WO2019110273A1 - Elektrische maschine, insbesondere für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2019110273A1
WO2019110273A1 PCT/EP2018/081559 EP2018081559W WO2019110273A1 WO 2019110273 A1 WO2019110273 A1 WO 2019110273A1 EP 2018081559 W EP2018081559 W EP 2018081559W WO 2019110273 A1 WO2019110273 A1 WO 2019110273A1
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plastic
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John Cunningham
Philip GRABHERR
Ian Webb
Tim Male
Stojan Markic
Graham SENTANCE
Peter Sever
Josef Sonntag
Jon Witcombe
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Mahle International Gmbh
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Definitions

  • the stator of a conventional electric machine comprises stator windings which are electrically energized during operation of the machine. This generates heat that must be dissipated to prevent overheating and the associated damage or even destruction of the stator.
  • Flierzu it is known from conventional electrical machines to equip them with a cooling device for cooling the stator - in particular said Statorwicklun- gene -.
  • 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 thus to embed the stator windings of an electric machine for cooling the stator windings in an electrically insulating plastic, which at the same time limits a cooling channel for flowing through with a coolant.
  • the plastic can act as a heat transfer medium for transferring heat from the stator windings to the coolant flowing through a cooling channel on the one hand and as an electrical insulator for the stator windings on the other hand. In this way, a particularly good heat transfer between the stator windings and the guided through the cooling channel coolant is produced.
  • the stator has stator teeth which extend along the axial direction and are arranged at a spacing from each other along a circumferential direction, which stator windings carry the stator windings and which protrude radially inwards from a stator body of the stator.
  • a stator groove is formed between two circumferentially adjacent stator teeth, which has a radially outer groove zone which merges radially inwards, ie away from the stator body, into a radially inner groove zone.
  • the transition may be formed in the manner of a step.
  • a radially inner zone width of the radially inner groove zone measured along the circumferential direction is smaller than a radially outer zone width measured along the circumferential direction of the radially outer groove zone.
  • the cooling channel in the cross section perpendicular to the axial direction on the geometry of a circle segment with a circular arc and with a chord is
  • the cooling channel in a cross-section perpendicular to the axial direction, has the geometry of a trapezoid, preferably a rectangle, with two broad sides and two narrow sides. This measure makes it possible to realize the cooling channel with a large flow cross-section.
  • the cooling channel can be 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 cooling channel in the cross section perpendicular to the axial direction has the geometry of a triangle with three sides.
  • one side of the triangle is arranged radially outward, preferably in the radially outer groove zone, and a corner of the triangle opposite this side is arranged radially inwards, preferably in the radially inner groove zone. In this way, the available space at the transition from the outer to the inner groove zone space is used optimally.
  • the radial section is radially inward, preferably in the radially inner groove zone, and the transverse section radially outwardly, preferably in the radially outer groove zone arranged. In this way, the at the transition from the outer to the inner groove zone is available.
  • the electrically insulating plastic is at least by a first plastic mass of a first plastic material and by a second Plastic compound formed from a second plastic material.
  • the thermal conductivity of the first plastic material is greater than the thermal conductivity of the second plastic material.
  • the cooling channel is limited exclusively by the third plastic compound.
  • the cooling channel may be at least partially bounded by the first plastic mass and at least partially by the third plastic mass. In this variant, too, it is ensured that the stator windings do not protrude into the cooling channel and can come into contact there with the coolant flowing through the cooling channel.
  • a coolant resistance of the third plastic material of the third plastic material and of the first plastic material of the first plastic compound is greater than the coolant resistance of the second plastic material of the second plastic compound.
  • At least one additional cooling channel is formed by at least one opening which is arranged in a radial outer end section of the stator slot opposite the slot opening.
  • the first plastic mass surrounds or envelopes at least one opening in a cross section perpendicular to the axial direction, preferably all openings, at least partially, preferably completely. In this way, the opening forming the cooling channel can be coupled particularly well thermally to the stator windings.
  • FIG. 9 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,
  • FIG. 3 shows a stator tooth 9 which is adjacent between two circumferential directions U in the circumferential direction U - these are also referred to below as "stator teeth 8a, 8b" - stator groove 9 in a detailed representation and in a cross section perpendicular to the axial direction A.
  • the stator groove 9 has a radially outer groove zone 52a, which merges radially inward, away from the stator body 7 in a radially inner groove zone 52b.
  • a radially outer zone width b measured along the circumferential direction, the radially outer groove zone 52a is greater than a radially outer zone width b a of the radially outer groove zone 52a measured along the circumferential direction U.
  • the cooling channel 10 is bounded exclusively by the third plastic mass K3 of the electrically insulating plastic 11. It is also conceivable that the cooling channel 10 in the circumferential direction U of the first plastic mass K1 and radially inward and radially outward of the third plastic mass K3 is limited (not shown).
  • the additional cooling channel 10c may, preferably in the course of the manufacture ment of the stator 7, by introducing the apertures 40 - preferably in the form of holes using a suitable drilling tool - in the stator body 7 or in which the stator body 7 forming stator body plates - are formed.
  • the stator teeth 3 are encapsulated with the first plastic mass K1.
  • a masking (not shown) is introduced into the stator slots 9 in that region in which the cooling channel 10 is to be created.
  • the masking thus completely fills the volume of the stator slot 9, which is later to form the cooling channel 10.
  • the masking therefore typically has the same geometry as the cooling channel to be formed.
  • the masking can therefore in particular have the geometry of a rectangle, a triangle, a circle segment and a T-like geometry.
  • the geometry and position of the cooling channel 10 to be formed are determined by the geometry of the masking and its position in the stator 9 during encapsulation with the plastic 11.
  • the masks can each in the manner of a small plate o.ä. be formed (not shown).
  • 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 float space 41a, 41b provided in the third and / or fourth plastic mass K3, K4.
  • an additional electrically insulating insulation (not shown) can be arranged on the axial end sections 14a, 14b of the stator windings 6.
  • the electrically conductive stator windings are usually already surrounded during their production with an electrical insulation in order to prevent that when individual winding sections contact each other electrical short circuits are generated.
  • the additional, ie redundant, electrically insulating insulation presented here it is ensured that the axial end sections 4a, 14b neither directly delimit the coolant distributor chamber 4 nor the coolant collector chamber 5. In this way, an undesired electrical short circuit of the coolant present in the coolant distributor chamber 4 or in the coolant collector chamber 5 with the electrically conductive stator windings 6 can be prevented.
  • the electrically insulating insulation is formed in the example scenario at least by an insulating varnish.
  • an insulating lacquer can be applied by spraying the stator windings 6 onto it.
  • the additional insulation can also be formed by the electrically insulating plastic 11, for example by the third plastic mass K3 and, alternatively or additionally, by the fourth plastic mass K4.

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 einem Kühlmittelverteilerraum (4) und mit einem Kühlmittelsammlerraum (5), wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) zum Kühlen der Statorwicklungen (6) mittels eines Kühlkanals (10) fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum (5) kommuniziert, • - wobei der Stator (2) Statorzähne (8) besitzt, welche die Statorwicklungen (6) tragen und welche von einem Statorkörper (7) des Stators (2) radial nach innen abstehen, • - wobei zwischen zwei Statorzähnen (8) eine Statornut (9) gebildet ist, welche eine radial äußere Nut-Zone (52a, 52b) aufweist, die radial nach innen, vom Statorkörper (7) weg in eine radial innere Nut-Zone (52b) übergeht, deren entlang der Umfangsrichtung (U) gemessene radial innere Zonenbreite (b i ) kleiner ist als die entlang der Umfangsrichtung (U) gemessene radial äußere Zonenbreite (b a ) der radial äußeren Nut-Zone (52a), • - wobei zumindest eine Statorwicklung (6) zur thermischen Kopplung in einen elektrisch isolierenden Kunststoff (11) eingebettet ist, der in der Statornut (9) angeordnet ist, • - wobei der wenigstens eine Kühlkanal (10) sich zumindest abschnittsweise in der Statornut (9) erstreckt, dort von dem elektrisch isolierenden Kunststoff (11) begrenzt ist und innerhalb der Statornut (9) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) an einem Übergang (52c) von der radial äußeren zur radial inneren Nut-Zone (52a, 52b) angeordnet 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 Elekt romotor oder um einen Generator handeln. Die elektrische Maschine kann als Au- ßenläufer 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 begrenzen- den Mantel, axial einerseits eine den Innenraum axial begrenzende Rückseiten- wand und axial andererseits eine den Innenraum axial begrenzende Vordersei- tenwand 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 verbun- denen Beschädigung oder gar Zerstörung des Stators abgeführt werden muss. Flierzu ist es aus herkömmlichen elektrischen Maschinen bekannt, diese mit einer Kühleinrichtung zum Kühlen des Stators - insbesondere besagter Statorwicklun- gen - 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 Ausfüh- rungsform 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 Pa- tentansprüche.
