WO2023194468A1 - Elektrische maschine, verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine und verfahren zur herstellung einer mikrostrukturierten oberfläche an einem stator oder rotor - Google Patents

Elektrische maschine, verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine und verfahren zur herstellung einer mikrostrukturierten oberfläche an einem stator oder rotor Download PDF

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WO2023194468A1
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stator
rotor
electrical machine
coating
winding
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PCT/EP2023/058991
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Lukas Weisenseel
Dennis Sieling
Daniel Dietz
Mario Käpple
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Ebm-Papst Mulfingen Gmbh & Co. Kg
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    • H02K3/24—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

Definitions

  • the invention relates to an electrical machine having a stator and a rotor, which are arranged at a distance from one another via an air gap.
  • the invention also relates to a method for operating such an electrical machine and a method for producing a microstructured surface on the stator and/or rotor for the electrical machine.
  • DE 102020 101 035 A1 describes an electric motor with a rotor, a stator and a winding on a stator core.
  • the winding ends project axially into an annular groove in a housing cover.
  • a heat-conducting resin can be arranged in the annular groove.
  • From EP 3866 308 A1 it is known to form winding heads at the axial ends of the windings.
  • the winding heads are impregnated with an electrically functionally filled reactive resin.
  • the electrical machine described in EP 3565 089 A1 has an improved insulation system which is present in grooves of a winding carrier.
  • the electrical machine according to the invention has a stator and a rotor.
  • the stator and the rotor are arranged concentrically to a common axis of rotation, such that an air gap is limited between them.
  • the electrical machine can be designed as an internal rotor machine or an external rotor machine.
  • On the stator or the rotor or both on the sta- There is a boundary surface adjacent to the air gap on both the rotor and the rotor.
  • the boundary surface has a microstructure and thus forms a microstructured surface.
  • the microstructured surface creates turbulence in the air, which flows along the microstructured surface in the air gap.
  • the flow is generated in particular by the rotation of the rotor of the electrical machine and can optionally be additionally generated or supported by a fan wheel.
  • the microstructured surface can have depressions and/or projections, so that a roughness in the micrometer range is formed.
  • the micrometer range here is understood to be the range from 0.1 ⁇ m to 1000 ⁇ m and preferably up to 100 ⁇ m.
  • the microstructured surface has a larger surface area, which can be, for example, at least a factor of 2-3 or at least a factor of 4-5 larger.
  • the microstructured surface is created in particular exclusively by processing the boundary surface after its production and/or by shaping it during production. For example, to create the microstructured surface, material can be removed from the boundary surface.
  • the microstructure can also be achieved by applying a coating that has particles in the micrometer range. The coating can then be processed to remove material, in particular to create depressions in the coating.
  • Creating the microstructured surface includes in particular the introduction of depressions into the boundary surface, preferably by removing material.
  • the depressions can also be created during the original shaping of the boundary surface and/or by reshaping the boundary surface.
  • the depressions can arise when the stator and/or rotor is provided with a coating in a casting mold.
  • the mold can be designed in such a way that the microstructured surface is formed when the coating is produced.
  • the microstructure of the microstructured surface can also be created in the boundary surface after the coating has been applied, for example by forming and/or material removal. The material removal can be carried out, for example, by laser engraving and/or laser ablation and/or an etching process or another suitable process.
  • the microstructured surface swirls an air flow that flows along the microstructured surface.
  • air turbulences are formed in the form of microturbulences.
  • the air flow in the area of the microstructured surface is turbulent and not laminar.
  • heat generated in the stator or rotor is better released to the environment.
  • the heat transfer coefficient ⁇ increases.
  • An increase in the Raynolds number and/or the Nusselt number and/or the Prandtl number can also be achieved.
  • the stator and/or the rotor has or have intended preferably a winding carrier and a winding arranged on the winding carrier.
  • the winding carrier can, for example, have a laminated core.
  • the winding carrier has teeth that extend radially to the axis of rotation and are arranged at a distance from one another in the circumferential direction around the axis of rotation. As a result, a winding groove is formed between two immediately adjacent teeth. In the axial direction, the teeth extend parallel to the axis of rotation. Radially, the teeth extend from a base to a head. The head of each tooth is located adjacent to the air gap.
