein Kühlmittelsammlerraum 5 angeordnet. Der Kühlmittelverteilerraum 4 kommuniziert mittels mehrerer Kühlkanäle 10, von welchen in der Darstellung der Figur 1 nur ein einziger erkennbar ist, fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum 5. In einem in den Figuren nicht gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A können der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammlerraum 5 jeweils eine ringförmige Geometrie besitzen. Entlang der Umfangsrichtung U sind mehrere Kühlkanäle 10 beabstandet zueinander angeordnet, die sich jeweils entlang der axialen Richtung A vom ringförmigen Kühlmittelverteilerraum 4 zum ringförmigen Kühlmittelsammlerraum 5 erstrecken. Somit kann das über den Kühlmitteleinlass 33 in den Kühlmittelverteilerraum 4 eingebrachte Kühlmittel K auf die einzelnen Kühlkanäle 10 verteilt werden. Nach dem Durchströmen der Kühlkanäle 10 und der Aufnahme von Wärme von den Statorwicklungen wird das Kühlmittel K im Kühlmittelsammlerraum 5 gesammelt und über einen am Stator 2 vorgesehenen Kühlmittelauslass 34 wieder aus der Maschine 1 ausgeleitet.
Im Beispiel der Figuren sind also die Kühlkanäle 10 derart ausgebildet, dass das im Betrieb der Maschine 1 durch diese Kühlkanäle 10 geführte Kühlmittel K von einem ersten axialen Endabschnitt 3.1 , 7.1 des Stators 2 bzw. des Statorkörpers 7 in Richtung eines zweiten axialen Endabschnitts 3.2, 7.2 des Stators 3 bzw. des Statorkörpers 7 strömt.
Wie die Darstellungen der Figuren 1 und 2 erkennen lassen, sind die Statorwicklungen 6 in Zwischenräumen 9 angeordnet, die zwischen jeweils zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Statorzähnen 8 ausgebildet sind. Besagte Zwischenräume 9 sind dem einschlägigen Fachmann auch als sogenannte "Stator- Nuten" oder "Stator-Schlitze" bekannt, die sich ebenso wie die Statorzähne 8 entlang der axialen Richtung A erstrecken. Nun wird auf die Darstellung der Figur 3 Bezug genommen, welche einen zwischen zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Statorzähnen 8 - im Folgenden auch als Statorzähne 8a, 8b bezeichnet - ausgebildeten Zwischenraum 9 in einer Detaildarstellung zeigt. Um die Wärmeübertragung der von den Statorwicklungen 6 erzeugten Abwärme auf das durch die Kühlkanäle 10 strömende Kühlmittel K zu verbessern, ist entsprechend Figur 3 in den Zwischenräumen 9 jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff 1 1 vorgesehen. Der elektrisch isolierende Kunststoff 1 1 ist durch eine erste Kunststoffmasse 1 1 a aus einem ersten Kunst- stoffmaterial und durch eine zweite Kunststoffmasse 1 1 b aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet, dessen thermische Leitfähigkeit größer ist als die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials. Das erste Kunststoffmate- rial 1 1 a ist ein Duroplast. Das zweite Kunststoffmaterial 1 1 b ist ein Thermoplast. Im Beispielszenario sind in allen Zwischenräumen 9 jeweils eine erste und eine zweite Kunststoffmasse 1 1 a, 1 1 b angeordnet. In einer Variante des Beispiels kann die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials kleiner als oder gleich der thermischen Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials sein. Bevorzugt sind die beiden Kunststoffmassen 1 1 a, 1 1 b jeweils Spritzgussmassen aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff 1 1 . Die Anwendung eines Spritzgussverfahrens vereinfacht und beschleunigt die Herstellung der Kunststoffmasse.
Die den Zwischenraum 9 begrenzenden Oberflächenabschnitte des Stators 2 sind bevorzugt vollständig mit der zweiten Kunststoffmasse 1 1 b beschichtet. Die Be- schichtung aus der zweiten Kunststoffmasse 1 1 b kann sich zumindest über eine entlang der axialen Richtung A gemessene Gesamtlänge des jeweiligen Zwischenraums 9 erstrecken und auf diese Weise die jeweilige Statorwicklung 6 o- der/und die erste Kunststoffmasse 1 1 a elektrisch vom Stator 2, insbesondere vom jeweiligen Statorzahn 7, isolieren. Insbesondere kann die Beschichtung aus der zweiten Kunststoffmasse 1 1 b die betreffende Statorwicklung 6 innerhalb des Zwi- schenraums 9 über mindestens die gesamte, entlang der axialen Richtung A gemessene Länge des jeweiligen Zwischenraums 9 in Umfangsrichtung U-förmig umschließen.