Grundidee der Erfindung ist demnach, die Statorwicklungen einer elektrischen Maschine zum Kühlen der Statorwicklungen in einen elektrisch isolierenden Kunststoff einzubetten, der gleichzeitig auch einen Kühlkanal zum durch strömen mit einem Kühlmittel begrenzt. Somit kann der Kunststoff als wärmeübertragendes Medium zur Übertragung von Wärme von den Statorwicklungen auf das durch ei- nen Kühlkanal strömende Kühlmittel einerseits und als elektrischer Isolator für die Statorwicklungen andererseits wirken. Auf diese Weise wird ein besonders guter Wärmeübergang zwischen den Statorwicklungen und dem durch den Kühlkanal geführten Kühlmittel hergestellt. 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 be- sonders effektiven Kühlung der Statorwicklungen. Somit kann auch in einem Hochlastbetrieb der elektrischen Maschine sichergestellt werden, dass die anfal- lende Abwärme vom Stator abgeführt werden kann. Eine Beschädigung oder gar Zerstörung der elektrischen Maschine durch Überhitzung des Stators kann somit vermieden werden. Durch Verwendung eines elektrisch isolierenden Kunststoffs wird außerdem gewährleistet, dass die zu kühlenden Statorwicklungen durch den Kunststoff nicht auf unerwünschte Weise elektrisch kurzgeschlossen werden.
Erfindungsgemäß ist der Kühlkanal dabei zumindest abschnittsweise in einer Stra- tonut zwischen zwei benachbarten Statorzähnen des Stators angeordnet. Die Statornut geht dabei von einer radial äußere Nut-Zone radial nach innen in eine radial innere Nut-Zone über, deren entlang der Umfangsrichtung gemessene radi- al innere Zonenbreite kleiner ist als die entlang der Umfangsrichtung gemessene radial äußere Zonenbreite der radial äußeren Nut-Zone. Der Kühlkanal ist in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung im Bereich eines Übergangs von der radial äußeren zur radial inneren Nut-Zone angeordnet und wird dort von dem elektrisch isolierenden Kunststoff begrenzt. Die Anordnung des Kühlkanals im Be- reich besagten Übergangs erweist sich als besonders vorteilhaft, da unmittelbar in diesem Bereich typischerweise keine Statorwicklungen angeordnet sind. Somit kann dieser Bereich des Stators bauraumsparend zur Bereitstellung eines Kühlka- nals genutzt werden kann. Da aber in der Nähe des Übergangs oftmals Wick- lungsabschnitte der Statorwicklungen vorgesehen sind, die besonders viel Ab- wärme erzeugen, lässt sich durch eine Anordnung des Kühlkanals in diesem Be- reich auch besonders viel Abwärme über das durch den Kühlkanal strömende Kühlmittel aus der elektrischen Maschine abführen. Im Ergebnis wird somit eine elektrische Maschine geschaffen, in welche ein wenig Bauraum benötigender und dennoch effektiver Kühlungsmechanismus zum Abführen von Abwärme aus dem Stator implementiert ist.
Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine, insbesondere für ein Fahrzeug um- fasst einen Rotor, der um eine Rotationsachse drehbar ist, durch welche eine axiale Richtung der elektrischen Maschine definiert ist. Die Maschine umfasst fer- ner einem Stator, der Statorwicklungen aufweist. Die Maschine umfasst ferner ei- nen Kühlmittelverteilerraum und einem axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum. Dabei kommuniziert der Kühlmittelverteilerraum zum Kühlen der Statorwicklungen mittels wenigstens eines von einem Kühlmittel durchströmbaren Kühlkanals fluidisch mit dem Kühlmittelsammlerraum. Der Stator besitzt sich entlang der axialen Richtung erstreckende und entlang einer Umfangs- richtung beabstandet zueinander angeordnete Statorzähne, welche die Stator- wicklungen tragen und welche von einem Statorkörper des Stators radial nach in- nen abstehen. Zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten Statorzähnen ist jeweils eine Statornut gebildet, welche eine radial äußere Nut-Zone aufweist, die radial nach innen, also vom Statorkörper weg, in eine radial innere Nut-Zone übergeht. Der Übergang kann in der Art einer Stufe ausgebildet sein. Eine entlang der Umfangsrichtung gemessene radial innere Zonenbreite der radial inneren Nut- Zone ist dabei kleiner als eine entlang der Umfangsrichtung gemessene radial äu- ßere Zonenbreite der radial äußeren Nut-Zone. Zumindest eine Statorwicklung ist zur thermischen Kopplung in einen elektrisch isolierenden Kunststoff eingebettet, der in einer der Statornuten angeordnet ist. Erfindungsgemäß erstreckt sich der wenigstens eine Kühlkanal zumindest abschnittsweise in der Statornut, dort von dem elektrisch isolierenden Kunststoff begrenzt ist und innerhalb der Statornut in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung an einem Übergang von der ra- dial äußeren zur radial inneren Nut-Zone angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Kühlkanal innerhalb der Statornut teilweise in der radial inneren Nut-Zone und teilweise in der radial äuße- ren Nut-Zone angeordnet sein. Somit werden auch radial weiter außen gelegene Wicklungsabschnitte der Statorwicklungen wirksam gekühlt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlkanal in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Kreissegments mit einem Kreisbogen und mit einer Kreissehne auf.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Kreissehne radial außen, vorzugsweise in der radial äußeren Nut-Zone, und der Kreisbogen radial innen, vorzugsweise in der radial inneren Nut-Zone, angeordnet ist. Auf diese Weise wird der am Übergang von der äuße- ren zur inneren Nut-Zone zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt.
Besonders bevorzugt weist eine senkrecht zum Kreisbogen gemessene Segment- höhe des Kreissegments einen Wert auf, der kleiner oder gleich dem Wert des Radius des Kreissegments ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlkanal in einem Quer- schnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Trapezes, vorzugswei- se eines Rechtecks, mit zwei Breitseiten und zwei Schmalseiten auf. Diese Maß- nahme erlaubt es, den Kühlkanal mit einem großen Strömungsquerschnitt zu rea- lisieren. Insbesondere kann dem Kühlkanal die vorteilhafte Geometrie eines Flach- rohrs verliehen werden, welche wiederum eine bauraumsparende Anordnung des Kühlkanals in unmittelbarer Nähe der zu kühlenden Statorwicklung(en) erlaubt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine der Breitseiten radial innen, vorzugsweise in der radial inne- ren Nut-Zone, und die andere Breitseite radial außen, vorzugsweise in der radial inneren Nut-Zone , angeordnet.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform besitzt der Kühlkanal in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Dreiecks mit drei Seiten. Bei dieser Ausführungsform ist eine Seite des Dreiecks radial außen, vor- zugsweise in der radial äußeren Nut-Zone, und eine dieser Seite gegenüberlie- gende Ecke des Dreiecks radial innen, vorzugsweise in der radial inneren Nut- Zone, angeordnet. Auf diese Weise wird der am Übergang von der äußeren zur inneren Nut-Zone zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Dreieck als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet, so dass die radial außen angeordnete Seite eine Basis und die radial innen angeordnete Ecke eine Spitze des Dreiecks ausbildet. Mit einer derartigen, symmetrischen Ausbildung des Kühlkanals geht eine gleichmäßige Kühlung der benachbarten Statorwicklungen einher.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist der Kühlkanal in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung eine T-artige Geometrie auf. Hierfür besitzt der Kühlkanal einen sich entlang der radialen Richtung erstreckenden Ra- dialabschnitt und einen sich quer, vorzugsweise orthogonal, zur radialen Richtung erstreckenden Querabschnitt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Radialabschnitt radial innen, vor- zugsweise in der radial inneren Nut-Zone, und der Querabschnitt radial außen, vorzugsweise in der radial äußeren Nut-Zone, angeordnet. Auf diese Weise wird der am Übergang von der äußeren zur inneren Nut-Zone zur Verfügung.