  • the at least one winding is wound around the teeth and - apart from the axial end regions - is arranged entirely or partially in the winding grooves. In particular, at least a section of the at least one winding is wound around each tooth.
  • At least the part or section of the stator and/or rotor which is arranged adjacent to the air gap is provided with the microstructured surface.
  • the section of the stator and/or rotor having the microstructured surface can have the surfaces of the heads of the teeth facing the air gap and/or the surfaces of the at least one winding facing the air gap.
  • the optional coating covers the winding grooves between the teeth and thus the sections of the at least one winding arranged there.
  • the microstructured surface and/or the coating is coaxial in sections Axis of rotation of the electrical machine arranged.
  • the optional coating can be a coating varnish or impregnation varnish.
  • the coating varnish can be applied, for example, by brushing or spraying.
  • the coating can also be produced by a casting process, for example injection molding.
  • the coating is applied in a flowable state and hardens on the stator or rotor.
  • the optional coating may be or contain a plastic material, for example a resin.
  • the resin can in particular be an esterimide resin, a polyester resin or an alkyd resin.
  • the resin may be modified, for example oil modified or urethane modified.
  • the coating can have particles in the plastic material or resin.
  • the particle size of these particles can be defined by the volume equivalent or surface equivalent diameter.
  • the particles preferably have a particle size in the range from 10 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • At least an average particle size can be in the range from 10 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the proportion of particles in the coating is preferably in the range from 10% by weight to 15% by weight based on the entire coating.
  • boron nitride particles, graphite particles, aluminum oxide particles, magnesium particles or any combination thereof can be used as particles.
  • the boundary surface which is preferably formed by several sections of the coating, can be processed very well to produce the microstructure. For example, with the help of a laser, the Microstructure and therefore the desired roughness of the micro-structured surface can be achieved.
  • the microstructure can also be created in the coating using a forming process, for example an embossing process.
  • the rotor or stator can be acted upon radially to the axis of rotation of the electrical machine by at least one embossing tool - and for example by two or more embossing tools at the same time - whereby the desired microstructure can be embossed very easily and quickly.
  • Any embodiment of the above electrical machine is operated as follows: An air flow is generated in the air gap of the electrical machine. This happens in particular because the rotor rotates around the axis of rotation. The air flow can be generated by the rotor or a separate fan wheel attached to the rotor.
  • the microstructured surface creates air turbulences, in particular microturbulences, at least in the layer of air flowing along the microstructured surface.
  • a turbulent flow arises. This significantly improves the heat dissipation from the stator and/or rotor to the environment.
  • a winding carrier can be provided. At least one winding can then be arranged around the teeth of the winding carrier, so that at least sections of the at least one winding are located in the winding grooves. The at least one winding can protrude axially from the winding grooves.
  • the at least one winding does not protrude radially from the winding grooves.
  • a coating can then optionally be applied to the section of the stator and/or rotor associated with the air gap, which forms the boundary surface.
  • the microstructured surface is produced by forming and/or primary shaping and/or by a material-removing process, for example laser engraving or laser ablation.
  • the microstructured surface can already be produced when producing the parts of the stator or rotor that have the boundary surface, for example when the rotor or stator is coated in an injection mold, the coating having the boundary surface.
  • the microstructured surface can be created using the mold when the coating is produced.
  • the microstructured surface into the boundary surface only after the boundary surface has been produced, for example by forming, such as embossing, or a material-removing process.
  • at least parts of the microstructure can be formed by particles which are in the optional coating is included.
  • the coating material is applied to the stator or rotor in a flowable state and cured there. The application can be carried out by introducing the coating material into a mold, by brushing or spraying or by immersing it in an immersion bath.
  • FIG. 1 is a highly schematic representation of the principle of an exemplary embodiment of an electrical machine, looking in the axial direction along an axis of rotation
  • FIG. 2 is a highly schematic representation of the principle of a further exemplary embodiment of an electrical machine, looking in the axial direction along the axis of rotation
  • Figures 3-5 each show a schematic representation of the principle for the design of different coatings for a stator of the electrical machine according to Figure 1 or Figure 2
  • Figure 6 shows a principle representation of the generation of microturbulence in an air flow through a microstructured surface of the coating
  • FIG. 7 shows an exemplary embodiment of a method for producing a stator or rotor of the electrical machine according to FIGS. 1 or 2.