Die Statorwicklungen 6 sind jeweils derart ausgebildet, dass sie mittels der ersten oder/und zweiten Kunststoffmasse 1 1 a, 1 1 b zumindest im Bereich innerhalb des jeweiligen Zwischenraums 9 im Betrieb der elektrischen Maschine 1 elektrisch, vorzugsweise vollständig, vom Kühlmittel K und auch vom Statorkörper 7 isoliert ist.
Sowohl die erste als auch die zweite Kunststoffmasse 1 1 a, 1 1 b kann einen axial aus dem Zwischenraum 9 herausragenden Wicklungsabschnitt der Statorwicklung 6 zumindest teilweise umgeben und darüber hinaus den Kühlmittelverteilerraum 4 sowie den Kühlmittelsammlerraum 5 teilweise begrenzen. Auf diese Weise wird besagter Wicklungsabschnitt im Betrieb der elektrischen Maschine 1 elektrisch gegenüber dem Kühlmittel K isoliert.
Gemäß Figur 3 sind die in dem Zwischenraum 9 angeordneten Statorwicklungen 6 und ein Kühlkanal 10 in die erste Kunststoffmasse 1 1 a aus dem ersten Kunststoffmaterial eingebettet. Die erste Kunststoffmasse 1 1 a mit der darin eingebetteten Statorwicklung 6 und ein Kühlkanal 10 sind wiederum in die zweite Kunst- stoffmasse 1 1 b aus dem zweiten Kunststoffmaterial eingebettet bzw. teilweise von dieser umgeben.
Es versteht sich, die dass die gemäß Figur 3 in dem Zwischenraum 9 angeordnete Statorwicklung 6 jeweils teilweise einer ersten Statorwicklung 6a zugehörig ist, die von einem ersten Statorzahn 8a getragen ist, und teilweise einer zweiten Statorwicklung 6b zugeordnet ist, die von einem dem ersten Statorzahn 8a in Umfangsrichtung U benachbarten, zweiten Statorzahn 8b getragen ist. Zur Verdeutli- chung dieses Szenarios ist in Figur 3 eine virtuelle Trennlinie 12 eingezeichnet. Die in Figur 3 links der Trennlinie 12 gezeigten Wicklungsdrähte 13a gehören zu der von dem Statorzahn 8a getragenen Statorwicklung 6a. Die rechts der Trennlinie 12 gezeigten Wicklungsdrähte 13b gehören zu der von dem Statorzahn 8b getragenen Statorwicklung 6b.
Gemäß Figur 3 ist der in dem Zwischenraum 9 ausgebildete Kühlkanal 10 durch mehrere in dem elektrisch isolierenden Kunststoff 1 1 angeordnete und von dem Kühlmittel K durchströmbare Durchbrüche 40 realisiert. Bevorzugt umgibt die zweite Kunststoffmasse 1 1 b in dem in Figur 3 gezeigten einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A die Durchbrüche 40 jeweils vollständig. Auf diese Weise können die den Kühlkanal 10 bildende Durchbrüche 40 besonders wirksam thermisch an die Statorwicklungen 6 gekoppelt werden.
Die Durchbrüche 40 - in Figur 3 sind rein beispielhaft vier solche Durchbrüche 40 gezeigt - sind entlang der Umfangsrichtung U beabstandet zueinander angeordnet und erstrecken sich jeweils entlang der axialen Richtung A. Die Durchbrüche 40 können als Durchgangsbohrungen realisiert sein, die mittels eines geeigneten Bohrwerkzeugs in die zweite Kunststoffmasse 1 1 b eingebracht werden. Die Durchbrüche 40 können in dem Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse D jeweils die Geometrie eines Rechtecks mit zwei Breitseiten 20 und mit zwei
Schmalseiten 21 aufweisen. Eine Länge der beiden Breitseiten 20 beträgt dabei wenigstens das Zweifache, vorzugsweise wenigstens das Vierfache, einer Länge der beiden Schmalseiten 21 . Somit wird die vorteilhafte Geometrie eines Flachrohrs nachgebildet.