Bevorzugt ist der elektrisch isolierende Kunststoff zumindest durch eine erste Kunststoffmasse aus einem ersten Kunststoffmaterial und durch eine zweite Kunststoffmasse aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet. Die thermische Leitfähigkeit des ersten Kunststoffmaterials ist dabei größer als die thermische Leitfähigkeit des zweiten Kunststoffmaterials.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist in der Statornut zumindest eine Statorwicklung in die zweite Kunststoffmasse aus dem zweiten Kunststoffmaterial eingebettet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Kunststoff- masse mit der darin eingebetteten Statorwicklung zumindest teilweise von der ers- ten Kunststoffmasse aus dem ersten Kunststoffmaterial umgeben. Für den Fall, dass - fertigungsbedingt - nicht alle Statorwicklungen vollständig in die zweite Kunststoffmasse eingebettet werden können, verhindert die erste Kunststoffmasse in jedem Fall einen etwaigen elektrischen Kurzschluss mit dem elektrisch leiten- den Material des Statorkörpers.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist der elektrisch isolierende Kunststoff teilweise auch durch eine dritte Kunststoffmasse gebildet, welche den Kühlkanal vollständig begrenzt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Statorwicklun- gen nicht in den Kühlkanal hineinragen und dort mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel in Kontakt geraten können.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kühlkanal ausschließlich durch die dritte Kunststoffmasse begrenzt. Alternativ dazu kann der Kühlkanal zumindest teilweise durch die erste Kunststoffmasse und zumindest teilweise durch die dritte Kunststoffmasse begrenzt sein. Auch bei dieser Variante ist si- chergestellt, dass die Statorwicklungen nicht in den Kühlkanal hineinragen und dort mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel in Kontakt geraten kön- nen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine Kühlmittelbeständigkeit des drit- ten Kunststoffmaterials der dritten Kunststoffmasse größer als die Kü hl mittel be- ständigkeit des ersten oder zweiten Kunststoffmaterials der ersten bzw. zweiten Kunststoffmasse. Diese Weiterbildung empfiehlt sich, wenn der Kühlkanal aus- schließlich von der dritten Kunststoffmasse begrenzt ist, so dass eine Degradation der die Kanalbegrenzung ausbildenden dritten Kunststoffmasse durch das Kühl- mittel auf ein Minimum reduziert werden kann.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist eine Kühlmittelbeständigkeit des dritten Kunststoffmaterials der dritten Kunststoffmasse und des ersten Kunst- stoffmaterials der ersten Kunststoffmasse jeweils größer als die Kü hl mittel bestän- digkeit des zweiten Kunststoffmaterials der zweiten Kunststoffmasse. Diese Wei- terbildung empfiehlt sich, wenn der Kühlkanal von der ersten und der dritten Kunststoffmasse begrenzt ist, so dass eine Degradation der die Kanalbegrenzung ausbildenden ersten bzw. dritten Kunststoffmasse durch das Kühlmittel jeweils mi- nimiert werden kann.
Bevorzugt ist der Kühlkanal in Umfangsrichtung zumindest teilweise, vorzugswei- se vollständig, durch die erste Kunststoffmasse und radial innen sowie radial au- ßen jeweils zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, durch die dritte Kunst- stoffmasse begrenzt. Diese Variante ist besonders einfach zu fertigen und somit kostengünstig.
Zweckmäßig sind in wenigstens einer Statornut, vorzugsweise in wenigstens zwei Statornuten, besonders bevorzugt in allen Statornuten, jeweils sowohl die erste als auch die zweite und dritte Kunststoffmasse angeordnet. Auf diese Weise wird ei- ne stabile Fixierung der Statorwicklung an den Statorzähnen erreicht. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass keine elektrisch leitenden Komponenten wie einzelne Statorwicklungen oder das Blechpacket des Statorkörpers mit dem durch den Kühlkanal strömenden Kühlmittel in Kontakt gelangt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das erste Kunststoffmaterial ei- nen Duroplasten umfasst oder ist ein Duroplast. Alternativ oder zusätzlich umfasst auch das zweite Kunststoffmaterial einen Duroplasten oder ist ein Duroplast. Al ternativ oder zusätzlich umfasst das dritte Kunststoffmaterial einen Thermoplasten oder Duroplasten oder ist ein Thermoplast oder Duroplast. Mit der Verwendung eines Duroplasten gehen reduzierte Herstellungskosten einher. Bei einer weiteren Variante kann das erste Kunststoffmaterial der ersten Kunststoffmasse und/oder das zweite Kunststoffmaterial der zweiten Kunststoffmasse und/oder das dritte Kunststoffmaterial der dritten Kunststoffmasseeinen Thermoplast umfassen oder jeweils ein Thermoplast sein. Ein Einsatz von Thermoplasten weist diverse Vortei- le gegenüber dem Einsatz von Duroplasten auf. Beispielsweise sind Thermoplaste infolge des bei ihrer Verarbeitung angewandten reversiblen Formgebungsprozes- ses besser recyclebar bzw. weisen im Vergleich zu Duroplasten eine geringere Sprödheit und verbesserte Dämpfungseigenschaften auf.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann auf einer Außenumfangs- seite des Statorkörpers eine vierte Kunststoffmasse aus einem vierten Kunststoff- material, die Teil des elektrisch isolierenden Kunststoffs ist, angeordnet sein und auf der Außenumfangsseite eine Kunststoffbeschichtung ausbilden. Das vierten Kunststoffmaterial kann bevorzugt ein Duroplast oder ein Thermoplast sein. Auf diese Weise kann der typischerweise aus elektrisch leitenden Statorplatten gebil dete Statorkörper des Stators elektrisch gegen die Umgebung isoliert werden. Ins- besondere kann somit auf die Bereitstellung eines separaten Gehäuses verzichtet werden.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein zusätzli- cher Kühlkanal durch wenigstens einen Durchbruch gebildet, der in einem der Nu- tenöffnung gegenüberliegenden, radial äußeren Endabschnitt der Statornut ange- ordnet ist. Diese Variante ist technisch besonders einfach zu realisieren und daher besonders kostengünstig. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umgibt oder umhüllt die erste Kunst- stoffmasse in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung zumindest einen Durchbruch, vorzugsweise alle Durchbrüche, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig. Auf diese Weise kann der den Kühlkanal bildende Durchbruch beson- ders gut thermisch an die Statorwicklungen angekoppelt werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften weiteren Weiterbildung ist wenigstens ein zu- sätzlicher Kühlkanal vorhanden und durch wenigstens einen Durchbruch gebildet, der radial außerhalb der Statornut im Statorkörper angeordnet ist. Besagter Durchbruch kann in Form einer Durchgangsbohrung realisiert sein, die mittels ei- ner geeigneten Bohrwerkzeugs im Zuge der Herstellung der elektrischen Maschi- ne in den Statorkörper eingebracht wird. Die Bereitstellung eines separaten Rohr- körpers o.ä. zur Begrenzung des Kühlkanals entfällt bei dieser Variante. Damit gehen reduzierte Herstellungskosten einher. Besonders bevorzugt sind mehrere solche Durchbrüche vorgesehen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der den Kühlkanal bildende Durchbruch zur Statornut hin offen ausgebildet. Dabei ist besagter Durchbruch von der in der Statornut angeordneten, elektrisch isolierenden Kunststoff, vor- zugsweise von der ersten Kunststoffmasse, fluiddicht verschlossen. Bei dieser Va- riante sind die Durchbrüche besonders einfach zu erzeugen, womit Kostenvorteile bei der Herstellung einhergehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Kühlmittelverteiler- raum und/oder der Kühlmittelsammlerraum durch einen zumindest teilweise, vor- zugsweise vollständig, in der dritten und/oder vierten Kunststoffmasse vorhande- nen Hohlraum gebildet. Die Bereitstellung einer separaten Umhüllung bzw. eines Gehäuses zur Begrenzung des Kühlmittelverteiler- bzw. Kühlmittelsammlerraums kann somit entfallen. Auch mit dieser Ausführungsform gehen nicht unerhebliche Kostenvorteile einher.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die erste und/oder die zwei- te und/oder die dritte Kunststoffmasse jeweils eine Spritzgussmasse aus dem ers- ten oder zweiten oder dritten Kunststoffmaterial. Die Anwendung eines Spritz- gussverfahrens vereinfacht und beschleunigt die Erzeugung der Kunststoffmas- sen. Dies führt zu Kostenvorteilen bei der Herstellung der elektrischen Maschine.