  • FIG. 1 exemplary embodiments of an electrical machine 10 are illustrated in a highly schematic schematic representation.
  • the electrical machine 10 has a rotor 11 and a stator 12.
  • the rotor 11 and the stator 12 are arranged coaxially about a common axis of rotation D.
  • the stator 12 surrounds the rotor 11 in a circumferential direction U about the axis of rotation D.
  • the electrical machine 10 can be designed, for example, as a permanently excited machine.
  • the electric machine 10 can be operated as a motor or as a generator.
  • the coating according to the invention of the rotor 11 and/or stator 12 explained below is explained using the stator 12 as an example.
  • the features and method steps explained in connection with the stator 12 can additionally or alternatively also be implemented in the rotor 11 of the electrical machine 10.
  • An air gap 13 is delimited between the rotor 11 and the stator 12 of the electrical machine 10 and is penetrated by a magnetic field during operation of the electrical machine 10, which magnetically couples the rotor 11 to the stator 12.
  • the air gap 13 is arranged coaxially to the axis of rotation D and in particular has a high cylindrical shape.
  • the stator 12 has, for example, a winding carrier 17.
  • the winding carrier 17 can be formed by a laminated core consisting of a plurality of individual sheets that are stacked on top of one another in the axial direction.
  • the winding carrier 17 has an annular base section 18 which is arranged coaxially to the axis of rotation D.
  • Several teeth 19 protrude from the base section 18.
  • the teeth 19 are arranged evenly spaced in the circumferential direction U.
  • a winding groove 20 is formed between two teeth 19 that are immediately adjacent in the circumferential direction U.
  • the winding slots 20 and the teeth 19 extend in the axial direction completely along the winding support 17.
  • the winding support 17 can consist of a metallic alloy, for example an iron-silicon alloy. Only part of the teeth 19 and winding grooves 20 are shown in Figures 1 and 2.
  • each tooth 19 has a head 21 at its end opposite the base section 18.
  • the head 21 can be expanded in the circumferential direction U compared to the adjoining section of the tooth 19, so that it partially covers one or both adjacent winding slots 20 covers.
  • Adjacent to the air gap 13, the stator 12 has a boundary surface 22.
  • the boundary surface 22 is not uninterrupted in the circumferential direction around the axis of rotation D, but rather, for example, through the winding slots 20 interrupted.
  • the boundary surface 22 is formed by the surfaces that are present on the teeth 19 and in particular the heads 21 and which directly adjoin the air gap 13.
  • the stator 12 also has at least one winding 25.
  • the at least one winding 25 is wound at least in sections around each tooth 19, with the at least one winding 25 being predominantly accommodated in the winding grooves 20.
  • the at least one winding 25 protrudes from the winding grooves 20 and forms so-called winding heads there. Radial to the axis of rotation D, the at least one winding 25 does not protrude beyond the heads 21 of the teeth 19 into the air gap 13.
  • the at least one winding 25 is symbolized in the drawings by a cross hatching in the winding grooves 20.
  • the boundary surface 22 can be formed directly by the teeth 19 or tooth heads 21.
  • the teeth 19 or heads 21 are at least partially provided with a coating 26.
  • the coating 26 is thus applied to at least one section 27 (for example of the stator 12 and alternatively or additionally to a section 27 of the rotor 11) which is arranged adjacent to the air gap 13.
  • the boundary surface 22 is entirely or completely formed by the coating 26.
  • the coating 26 can individually enclose the individual teeth 19 or parts thereof in the circumferential direction U ( Figures 3-5). In one exemplary embodiment, only the tooth surfaces or tooth ends facing the air gap 13 are coated ( Figure 4).
  • each tooth 19 and the section of the at least one winding 25 arranged thereon Figure 3
  • Another possibility is to coat the entire stator 12 (FIG. 5).
  • the coated section 27 has at least the boundary surface 22 of the stator 12 adjacent to the air gap 13.
  • the section 27 to which the coating 26 is applied includes at least the surfaces of the teeth 19 that face the air gap 13.
  • Coating. [0048]
  • the boundary surface 22 has a microstructured surface 28. The microstructure in the boundary surface 22 to form the microstructured surface can be produced in different ways.
  • the microstructure can also be produced by a primary molding process, for example if the coating 26 is produced in a casting mold, the casting mold being set up to form the microstructured surface 28 in the coating 26 having the boundary surface 22 when the coating is produced generate. In this case, the microstructured surface 28 is created during the curing of the coating 26.