Zweckmäßig sind die Rohrkörper 16 jeweils mittels der ersten sowie zweiten Kunststoffmasse 1 1 a, 1 1 b elektrisch vom Statorkörper 7 und dabei insbesondere von dessen Statorzähnen 8 isoliert. Mittels der ersten bzw. zweiten Kunststoff- masse 1 1 a, 1 1 b wird die jeweilige Statorwicklung 6 elektrisch von dem als Rohrkörper 16 ausgebildeten Kühlkanal 10 isoliert.
Im Beispiel der Figur 3 sind die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 bzgl. der radialen Richtung R radial außerhalb der Statorwicklungen 6 in der Kunststoffmasse 1 1 angeordnet. Der radiale Abstand des Kühlkanals 10 zur Rotationsachse D des Rotors 3 ist also größer als der Abstand der Statorwicklung 6 zur Rotationsachse D. Denkbar ist aber auch eine Anordnung der Kühlkanäle 10 radial innen. In dem in Figur 3 gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A erstrecken sich die beiden Breitseiten 20 der Durchbrüche 40 jeweils senkrecht zur radialen Richtung R.
Zur Herstellung einer elektrischen Maschine 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 werden die die Zwischenräume 9 begrenzenden Oberflächen des Statorkörpers 7 mit dem zweiten Kunststoffmaterial, bevorzugt einem Thermoplasten, umspritzt und auf diese Weise die zweite Kunststoffmasse 1 1 b gebildet. Dabei wird das Material des Statorkörpers 7 zu dem jeweiligen Zwischenraum 9 hin elektrisch isoliert. Danach werden die Statorwicklungen 6 in die Zwischenräume 9 eingebracht und auf den Statorzähnen 8 angeordnet. Danach werden die Statorwicklungen 6 mit dem die erste Kunststoffmasse 1 1 a ergebenden, ersten Kunststoffmaterial, bevorzugt einem Duroplasten, umspritzt. Im Zuge der Herstellung des elektrisch isolierenden Kunststoffs 1 1 , er sich aus den beiden Kunststoffmassen 1 1 a, 1 1 b zusammensetzt, kann auch der Statorkörper 7 mit dem die erste Kunststoffmasse 1 1 a bildenden ersten Kunststoffmaterial umspritzt werden. Vorher oder danach können die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 mit Hilfe eines geeigneten Bohrwerkzeugs in die zweite Kunststoffmasse 1 1 b eingebracht werden.
Die Figur 4 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 3. Bei der Maschine 1 gemäß Figur 4 ist der Kühlkanal 10 nicht in der ersten Kunststoffmasse 1 1 a, son- dem im Statorkörper 7 des Stators 2 angeordnet. Wie Figur 4 erkennen lässt, sind die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 radial außerhalb des Zwischenraums 9 und bzgl. der Umfangsrichtung U zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 8a, 8b im Statorkörper 7 angeordnet. In analoger Weise zum Beispiel der Figur 3 ist der Kühlkanal 10 durch Durchbrüche 40 gebildet, die aber bei der Variante gemäß Figur 4 im Statorkörper 7 - und nicht im Kunststoff 1 1 - angeordnet sind. Der Kühlkanal 10 kann, vorzugsweise im Zuge der Herstellung des Statorkörpers 7, durch Einbringen der Durchbrüche 40 - bevorzugt in Form von Bohrungen mit Hilfe eines geeigneten Bohrwerkzeugs - in den Statorkörper 7 bzw. in die den Statorkörper 7 bildenden Statorkörperplatten - gebildet werden.
Dabei ist der im Statorkörper 7 ausgebildete Durchbruch 40 bevorzugt vollständig von dem elektrisch isolierenden Kunststoff 1 1 , insbesondere von der zweiten Kunststoffmasse 1 1 b, begrenzt, umhüllt oder/und umgeben. Auf diese Weise kann ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss des durch den Durchbruch 40 strömenden Kühlmittels K mit dem Statorkörper 7 vermieden werden.
Die Figur 5 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 4. Auch bei der Variante gemäß Figur 5 sind die den Kühlkanal 10 bildenden Durchbrüche 40 im Statorkörper 7 des Stators 2 angeordnet. Im Beispiel der Figur 5 sind aber - im Gegensatz zur Variante der Figur 4 - die im Statorkörper 7 angeordneten Durchbrüche 40 zum Zwischenraum 9 hin offen ausgebildet. Wie Figur 5 erkennen lässt, werden die Durchbrüche 40 zum Zwischenraum 9 hin und von der im Zwischenraum 9 vorgesehenen zweiten Kunststoffmasse 1 1 b fluiddicht verschlossen.