Zweckmäßig kann zumindest die dritte Kunststoffmasse axial aus dem Statornut herausragen. Somit kann die dritte Kunststoffmasse auch zum teilweisen Begren- zen des Kühlmittelverteilerraums bzw. des Kühlmittelsammlerraums verwendet werden. Insbesondere kann ein im Zuge der Herstellung der Maschine erforderli- ches Entfernen des aus dem Stator herausragenden Teils der zweiten Kunststoff- masse entfallen, womit Kostenvorteile bei der Herstellung der Maschine einherge- hen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung schlägt vor, dass die dritte und/oder vierte Kunststoffmasse den Kühlmittelverteilerraum und/oder den Kühlmittelsammler- raum zumindest teilweise begrenzt. Die Bereitstellung einer separaten Begren- zung für den Kühlmittelverteilerraum bzw. den Kühlmittelsammlerraum, etwa in Form eines Gehäuses, kann bei dieser Variante entfallen.
Zweckmäßig können in zumindest einer Statornut, vorzugsweise in jeder vorhan- denen Statornut, zwischen zwei jeweils in Umfangsrichtung benachbarten
Statorzähnen jeweils zumindest ein Kühlkanal sowie die erste und zweite Kunst- stoffmasse vorgesehen sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass aus allen vorhandenen Statorwicklungen betriebsmäßig erzeugte Abwärme abgeführt wer- den kann. Zweckmäßig istdie Wärmeleitfähigkeit der zweiten Kunststoffmasse jeweils größer als die Wärmeleitfähigkeit der ersten bzw. dritten Kunststoffmasse. Auf diese Wei- se kann die von den Statorwicklungen erzeugte Abwärme besonders effektiv ab- geführt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die wenigstens eine Statorwicklung zwei axiale Endabschnitte auf, auf welchen eine zusätzliche elektrisch isolierende Isolation angeordnet ist. Zwar werden die elektrisch leiten den Statorwicklungen üblicherweise bereits mit einer elektrischen Isolation umge- ben, um zu verhindern, dass bei Kontakt einzelner Wicklungsabschnitte miteinan- der elektrische Kurzschlüsse erzeugt werden. Jedoch kann nicht sichergestellt werden, dass nach Fertigung und Montage der Statorwicklungen alle diese
Statorwicklungen durchgehend mit einer solchen Isolation ausgestattet sind. Bei dieser Ausführungsform wird daher mittels einer redundanten, zusätzlichen elektrisch isolierenden Isolation sichergestellt, dass die axialen Endabschnitte we- der den Kühlmittelverteilerraum noch den Kühlmittelsammlerraum unmittelbar be- grenzen. Auf diese Weise kann ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss des im Kühlmittelverteilerraum bzw. im Kühlmittelsammlerraum vorhandenen Kühlmittels mit den elektrisch leitenden Statorwicklungen verhindert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die elektrisch isolierende Isolation zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, durch einen Isolationslack gebildet. Ein solcher Isolationslack kann im Zuge der Herstellung des Stators durch Besprühen auf die Statorwicklungen aufgebracht werden. Alternativ dazu ist es aber auch denkbar, die zusätzliche Isolation durch den elektrisch isolierenden Kunststoff, vorzugsweise durch die dritte und/oder die vierte Kunststoffmasse, zu bilden. Die- se Variante ist besonders einfach herzustellen und somit kostengünstig. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit ei- ner vorangehend vorgestellten elektrischen Maschine. Die oben erläuterten Vortei- le der elektrischen Maschine übertragen sich daher auch auf das erfindungsge- mäße Fahrzeug.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu er- läuternden 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 darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch:
Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine in ei- nem Längsschnitt entlang der Rotationsachse des Rotor,
Fig. 2 den Stator der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 in einem Quer- schnitt senkrecht zur Rotationsachse des Rotors,
Fig. 3 eine Detaildarstellung des Stators der Figur 2 im Bereich eines
Statornut zwischen zwei in Umfangsrichtung benachbarten
Statorzähnen, Fig. 4-6 Varianten des Beispiels gemäß Figur 3, die sich die Geometrie des Kühlkanals vom Beispiel der Figur 3 unterscheiden.
Fig. 7, 8 weitere Varianten des Beispiels gemäß Figur 3, die sich betreffend die Ausgestaltung des zusätzlichen Kühlkanals vom Beispiel der Fi- gur 3 unterscheiden.
Fig. 9 eine erste Variante der elektrischen Maschine der Figur 1 , bei wel- cher das durch die Kühlkanäle strömende Kühlmittel auch zur Küh- lung der Wellenlager des Rotors verwendet wird,
Fig. 10 eine zweite Variante der elektrischen Maschine gemäß Figur 1 , wel- che besonders wenig Bauraum beansprucht,
Fig. 11 eine dritte Variante der Maschine gemäß Figur 1 , welche eine be- sonders 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 grobschema- tisch 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 ent- lang 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 In- nenläufer. 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 magneti- sche Wechselwirkung des von den Magneten des Rotor 3 erzeugten magneti- schen 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 Statorkör- per 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 ein- zelnen Statorwicklungen 6 der gesamten Wicklungsanordnung in geeigneter Wei- se 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 Statorwicklun- gen 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 Kühl- mittelverteilerraum 4 kommuniziert mittels mehrerer Kühlkanäle 10, von welchen in der Darstellung der Figur 1 nur ein einziger erkennbar ist, fluidisch mit dem Kühl- mittelsammlerraum 5. In einem in den Figuren nicht gezeigten Querschnitt senk- recht zur axialen Richtung A können der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühl- mittelsammlerraum 5 jeweils eine ringförmige Geometrie besitzen. Entlang der Umfangsrichtung U sind mehrere Kühlkanäle 10 beabstandet zueinander ange- ordnet, die sich jeweils entlang der axialen Richtung A vom ringförmigen Kühlmit- telverteilerraum 4 zum ringförmigen Kühlmittelsammlerraum 5 erstrecken. Somit kann das über den Kühlmitteleinlass 33 in den Kühlmittelverteilerraum 4 einge- brachte Kühlmittel K auf die einzelnen Kühlkanäle 10 verteilt werden. Nach dem Durchströmen der Kühlkanäle 10 und der Aufnahme von Wärme von den Stator- wicklungen wird das Kühlmittel K im Kühlmittelsammlerraum 5 gesammelt und über einen am Stator 2 vorgesehenen Kühlmittelauslass 34 wieder aus der Ma- schine 1 ausgeleitet.
Wie die Darstellungen der Figuren 1 und 2 erkennen lassen, sind die Statorwick- lungen 6 in Statornuten 9 angeordnet, die zwischen jeweils zwei in Umfangsrich- tung U benachbarten Statorzähnen 8 ausgebildet sind. Besagte Statornuten 9 sind dem einschlägigen Fachmann auch als sogenannte“Stator-Nuten“ oder“Stator- Schlitze“ bekannt, die sich ebenso wie die Statorzähne 8 entlang der axialen Rich- tung A erstrecken.
Es versteht sich, die dass die gemäß Figur 3 in der Statornut 9 angeordnete Statorwicklung 6 jeweils teilweise einer ersten Statorwicklung 6a zugehörig ist, die von einem ersten Statorzahn 8a getragen ist, und teilweise einer zweiten Stator- wicklung 6b zugeordnet ist, die von einem dem ersten Statorzahn 8a in Umfangs- richtung U benachbarten, zweiten Statorzahn 8b getragen ist. Zur Verdeutlichung dieses Szenarios ist in Figur 3 eine virtuelle Trennlinie 12 eingezeichnet. Die in Fi- gur 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 getrage- nen Statorwicklung 6b.
Figur 3 zeigt eine zwischen zwei in Umfangsrichtung U benachbarten Statorzäh- nen 8 - diese werden im Folgenden auch als„Statorzähne 8a, 8b“ bezeichnet - ausgebildete Statornut 9 in einer Detaildarstellung und in einem Querschnitt senk- recht zur axialen Richtung A. Die Statornut 9 weist eine radial äußere Nut-Zone 52a auf, die radial nach innen, vom Statorkörper 7 weg in eine radial innere Nut- Zone 52b übergeht. Eine entlang der Umfangsrichtung gemessener radial äußere Zonenbreite b, der radial äußeren Nut-Zone 52a ist größer als eine entlang der Umfangsrichtung U gemessene radial äußere Zonenbreite ba der radial äußeren Nut-Zone 52a. Der Übergang 52c von der radial äußere Nut-Zone 52a in die radial innere Nut-Zone 52b ist im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung als Stufe 52d realisiert. Im Erstreckungsbereich zwischen dem Kühlmittelverteilerraum 4 und dem Kühlmittelsammlerraum 5 erstreckt sich der Kühlkanal 10 in der Statornut 9, wo er von dem elektrisch isolierenden Kunststoff 11 begrenzt ist. Die beiden Statorzähne 8a, 8b können radial innen jeweils einen in Umfangsrichtung U ab- stehenden und die radial innere Nut-Zone 52b begrenzenden Fortsatz 51 a, 51 b aufweisen. Im Erstreckungsbereich zwischen dem Kühlmittelverteilerraum 4 und dem Kühlmit- telsammlerraum 5 erstreckt sich der Kühlkanal 10 in der Statornut 9. Um die Wär- meübertragung der von den Statorwicklungen 6 erzeugten Abwärme auf das durch die Kühlkanäle 10 strömende Kühlmittel K zu verbessern, ist entsprechend Figur 3 in den Statornuten 9 jeweils ein elektrisch isolierender Kunststoff 11 vor- gesehen, welcher den Kühlkanal 10 begrenzt. Gemäß Figur 3 ist der Kühlkanal 10 innerhalb der Statornut 9 teilweise in der radial inneren Nut-Zone 52b und teilwei- se in der radial äußeren Nut-Zone 52a angeordnet. Der Kühlkanal 10 erstreckt sich radial somit auch über den Übergang 52c zwischen den beiden Nut-Zonen 52a, 52b hinweg.
Der elektrisch isolierende Kunststoff 11 ist durch eine erste Kunststoffmasse K1 aus einem ersten Kunststoffmaterial, durch eine zweite Kunststoffmasse K2 aus einem zweiten Kunststoffmaterial, und durch eine dritte Kunststoffmasse K3 aus einem dritten Kunststoffmaterial gebildet. Das erste Kunststoffmaterial ist ein Duroplast. Das zweite Kunststoffmaterial ist ein Duroplast. Das dritte Kunststoff- materialist hingegen ein Thermoplast, kann aber auch ein Duroplast sein. Es ist aber auch denkbar, dass alle drei Kunststoffmaterialien Thermoplaste sind. Die drei Kunststoffmassen K1 , K2, K3 können jeweils Spritzgussmassen aus dem elektrisch isolierenden Kunststoff 11 sein. Die Anwendung eines Spritzgussverfah- rens vereinfacht und beschleunigt die Fierstellung der Kunststoffmasse. Im Bei- spielszenario sind in allen Statornuten 9 jeweils zumindest eine erste und eine zweite Kunststoffmasse K1 , K2 angeordnet. Zweckmäßig ist die Wärmeleitfä- higkeit der zweiten Kunststoffmasse K2 jeweils größer als die Wärmeleitfähigkeit der ersten bzw. dritten Kunststoffmasse K1 , K3. Auf diese Weise kann die von den Statorwicklungen erzeugte Abwärme besonders effektiv abgeführt werden.
Gemäß Figur 3 sind die in der Statornut 9 angeordneten Statorwicklungen 6 in die Kunststoffmasse K2 aus dem zweiten Kunststoffmaterial eingebettet. Die zweite Kunststoffmasse K2 mit der darin eingebetteten Statorwicklung 6 sind wiederum in die erste Kunststoffmasse K1 aus dem ersten Kunststoffmaterial eingebettet bzw. von dieser umgeben bzw. begrenzt.
Im Beispiel der Figur 3 wird der Kühlkanal 10 ausschließlich von der dritten Kunst- stoffmasse K3 des elektrisch isolierenden Kunststoffs 11 begrenzt. Denkbar ist aber auch, dass das der Kühlkanal 10 in Umfangsrichtung U von der ersten Kunststoffmasse K1 und radial innen sowie radial außen von der dritten Kunst- stoffmasse K3 begrenzt wird (nicht gezeigt).
Entsprechend Figur 3 weist der Kühlkanal 10 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A die Geometrie eines Trapezes mit zwei Breitseiten 53 und zwei Schmalseiten 54 auf. Bevorzugt besitzt der Kühlkanal 10 wie in Figur 3 dargestellt die Geometrie eines Rechtecks 61. In dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung ist eine Breitseite 53 radial innen, in der radial inneren Nut-Zone 52b, al- so radial innen, und die andere Breitseite 54 in der radial äußeren Nut-Zone 52a, also radial außen, angeordnet.
Im Beispiel der Figur 3 ist in der Statornut 9 zusätzlich zum Kühlkanal 10 ein zu- sätzlicher Kühlkanal 10a vorgesehen. Dieser wird durch mehrere Durchbrüche 40 - in Figur 3 sind exemplarisch vier solche Durchbrüche 40 dargestellt - gebildet ist, die in einem der Nutenöffnung 52 gegenüberliegenden, radial äußeren Endab- schnitt 55 der Statornut 9 angeordnet sind. In dem in Figur 3 gezeigten Quer- schnitt senkrecht zur axialen Richtung A umgibt bzw. umhüllt die erste Kunststoff- masse K1 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 sind gemäß Figur 3 entlang der Umfangsrichtung U beab- standet 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 erste Kunststoffmasse K1 ein- gebracht 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 ei- nes Flachrohrs nachgebildet.
Im Beispiel der Figur 3 sind die den zusätzlichen Kühlkanal 10a bildenden Durch- brüche 40 bzgl. der radialen Richtung R radial außerhalb der Statorwicklungen 6 in der Kunststoffmasse 11 angeordnet. Der radiale Abstand des zusätzlichen Kühlkanals 10a 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 10a radial innen. In dem in Figur 3 gezeigten Querschnitt senk- recht zur axialen Richtung A erstrecken sich die beiden Breitseiten 20 der Durch- brüche 40 jeweils senkrecht zur radialen Richtung R.