Die Figur 6 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der Figur 5. Bei der Weiterbildung gemäß Figur 6 ist sowohl im Statorkörper 7 als auch in der ersten Kunst- stoffmasse 1 1 a ein Kühlkanal 10 ausgebildet. Der im Statorkörper 7 zusätzlich vorgesehene Kühlkanal 10 - im Folgenden auch als„radial äußerer Kühlkanal" 10a bezeichnet - ist in analoger Weise zum Beispiel der Figur 5 ausgebildet, so dass auf obige Erläuterungen zu Figur 5 verwiesen wird. Der in der ersten Kunst- stoffmasse 1 1 a angeordnete Kühlkanal 10 wird im Folgenden auch als„radial innerer Kühlkanal" 10b bezeichnet. Bezüglich der radialen Richtung R ist die Statorwicklung 6 also zwischen den beiden Kühlkanälen 10a, 10b angeordnet. Wie die Detaildarstellung der Figur 6 zeigt, kann der radial innere Kühlkanal 10b durch einen Rohrkörper 16, beispielsweise aus Aluminium, gebildet sein, der einen Rohrkörperinnenraum 22 umgibt. Grundsätzlich kommt als Material für den Rohrkörper 16 bzw. den Kühlkanal 10, 10a ein elektrisch leitendes Material, insbesondere ein Metall, oder ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere ein Kunststoff, in Betracht. Optional können, wie in der Detaildarstellung der Figur 6 gezeigt, am Rohrkörper 16 ein oder mehrere Trennelemente 18 ausgeformt sein, welche den Kühlkanal 10b in fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle 19 unterteilen. Auf diese Weise kann das Strömungsverhalten des Kühlmittels K im Kühlkanal 10b verbessert werden, womit ein verbesserter Wärmeübergang auf das Kühlmittel einhergeht. Außerdem wird der Rohrkörper 16 zusätzlich mechanisch ausgesteift. Im Beispiel der Figur 6 sind exemplarisch zwei solche Trennelemente 18 dargestellt, so dass sich drei Teilkühlkanäle 19 ergeben. Selbstredend ist in Varianten des Beispiels auch eine andere Anzahl an Trennelementen 18 möglich. Der Rohrkörper 16 kann als Flachrohr 17 ausgebildet sein, welches im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A zwei Breitseiten 20 und zwei Schmalseiten 21 aufweist. Eine Länge der beiden Breitseiten 20 beträgt in diesem Fall wenigstens das Vierfache, vorzugsweise wenigstens das Zehnfache, einer Länge der beiden Schmalseiten 21 . Die Breitseiten 20 erstrecken sich senkrecht zur radialen Richtung R.
Die vorangehend diskutierten Varianten gemäß den Figuren 3 bis 6 können, soweit sinnvoll, miteinander kombiniert werden. Inn Folgenden wird wieder auf die Figur 1 Bezug genommen. Wie die Figur 1 anschaulich belegt, kann die vorzugsweise einstückig ausgebildete, erste Kunst- stoffmasse 1 1 a axial beidseitig aus den Zwischenräumen 9 herausragen. Dies erlaubt es, auch den Kühlmittelverteilerraum 4 sowie, alternativ oder zusätzlich, den Kühlmittelsammlerraum 5 zur thermischen Ankopplung an die beiden axialen Endabschnitte 14a, 14b der jeweiligen Statorwicklung 6 in die erste Kunststoffmasse 1 1 a einzubetten, die axial außerhalb des jeweiligen Zwischenraum 9 angeordnet ist. Auf diese Weise kann auch im Bereich der üblicherweise thermisch besonders belasteten axialen Endabschnitte 14a, 14b der betreffenden Statorwicklung 6 ein effektiver Wärmeübergang mit dem im Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. Kühlmittelsammlerraum 5 vorhandenen Kühlmittel K hergestellt werden. Diese Maßnahme erlaubt eine besonders effektive Kühlung der beiden axialen Endabschnitte 14a, 14b der Statorwicklung 6.
Ferner ist gemäß Figur 1 der Stator 2 mit dem Statorkörper 7 und den Statorzähnen 8 axial zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerschild 25a, 25b angeordnet.