Die Figur 4 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 3. Im Beispiel der Figur 4 weist der Kühlkanal 10 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A die Geometrie eines Dreiecks 65 mit drei Seiten 66a, 66b, 66c auf. Dabei ist eine Sei- te des Dreiecks 65 in der radial äußeren Nut-Zone 52a, also radial außen, und ei- ne dieser Seite gegenüberliegende Ecke 67 des Dreiecks 65 in der radial inneren Nut-Zone 52b, also radial innen, angeordnet. Das Dreieck 65 kann wie in Figur 4 dargestellt als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet sein, so dass die radial au- ßen angeordnete Seite 66a eine Basis 68 und die radial innen angeordnete Ecke 67 eine Spitze 69 des Dreiecks 65 ausbildet.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Variante des Beispiels der Figur 3. Im Beispiel der Figur 5 weist der Kühlkanal 10 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Kreissegments 62 mit einem Kreisbogen 63 und mit einer Kreissehne 64 auf. In dem in Figur 5 gezeigten Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A sind die Kreissehne 64 in der radial äußeren Nut-Zone 52a, also radial außen, und der Kreisbogen 63 in der radial inneren Nut-Zone 52b, also radial in- nen, angeordnet. Eine senkrecht zum Kreisbogen 63 gemessene Segmenthöhe h des Kreissegments 62 weist einen Wert auf, der kleiner oder gleich dem Radius r des Kreissegments 62 ist. Im Beispiel der Figur 5 erstreckt sich die Segmenthöhe h entlang der radialen Richtung R des Stators 2.
Die Figur 6 zeigt eine weitere Variante des Beispiels der Figur 3. Im Beispiel der Figur 6 besitzt der Kühlkanal 10 in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Rich- tung eine T-artige Geometrie mit einem sich entlang der radialen Richtung R er- streckenden Radialabschnitt 70 und einen sich orthogonal zur radialen Richtung R erstreckenden Querabschnitt 71. In dem Querschnitt senkrecht zur axialen Rich- tung A ist der Radialabschnitt 70 dabei der radial inneren Nut-Zone 52b, also radi al innen angeordnet. Der Querabschnitt 71 ist hingegen in der radial äußeren Nut- Zone 52a, also radial außen angeordnet.
Die Figuren 7 bis 9 zeigen Weiterbildungen des Beispiels der Figur 3, die mit den Varianten der Figuren 4 bis 6 kombiniert werden können. Auch im Beispiel gemäß Figur 7 ist - in analoger Weise zum Beispiel der Figur 3 zusätzlich zum Kühlkanal 10 ein zusätzlicher Kühlkanal 10c vorgesehen. Der zusätzliche Kühlkanal 10c ist jedoch nicht in der ersten Kunststoffmasse K1 , sondern im Statorkörper 7 des Sta- tors 2 angeordnet. Wie Figur 7 erkennen lässt, sind die den Kühlkanal 10c bilden den Durchbrüche 40 radial außerhalb der Statornut 9 und bzgl. der Umfangsrich- tung U zwischen zwei benachbarten Statorzähnen 8a, 8b im Statorkörper 7 ange- ordnet. Der zusätzliche Kühlkanal 10c kann, vorzugsweise im Zuge der Herstel lung des Statorkörpers 7, durch Einbringen der Durchbrüche 40 - bevorzugt in Form von Bohrungen mit Hilfe eines geeigneten Bohrwerkzeugs - in den Stator- körper 7 bzw. in die den Statorkörper 7 bildenden Statorkörperplatten - gebildet werden.
Die Figur 8 zeigt eine Variante des Beispiels der Figur 7. Auch bei der Variante gemäß Figur 8 sind die den zusätzlichen Kühlkanal 10c bildenden Durchbrüche 40 im Statorkörper 7 des Stators 2 angeordnet. Im Beispiel der Figur 8 sind aber - im Gegensatz zur Variante der Figur 7 - die im Statorkörper 7 angeordneten Durch- brüche 40 zur Statornut 9 hin offen ausgebildet. Die Durchbrüche 40 werden da- her radial innen, also zur Statornut 9 hin von der in der Statornut 9 angeordneten ersten Kunststoffmasse K1 fluiddicht verschlossen.
Zur Fierstellung der vorangehend diskutierten elektrischen Maschine 1 werden die Statorzähne 3 mit der ersten Kunststoffmasse K1 umspritzt. Nach dem Umspritzen wird in die Statornuten 9 in denjenigen Bereich, in welchem der Kühlkanal 10 ent- stehen soll, eine Maskierung (nicht gezeigt) eingebracht. Die Maskierung füllt also das Volumen der Statornut 9, welches später den Kühlkanal 10 bilden soll, voll- ständig aus. Die Maskierung besitzt also typischerweise dieselbe Geometrie wie der zu bildende Kühlkanal. Die Maskierung kann also insbesondere die Geometrie eines Rechtecks, Dreiecks, Kreissegments sowie eine T-artige Geometrie aufwei- sen. In jedem Fall werden durch die Geometrie der Maskierung und ihre Position in der Statornut 9 beim Umspritzen mit dem Kunststoff 11 auch die Geometrie und Position des zu bildenden Kühlkanals 10 festgelegt. Die Maskierungen können je- weils in der Art eines Plättchens o.ä. ausgebildet sein (nicht gezeigt).
In einem weiteren Verfahrensschritt werden auf den Statorzähnen 3 die Stator- wicklungen 6 angeordnet. In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Stator- wicklungen 6 durch zumindest teilweises Umspritzen mit der zweiten Kunststoff- masse K2 auf den Statorzähnen 3 fixiert. Nach dem Umspritzen mit der zweiten Kunststoffmasse K2 werden die Maskie- rungen in einem Verfahrensschritt e) wieder aus den Statornuten 9 entfernt, so dass ein nach dem Entfernen der Maskierungen jeweils vorhandener Hohlraum wie gewünscht einen Kühlkanal 10 zum Durchströmen mit einem Kühlmittel aus- bilden kann.
In einem weiteren Verfahrensschritt können die die Kühlkanäle 10 begrenzende zweite Kunststoffmasse K2, die mittels der zweiten Kunststoffmasse K2 an den Statorzähnen 3 fixierten Statorwicklungen 6 sowie die vor dem Entfernen der Maskierungen von diesen abgedeckten Oberflächenabschnitte der Statorzähne 3 mit der dritten Kunststoffmasse K3 umspritzt werden.
Nach dem Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse K3 sind die Kühlkanäle 10 entweder von der ersten oder von der dritten Kunststoffmasse K1 , K3 begrenzt. Mit anderen Worten, das Umspritzen mit der dritten Kunststoffmasse K3 erfolgt besonders zweckmäßig derart, dass nach dem Umspritzen die Hohlräume 8 bzw. die Kühlkanäle 10, 10a an keiner Stelle unmittelbar von der Statorwicklungen 6 oder vom Statorkörper 2 begrenzt wird.
In einem weiteren Verfahrensschritt kann zumindest eine Außenumfangsseite 30 des Statorkörpers 7 mit einer vierten Kunststoffmasse K4 (vgl. Figur 1 ) umspritzt werden. Auf diese Weise kann der elektrisch leitende Statorkörper 7 elektrisch ge- genüber der äußeren Umgebung der elektrischen Maschine 1 isoliert werden.
Im Folgenden wird wieder auf die Figur 1 Bezug genommen. Wie die Figur 1 an- schaulich belegt, kann die dritte Kunststoffmasse K3 axial beidseitig aus den Statornuten 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 Stator- wicklung 6 in die zweite Kunststoffmasse K2 einzubetten, die axial außerhalb des jeweiligen Statornut 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 Kühlmit- telverteilerraum 4 bzw. Kühlmittelsammlerraum 5 vorhandenen Kühlmittel K her- gestellt 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 Statorzäh- nen 8 axial zwischen einem ersten und einem zweiten Lagerschild 25a, 25b ange- ordnet.
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 Kühlmittel- sammlerraum 5 sind somit jeweils teilweise durch einen in der dritten und/oder vierten Kunststoffmasse K3, K4 vorgesehenen Flohlraum 41a, 41 b gebildet.
Der erste Flohlraum 41 a wird dabei durch einen im ersten Lagerschild 25a ausge- bildeten 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 dritte Kunststoffmasse K3 und/oder vierte Kunststoffmasse den Kühlmittelverteilerraum 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, insbesonde- re wie in Figur 1 dargestellt umfangsseitig, am ersten Lagerschild 25a vorgesehe- nen Kühlmitteleinlass 33 verbindet. Im zweiten Lagerschild 25b kann entspre- chend eine Kühlmittelabführung 36 ausgebildet sein, welche den Kühlmittelsamm- lerraum 5 fluidisch mit einem außen, insbesondere wie in Figur 1 dargestellt um- fangsseitig, am Lagerschild 25b vorgesehenen Kühlmittelauslass 34 verbindet. Dies ermöglicht eine Anordnung des Kühlmittelverteilerraums 4 bzw. des Kühlmit- telsammlerraum 5 jeweils radial außen am ersten bzw. zweiten Endabschnitt 14a, 14b der betreffenden Statorwicklung 6 und auch in der Verlängerung dieser End- abschnitte 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 auf einer Außenumfangsseite 30 des Statorkörpers 7 eine vierte Kunststoffmasse K4, die Teil des elektrisch isolierenden Kunststoffs 11 ist, angeordnet sein und somit auf der Außenumfangsseite 30 eine Kunststoffbe- schichtung 11.1 ausbilden. Auf diese Weise kann der typischerweise aus elektrisch leitenden Statorplatten gebildete Statorkörper 7 des Stators 2 elektrisch gegen die Umgebung isoliert werden insbesondere kann somit die Bereitstellung eines separaten Gehäuses zur Aufnahme des Statorkörpers 7 entfallen. Das vierte Kunststoffmaterial K4 ist ein Duroplast.
Die Figur 9 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 an- geordnete, 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 9 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 9 und 1 sind die Statorwick- lungen 6 entlang der radialen Richtung R radial innerhalb der Kühlkanäle 10 an- geordnet. 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 10, welche eine gegenüber der Figur 9 vereinfachte Ausfüh- rungsform zeigt, sind der Kühlmittelverteilerraum 4 und der Kühlmittelsammler- raum 5 ausschließlich in der axialen Verlängerung der Kühlkanäle 10 angeordnet. Diese Variante benötigt für den Kühlmittelverteilerraum 4 und für den Kühlmittel- sammlerraum 5 besonders wenig Bauraum. Bei der Variante gemäß Figur 10 sind die Statorwicklungen 6 entlang der radialen Richtung R radial innerhalb der Kühl- kanäle 10 angeordnet. Die Statorwicklungen 6 sind mit einem elektrischen An- schluss 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 ra- dial außerhalb des Kühlmittelverteilerraums 4 bzw. des Kühlmittelsammlerraum 5 im zweiten Lagerschild 25b angeordnet.
Im Beispiel der Figur 1 1 ist eine Weiterbildung der Figur 9 gezeigt. Bei dieser Wei- terbildung 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 jeweili gen Statorwicklungen 6 einschließlich ihrer axialen Endabschnitte 14a, 14b über die Kühlkanäle 10 sowie den Kühlmittelverteilerraum 4 sowie den Kü hl mittel samm- lerraum 5 in direktem thermischem Kontakt mit dem Kühlmittel K. Dies erlaubt eine besonders effektive Kühlung der Statorwicklung 6 einschließlich der thermisch be- sonderen Belastungen ausgesetzten axialen Endabschnitte 14a, 14b.
Auf den axialen Endabschnitte 14a, 14b der Statorwicklungen 6 kann jeweils eine zusätzliche elektrisch isolierende Isolation (nicht gezeigt) angeordnet sein. Zwar werden die elektrisch leitenden Statorwicklungen üblicherweise bereits bei ihrer Fertigung mit einer elektrischen Isolation umgeben, um zu verhindern, dass bei Kontakt einzelner Wicklungsabschnitte miteinander elektrische Kurzschlüsse er- zeugt werden. Jedoch kann nicht sichergestellt werden, dass nach Fertigung und Montage der Statorwicklungen 6 alle diese Statorwicklungen 6 durchgehend mit einer solchen Isolation ausgestattet sind. Mittels der hier vorgestellten zusätzli- chen, also redundanten elektrisch isolierenden Isolation wird sichergestellt, dass die axialen Endabschnittei 4a, 14b weder den Kühlmittelverteilerraum 4 noch den Kühlmittelsammlerraum 5 unmittelbar begrenzen. Auf diese Weise kann ein uner- wünschter elektrischer Kurzschluss des im Kühlmittelverteilerraum 4 bzw. im Kühlmittelsammlerraum 5 vorhandenen Kühlmittels mit den elektrisch leitenden Statorwicklungen 6 verhindert werden.
Die elektrisch isolierende Isolation ist im Beispielszenario zumindest durch einen Isolationslack gebildet. Ein solcher Isolationslack kann im Zuge der Fierstellung des Stators 2 durch Besprühen der Statorwicklungen 6 auf diese aufgebracht wer- den. Die zusätzliche Isolation kann aber auch durch den elektrisch isolierenden Kunststoff 11 , beispielsweise durch die dritte Kunststoffmasse K3 sowie, alternativ oder zusätzlich, durch die vierte Kunststoffmasse K4 gebildet werden.
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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 ei- nem Stator (2), der Statorwicklungen (6) aufweist,
mit einem Kühlmittelverteilerraum (4) und einem axial im Abstand zu diesem angeordneten Kühlmittelsammlerraum (5), wobei der Kühlmittelverteilerraum (4) zum Kühlen der Statorwicklungen (6) mittels wenigstens eines von einem Kühlmittel (K) durchströmbaren Kühlkanals (10) fluidisch mit dem Kühlmittel- sammlerraum (5) kommuniziert,
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 und welche von einem Statorkörper (7) des Stators (2) radial nach innen abstehen, wobei zwischen zwei in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8) jeweils eine Statornut (9) gebildet ist, welche eine radial äußere Nut-Zone (52a, 52b) aufweist, die radial nach innen, vom Statorkörper (7) weg in eine radial innere Nut-Zone (52b) übergeht, deren entlang der Umfangsrichtung (U) gemessene radial innere Zonenbreite (b,) kleiner ist als die entlang der Um- fangsrichtung (U) gemessene radial äußere Zonenbreite (ba) der radial äuße- ren Nut-Zone (52a),
wobei zumindest eine Statorwicklung (6) zur thermischen Kopplung in einen elektrisch isolierenden Kunststoff (11 ) eingebettet ist, der in einer der
Statornuten (9) angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Kühlkanal (10) sich zumindest abschnittsweise in der Statornut (9) erstreckt, dort von dem elektrisch isolierenden Kunststoff (11 ) begrenzt ist und innerhalb der Statornut (9) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) an einem Übergang (52c) von der radial äußeren zur ra- dial inneren Nut-Zone (52a, 52b) angeordnet ist.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Kühlkanal (10) innerhalb der Statornut (9) teilweise in der radial inneren Nut-Zone (52b) und teilweise in der radial äußeren Nut-Zone (52a) angeordnet ist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Kühlkanal (10) in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) die Geometrie eines Kreissegments (62) mit einem Kreisbogen (63) und mit einer Kreissehne (64) aufweist.
4. Elektrische Maschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Kreissehne (64) radial außen, vorzugsweise in der radial äußeren Nut-Zone (52a), und der Kreisbo- gen (63) radial innen, vorzugsweise in der radial inneren Nut-Zone (52b), an- geordnet ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine senkrecht zum Kreisbogen (63) gemessene Segmenthöhe (h) des Kreis- segments (62) einen Wert aufweist, der kleiner oder gleich dem Radius (r) des Kreissegments (62) ist.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Kühlkanal (10) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) die Geometrie eines Trapezes (60), vorzugsweise eines Recht- ecks (61 ), mit zwei Breitseiten (53) und zwei Schmalseiten (54) aufweist.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) eine Breitseite (53) ra- dial innen, vorzugsweise in der radial inneren Nut-Zone (52b), und die andere Breitseite (53), radial außen, vorzugsweise in der radial äußeren Nut-Zone (52a), angeordnet ist.
8. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Kühlkanal (10) in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung die Geometrie eines Dreiecks (65) mit drei Seiten (66a, 66b, 66c) aufweist, wobei eine Seite (66a) des Dreiecks radial außen, vorzugsweise in der radial äußeren Nut-Zone (52a), und eine dieser Seite (66a) gegenüberlie- gende Ecke (67) des Dreiecks radial innen, vorzugsweise in der radial inneren Nut-Zone (52b), angeordnet ist.
9. Elektrische Maschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dreieck (65) als gleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist, so dass die ra- dial außen angeordnete Seite (66a) eine Basis (68) und die radial innen ange- ordnete Ecke (67) eine Spitze (69) des Dreiecks (65) ausbildet.
10. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlkanal (10) in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) eine T-artige Geometrie mit einem sich entlang der radialen Richtung (R) erstre- ckenden Radialabschnitt (70) und mit einem sich orthogonal zur radialen Rich- tung (R) erstreckenden Querabschnitt (71 ) aufweist.
11. Elektrische Maschine nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
in dem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) der Radialabschnitt (70) radial innen, vorzugsweise in der radial inneren Nut-Zone (52b), und der Querabschnitt (71 ), vorzugsweise in der radial äußeren Nut-Zone (52a), radial außen angeordnet ist.
12. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrisch isolierende Kunststoff (11 ) zumindest durch eine erste Kunst- stoffmasse (K1 ) aus einem ersten Kunststoffmaterial und durch eine zweite Kunststoffmasse (K2) aus einem zweiten Kunststoffmaterial gebildet ist, des- sen thermische Leitfähigkeit vorzugsweise größer ist als die thermische Leit fähigkeit des ersten Kunststoffmaterials (K1 ).
13. Elektrische Maschine nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Statornut (9) zumindest eine Statorwicklung (6) in die zweite Kunst- stoffmasse (K2) aus dem zweiten Kunststoffmaterial eingebettet ist,
die zweite Kunststoffmasse (K2) mit der darin eingebetteten Statorwicklung (6) zumindest teilweise von der ersten Kunststoffmasse (K1 ) aus dem ersten Kunststoffmaterial umgeben, vorzugsweise in diese eingebettet, ist.
14. Elektrische Maschine nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
der elektrisch isolierende Kunststoff (11 ) teilweise auch durch eine dritte Kunststoffmasse (K3) gebildet ist, welche den Kühlkanal (10) zumindest teil- weise begrenzt.
15. Elektrische Maschine nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlkanal (10) ausschließlich durch die dritte Kunststoffmasse (K3) be- grenzt ist, oder dass
der Kühlkanal (10) zumindest teilweise durch die erste Kunststoffmasse (K1 ) und zumindest teilweise durch die dritte Kunststoffmasse (K3) begrenzt ist.
16. Elektrische Maschine nach Anspruch 15, erste Alternative,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Kühlmittelbeständigkeit der dritten Kunststoffmasse (K3) größer ist als die Kühlmittelbeständigkeit der ersten oder zweiten Kunststoffmasse (K1 , K2)
17. Elektrische Maschine nach Anspruch 15, zweite Alternative,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlmittelbeständigkeit der ersten und der dritten Kunststoffmasse (K3) jeweils größer ist als die Kühlmittelbeständigkeit der zweiten Kunststoffmasse (K1 , K2)
18. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Kunststoffmaterial der ersten Kunststoffmasse und/ oder das zweite Kunststoffmaterial der zweiten Kunststoffmasse und/oder das dritte Kunst- stoffmaterial der dritten Kunststoffmasse einen Duroplasten umfasst oder ein Duroplast ist.
19. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Kunststoffmaterial der ersten Kunststoffmasse und/ oder das zweite Kunststoffmaterial der zweiten Kunststoffmasse und/oder das dritte Kunst- stoffmaterial der dritten Kunststoffmasse einen Thermoplasten umfasst oder ein Thermoplast ist.
20. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Kunststoffmaterial (K1 ) einen Duroplasten umfasst oder ein Duro- plast ist, und/oder dass
das zweite Kunststoffmaterial (K2, K3) einen Duroplasten umfasst oder ein Duroplast ist, und/oder dass
das dritte Kunststoffmaterial (K3) einen Thermoplasten oder Duroplasten um- fasst oder ein Thermoplast oder Duroplast ist.
21. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Außenumfangsseite (30) des Statorkörpers (7) eine vierte Kunst- stoffmasse (K4) aus einem vierten Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus ei- nem Duroplasten oder aus einem Thermoplasten, angeordnet ist.
22. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein zusätzlicher Kühlkanal (10a) durch wenigstens einen Durch- bruch (40) gebildet ist, der in einem der Nutenöffnung (52) gegenüberliegen- den, radial äußeren Endabschnitt (55) der Statornut (9) angeordnet ist.
23. Elektrische Maschine nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kunststoffmasse (K1 ) in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung (A) zumindest einen Durchbruch (40), vorzugsweise alle Durchbrü- che (40), zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, umgibt oder umhüllt.
24. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein zusätzlicher Kühlkanal (10c) vorhanden und durch wenigstens einen Durchbruch (40) gebildet ist, der radial außerhalb der Statornut (9) im Statorkörper 7 angeordnet ist.
25. Elektrische Maschine nach Anspruch 24,
dadurch gekennzeichnet, dass
der den zusätzlichen Kühlkanal (10c) bildende und im Statorkörper (7) ange- ordnete Durchbruch (40) zum Statornut (9) hin offen ausgebildet ist und von dem im Statornut (9) angeordneten elektrisch isolierenden Kunststoff (11 ), vorzugsweise von der ersten Kunststoffmasse (K1 ), fluiddicht verschlossen ist.
26. 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 (11 ), vorzugsweise in der dritten und/oder vierten Kunststoffmasse (K3, K4), angeordnet sind.
27. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 14 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder zweite und/oder dritte Kunststoffmasse (K1 , K2, K3) durch eine Spritzgussmasse aus dem ersten bzw. zweiten bzw. dritten Kunststoffma- terial gebildet ist.
28. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest die dritte Kunststoffmasse (K3) axial aus dem Statornut (9) heraus- ragt.
29. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Außenumfangsseite (30) des Statorkörpers (7) eine vierte Kunst- stoffmasse (K4) aus einem vierten Kunststoffmaterial angeordnet ist.
30. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 29,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dritte und/oder vierte Kunststoffmasse (K3, K4) den Kühlmittelverteiler- raum (4) und/oder den Kühlmittelsammlerraum (5) zumindest teilweise be- grenzt.
31. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in zumindest einer, vorzugsweise in jeder, Statornut (9) zwischen zwei jeweils in Umfangsrichtung (U) benachbarten Statorzähnen (8a, 8b) zumindest ein Kühlkanal (10) und der elektrisch isolierende Kunststoff (11 ) vorhanden sind.
32. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Kunststoffmasse (K2) jeweils größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der ersten oder dritten oder vierten Kunststoffmasse (K1 , K3, K4).
33. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 12 bis 22,
dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Kunststoffmasse (K2) jeweils gleich ist wie die Wärmeleitfähigkeit der ersten oder dritten oder vierten Kunststoffmasse (K1 , K3, K4).
34. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Statorwicklung (6), vorzugsweise alle Statorwicklungen (6), zwei axiale Endabschnitte (14a, 14b) aufweist/aufweisen, auf welchen ei- ne zusätzliche elektrisch isolierende Isolation angeordnet ist, so dass die axia- len Endabschnitte (14a, 14b) weder den Kühlmittelverteilerraum (4) noch den Kühlmittelsammlerraum (5) unmittelbar begrenzen.
35. Elektrische Maschine nach Anspruch 34,
dadurch gekennzeichnet, dass
die elektrisch isolierende Isolation zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, durch einen Isolationslack und/oder den elektrisch isolierenden Kunststoff (11 ), vorzugsweise die dritte und/oder die vierte Kunststoffmasse (K3, K4), gebildet ist.
36. Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer elektrischen Ma- schine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
*****
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