Wie die Figur 1 erkennen lässt, ist ein Teil des Kühlmittelverteilerraums 4 in dem ersten Lagerschild 25a und ein Teil des Kühlmittelsammlerraums 5 in dem zweiten Lagerschild 25b angeordnet. Der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammlerraum 5 sind somit jeweils teilweise durch einen in der ersten Kunst- stoffmasse 1 1 a vorgesehenen Hohlraum 41 a, 41 b gebildet.
Der erste Hohlraum 41 a wird dabei durch einen im ersten Lagerschild 25a ausgebildeten Hohlraum 42a zum Kühlmittelverteilerraum 4 ergänzt. Entsprechend wird der zweite Hohlraum 41 b durch einen im zweiten Lagerschild 25b ausgebildeten Hohlraum 42b zum Kühlmittelsammlerraum 5 ergänzt. Bei der vorangehend erläu- terten Ausführungsvariante begrenzt die erste Kunststoffmasse 1 1 a den Kühlmit- telverteilerraum 4 sowie den Kühlmittelsammlerraum 5 also zumindest teilweise.
Im ersten Lagerschild 25a kann ferner eine Kühlmittelzuführung 35 ausgebildet sein, welche den Kühlmittelverteilerraum 4 fluidisch mit einem außen, insbesondere wie in Figur 1 dargestellt umfangsseitig, am ersten Lagerschild 25a vorgesehenen Kühlmitteleinlass 33 verbindet. Im zweiten Lagerschild 25b kann entsprechend eine Kühlmittelabführung 36 ausgebildet sein, welche den Kühlmittelsammlerraum 5 fluidisch mit einem außen, insbesondere wie in Figur 1 dargestellt umfangsseitig, am Lagerschild 25b vorgesehenen Kühlmittelauslass 34 verbindet. Dies ermöglicht eine Anordnung des Kühlmittelverteilerraums 4 bzw. des Kühlmittelsammlerraum 5 jeweils radial außen am ersten bzw. zweiten Endabschnitt 14a, 14b der betreffenden Statorwicklung 6 und auch in der Verlängerung dieser Endabschnitte 14a, 14b entlang der axialen Richtung A. Die im Betrieb der Maschine 1 thermisch besonders belasteten Endabschnitte 14a, 14b der Statorwicklungen 6 werden auch mittels dieser Maßnahme besonders effektiv gekühlt.
Gemäß Figur 1 kann die erste Kunststoffmasse 1 1 a aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff 1 1 auch auf einer Außenumfangsseite 30 des Statorkörpers 7 angeordnet sein und somit auf der Außenumfangsseite 30 eine Kunststoffbeschich- tung 1 1 .1 ausbilden. Somit kann der typischerweise aus elektrisch leitenden Statorplatten gebildete Statorkörper 7 des Stators 2 elektrisch gegen die Umgebung isoliert werden. Die Bereitstellung eines separaten Gehäuses zur Aufnahme des Statorkörpers 7 kann somit entfallen.
Die Figur 7 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 1 . Um auch die Rotorwelle 31 sowie die beiden Wellenlager 32a, 32b im Betrieb der Maschine 1 zu kühlen, kann die Kühlmittelzuführung 35 thermisch an das im ersten Lagerschild 25a angeordnete, erste Wellenlager 32a gekoppelt sein. Ebenso kann die Kühlmittelab- führung 36 thermisch an das im zweiten Lagerschild 25b angeordnete, zweite Wellenlager 32b gekoppelt sein. Eine separate Kühleinrichtung zum Kühlen der Wellenlager 32a, 32b kann auf diese Weise entfallen, woraus sich Kostenvorteile ergeben. Im Beispiel der Figur 7 sind der Kühlmitteleinlass 33 und der Kühlmittel- auslass 34 an der äußeren Stirnseite 26a, 26b des jeweiligen Lagerschilds 25a, 25b vorgesehen. Bei der Variante gemäß den Figuren 7 und 1 sind die Statorwicklungen 6 entlang der radialen Richtung R radial innerhalb der Kühlkanäle 10 angeordnet. Die Statorwicklungen 6 sind mit einem elektrischen Anschluss 50 durch eine im zweiten Lagerschild 25b vorgesehene Durchführung 39 aus dem Stator 2 heraus nach außen geführt, so dass sie von außen elektrisch bestromt werden können. Die Durchführung 39 ist radial zwischen dem Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. dem Kühlmittelsammlerraum 5 und der Drehachse D angeordnet.
Im Beispiel der Figur 8, welche eine gegenüber der Figur 7 vereinfachte Ausführungsform zeigt, sind der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammlerraum 5 ausschließlich in der axialen Verlängerung der Kühlkanäle 10 angeordnet. Diese Variante benötigt für den Kühlmittelverteilerraum 4 und für den Kühlmittelsammlerraum 5 besonders wenig Bauraum. Bei der Variante gemäß Figur 8 sind die Statorwicklungen 6 entlang der radialen Richtung R radial innerhalb der Kühlkanäle 10 angeordnet. Die Statorwicklungen 6 sind mit einem elektrischen Anschluss 50 durch eine im zweiten Lagerschild 25b vorgesehene Durchführung 39 aus dem Stator 2 heraus nach außen geführt, so dass sie von außen elektrisch bestromt werden können. Die Durchführung 39 ist bzgl. der radialen Richtung radial außerhalb des Kühlmittelverteilerraums 4 bzw. des Kühlmittelsammlerraum 5 im zweiten Lagerschild 25b angeordnet.
Im Beispiel der Figur 9 ist eine Weiterbildung der Figur 7 gezeigt. Bei dieser Weiterbildung umgibt der Kühlmittelverteilerraum 4 in dem in Figur 9 dargestellten Längsschnitt entlang der Rotationsachse D den ersten axialen Endabschnitt 14a der jeweiligen Statorwicklung 6 U-förmig, also axial endseitig sowie radial innen und radial außen. Entsprechend umgibt der Kühlmittelsammlerraum 5 in dem Längsschnitt entlang der Rotationsachse D den zweiten axialen Endabschnitt 14b der jeweiligen Statorwicklung 6 U-förmig, also axial endseitig sowie radial innen und radial außen. Bei dieser Variante sind Kühlkanäle 10 sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb der Statorwicklung 6 vorgesehen. Somit sind die jeweiligen Statorwicklungen 6 einschließlich ihrer axialen Endabschnitte 14a, 14b über die Kühlkanäle 10 sowie den Kühlmittelverteilerraum 4 sowie den Kühlmittelsammlerraum 5 in direktem thermischem Kontakt mit dem Kühlmittel K. Dies erlaubt eine besonders effektive Kühlung der Statorwicklung 6 einschließlich der thermisch besonderen Belastungen ausgesetzten axialen Endabschnitte 14a, 14b.

Claims

Ansprüche
1 . Elektrische Maschine (1 ), insbesondere für ein Fahrzeug,
mit einem Rotor (3), der um eine Rotationsachse (D) drehbar ist, durch welche eine axiale Richtung (A) der elektrischen Maschine (1 ) definiert ist, und mit einem Stator (2), der Statorwicklungen (6) aufweist,
mit zumindest einem, vorzugsweise zumindest zwei, höchst vorzugsweise einer Mehrzahl, von einem Kühlmittel (K) durchströmbaren Kühlkanal/Kühlkanälen (10),
wobei der Stator (2) sich entlang der axialen Richtung (A) erstreckende und entlang einer Umfangsrichtung (U) beabstandet zueinander angeordnete
Statorzähne (8) besitzt, welche die Statorwicklungen (6) tragen,
wobei zumindest eine Statorwicklung (6) zur thermischen Kopplung in einen elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ) eingebettet ist,
wobei der elektrisch isolierende Kunststoff (1 1 ) mit der zumindest einen
Statorwicklung (6) in zumindest einem Zwischenraum (9) angeordnet ist, der zwischen zwei in der Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8) ausgebildet ist,
wobei der elektrisch isolierende Kunststoff (1 1 ) durch eine erste Kunststoffmasse (1 1 a) aus einem ersten Kunststoffmaterial und durch eine zweite Kunststoffmasse (1 1 b) aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials größer ist als die thermische Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials; oder dass
die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials kleiner ist als die thermischen Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials; oder dass die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials gleich der thermischen Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Maschine einen Kühlmittelverteilerraum (4) und einen axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum (5) umfasst, wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) zum Kühlen der Statorwicklungen (6) mittels des wenigstens eines von einem Kühlmittel (K) durchströmbaren Kühlkanals (10), vorzugsweise mittels der Mehrzahl von Kühlkanälen (10), fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum (5) kommuniziert.
4. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder Kühlmittelsammlerraum (5) ausschließlich in einer axialen Verlängerung des Stators (2) benachbart zu diesem angeordnet ist und vorzugsweise entlang einer radialen Richtung (R) bzw. Stators (2) nicht über diesen hinaus ragt.
5. Elektrische Maschine einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem zumindest einen Zwischenraum (9) zumindest eine Statorwicklung (6) in die erste Kunststoffmasse (1 1 a) aus dem ersten Kunststoffmaterial eingebettet ist, die erste Kunststoffmasse (1 1 a) mit der darin eingebetteten Statorwicklung (6) zumindest teilweise von der zweite Kunststoffmasse (1 1 b) aus dem zweiten Kunststoffmaterial umgeben, vorzugsweise in diese eingebettet, ist.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in wenigstens zwei Zwischenräumen (9), vorzugsweise in allen Zwischenräumen (9), sowohl die erste als auch die zweite Kunststoffmasse (1 1 a, 1 1 b) angeordnet sind.
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Kunststoffmaterial einen Duroplasten oder einen Thermoplasten umfasst oder ein Duroplast oder ein Thermoplast ist, und/oder dass
das zweite Kunststoffmaterial einen Thermoplasten oder einen Duroplasten umfasst oder ein Thermoplast oder ein Duroplast ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Kühlkanal (10, 10b) in dem elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ) angeordnet ist.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Kühlkanal (10) durch wenigstens einen, vorzugsweise durch mehrere, in dem elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ), vorzugsweise in der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b), vorgesehene(n) und von dem Kühlmittel (K) durchströmbaren Durchbruch/Durchbrüche (40) gebildet ist.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zweite Kunststoffmasse (1 1 b) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) zumindest einen Durchbruch (40), vorzugsweise jeweils alle Durchbrüche (40), zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt oder umhüllt.
1 1 . Elektrische Maschine nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Durchbruch (40) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) die Geometrie eines Rechtecks mit zwei Breitseiten (20) und zwei Schmalseiten (21 ) aufweist.
12. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kühlkanal (10) von dem elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ), vorzugsweise von der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b), zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgeben oder umhüllt ist.
13. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder der Kühlmittelsammlerraum (5) zur thermischen Ankopplung an die Statorwicklungen (6) wenigstens teilweise in dem elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ), vorzugsweise in der ersten Kunststoffmasse (1 1 a), angeordnet sind.
14. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass den Zwischenraum (9) begrenzende Oberflächenabschnitte des Stators (2) zumindest teilweise mit der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b) beschichtet sind.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die Beschichtung aus der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b) zumindest über eine entlang der axialen Richtung (A) gemessene Gesamtlänge des jeweiligen Zwischenraums (9) erstreckt und die jeweilige Statorwicklung (6) o- der/und die erste Kunststoffmasse (1 1 a) elektrisch vom Stator (2), insbesondere vom jeweiligen Statorzahn (7), isoliert.
16. Elektrische Maschine nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtung aus der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b) die betreffende Statorwicklung (6) innerhalb des Zwischenraums (9) über mindestens die gesamte, entlang der axialen Richtung (A) gemessene Länge des jeweiligen Zwischenraums (9) in Umfangsrichtung U-förmig umschließt.
17. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und die zweite Kunststoffmasse (1 1 a, 1 1 b) zusammen den zumindest einen Zwischenraum (9) im Wesentlichen vollständig ausfüllen.
18. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und die zweite Kunststoffmasse (1 1 a, 1 1 b) jeweils durch eine Spritzgussmasse aus dem ersten bzw. zweiten Kunststoffmaterial gebildet sind.
19. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (2) einen, vorzugsweise ringförmigen, Statorkörper (7) umfasst, die erste Kunststoffmasse (1 1 a) zumindest auf einer Außenumfangsseite (30) des Statorkörpers (7) angeordnet ist.
20. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kunststoffmasse (1 1 a) auf der Außenumfangsseite (30) eine Au- ßenbeschichtung (1 1 .1 ) ausbildet.
21 . Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die erste Kunststoffmasse (1 1 a) axial aus dem Zwischenraum (9) herausragt.
22. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kunststoffmasse (1 1 a) den Kühlmittelverteilerraum (4) und/oder den Kühlmittelsammlerraum (5) zumindest teilweise begrenzt.
23. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in zumindest einem, vorzugsweise in jedem, Zwischenraum (9) zwischen zwei jeweils in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8a, 8b) zumindest ein Kühlkanal (10) und der elektrisch isolierende Kunststoff (1 1 ) vorgesehen sind.
24. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kühlkanal (10) radial außerhalb oder radial innerhalb der jeweiligen Statorwicklung (6) im Zwischenraum (9) angeordnet ist; oder dass zumindest ein Kühlkanal (10) radial außerhalb und zumindest ein weiterer Kühlkanal (10) radial innerhalb der jeweiligen Statorwicklung (6) im Zwischenraum (9) angeordnet ist.
25. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kühlkanal (10) als Rohrkörper (16) ausgebildet ist, der einen Rohrkörperinnenraum (22) umgibt,
wobei am Rohrkörper (16) wenigstens ein Trennelement (18) ausgeformt ist, welches den Rohrkörperinnenraum (22) in wenigstens zwei fluidisch voneinander getrennte Teilkühlkanäle (19) unterteilt.
26. Elektrische Maschine nach Anspruch 25, wenn rückbezogen auf Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Rohrkörper (16) mittels der ersten oder/und zweiten Kunst- stoffmasse (1 1 a, 1 1 b) elektrisch vom Statorkörper (7), insbesondere von den Statorzähnen (8), isoliert ist.
27. Elektrische Maschine nach Anspruch 25 oder 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rohrkörper (16) als Flachrohr (17) ausgebildet ist,
wobei sich in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) zumindest eine Breitseite (20) des Flachrohrs (17) im Wesentlichen senkrecht zur radialen Richtung (R) erstreckt.
28. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest eine Statorwicklung (6) mittels der ersten oder/und zweiten Kunststoffmasse (1 1 ) elektrisch von dem als Rohrkörper (16) ausgebildeten Kühlkanal (10) isoliert ist.
29. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste oder/und zweite Kunststoffmasse (1 1 a, 1 1 b) zumindest einen axial aus dem Zwischenraum (9) herausragenden Wicklungsabschnitt der Statorwicklung (6) zumindest teilweise umgibt und dabei den Kühlmittelverteilerraum (4) oder/und den Kühlmittelsammlerraum (5) teilweise begrenzt, so dass dieser Wicklungsabschnitt im Betrieb der Maschine (1 ) elektrisch gegenüber dem Kühlmittel (K) isoliert ist.
30. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Statorwicklung (6) derart ausgebildet ist, dass sie mittels der ersten oder/und zweiten Kunststoffmasse zumindest im Bereich innerhalb des jeweiligen Zwischenraums (9) im Betrieb der elektrischen Maschine (1 ) elektrisch, vorzugsweise vollständig, vom Kühlmittel (K) oder/und vom Statorkörper (7) isoliert ist.
31 . Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Kühlkanal (10, 10a) im Statorkörper (7) angeordnet und durch wenigstens einen von dem Kühlmittel (K) durchströmbaren Durchbruch (40) gebildet ist, wobei vorzugsweise der wenigstens eine Durchbruch (40) vollständig von dem elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ), höchst vorzugsweise von der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b), begrenzt oder umhüllt oder umgeben ist.
32. Elektrische Maschine nach Anspruch 31 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der den Kühlkanal (10) bildende und im Statorkörper (7) angeordnete Durchbruch (40) zum Zwischenraum (9) hin offen ausgebildet ist und von dem im Zwischenraum (9) angeordneten elektrisch isolierenden Kunststoff (1 1 ), vorzugsweise von der zweiten Kunststoffmasse (1 1 b), fluiddicht verschlossen ist.
33. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zumindest eine Kühlkanal (10, 10a) bzgl. der Umfangsrichtung (U) im Bereich zwischen zwei benachbarten Statorzähnen (8, 8a, 8b) im Statorkörper (7) angeordnet ist.
34. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die zumindest zwei Kühlkanäle (10) vorzugsweise alle vorhandenen Kühlkanäle (10), derart ausgebildet sind, dass das im Betrieb der Maschine (1 ) durch diese Kühlkanäle (10) geführte Kühlmittel von einem ersten axialen Endabschnitt (3.1 , 7.1 ) des Stators (2), vorzugsweise des Statorkörpers (7), in Richtung eines zweiten axialen Endabschnitts (3.2, 7.2) des Stators (3) bzw. des Statorkörpers (7) strömt oder umgekehrt.
35. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Statorwicklungen (6) Teil einer verteilten Wicklung sind. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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