  • the optionally present coating 26 can contribute to the creation of the microstructure.
  • the coating 26 has carrier material 29 with particles 30 embedded therein (shown by dashed lines in FIG. 6).
  • air-curable resin can be used as the carrier material 29, such as an esterimide resin, a polyester resin or an alkyd resin.
  • One or more of the following particles can be used as particles 30, individually or in any combination: boron nitride particles, graphite particles, aluminum oxide particles, magnesium particles.
  • the particles 30 in the coating 26 have a proportion of 10% by weight to 15% by weight.
  • the average layer thickness of the carrier material 29 is, for example, 10 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the carrier material 29 can be colorless or transparent.
  • the carrier material 29 can have a dark color, preferably black, at least after hardening. This allows the thermal radiation and thus also the heat release of the stator 12 (and/or rotor 11) into the environment can be improved. If the carrier material 29 is colored by color particles, for example, the relative information (% by weight) of the particles 30 refers to the entirety of the carrier material 29, including optionally present color particles and other additives. [0053]
  • the particles 30 embedded in the carrier material 29 are illustrated only schematically in the form of spheres in FIG.
  • the geometry of the particles 30 can be arbitrary.
  • the particles 30 are preferably anisometric and therefore have different dimensions in different spatial directions. In the exemplary embodiment, the aspect ratio of the particles 30 is less than 5 and preferably less than 3.
  • isometric particles 30 can also be used.
  • the particles 30 have a particle size or an average particle size in the range from 10 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • a volume equivalent or surface equivalent diameter is used as the particle size.
  • the stator 12 can be produced according to a method V (FIG. 7): First, according to the example, the winding carrier 17 is provided (first step S1). The at least one winding 25 is arranged on the winding support 17 (second step S2). The at least one winding 25 can protrude from the winding grooves 20 in the axial direction. The at least one winding 25 does not protrude in the radial direction beyond the teeth 19 into the air gap 13.
  • Steps S1 to S3 are optional and can be omitted or carried out in a different form.
  • the first three steps S1 to S3 provide a stator 12 with the boundary surface 22, in which the microstructure is then subsequently incorporated to produce the microstructured surface 28 (fourth step S4).
  • this can be carried out using a forming process (e.g. embossing) or a material-removing process (e.g. laser engraving).
  • 22 depressions 31 can be introduced into the boundary surface.
  • the shape of the geometry of the depressions 31 can be chosen arbitrarily and can also depend on the method used.
  • the recesses 31 are shown schematically as spherical recesses 31, merely by way of example.
  • the depressions 31 are arranged at a distance from one another over the boundary surface 22. Viewed in cross section at right angles to the boundary surface 22, the depressions 31 can have a round or polygonal or any other desired contour.
  • the arrangement density of the depressions 31 in the surface sections of the boundary surface 22 that are present on the different teeth 19 is essentially the same size, with preferably a maximum deviation of 10% or 5% between any two teeth 19.
  • the coating 26 may contain particles 30 that form projections in the microstructured surface 28. Such optionally present particles 30 are shown in dashed lines in FIG.
  • the microstructured surface 28 is already produced when the coating 26 is produced.
  • a mold for example an injection mold, can be provided, in which the rotor 11 or stator 12 is arranged in order to apply a coating 26.
  • a microstructure can already be present in the casting mold, so that after filling the flowable material for the coating 26 while the material is hardening, the microstructured surface 28 specified by the casting mold is produced on the boundary surface 22.
  • the microstructured surface 28 is set up to generate microturbulence or microvortices when air L flows along the microstructured surface 28 in the air gap 13.
  • the invention relates to an electrical machine 10, its operation and a method for producing a microstructured surface 28 on a stator 12 and/or a rotor 11 of the electrical machine 10.
  • a microstructure is introduced into a boundary surface 22 adjacent to an air gap 13 of the electrical machine 10, in particular by a material-removing process and/or a forming process.
  • the microstructure can also be created using a master molding process.
  • the microstructure present in the boundary surface 22 forms a microstructured surface 28 to generate air turbulence in the air gap 13.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine (10), deren Betrieb sowie ein Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche (28) an einen Stator (12) und/oder einem Rotor (11) der elektrischen Maschine (10). In eine an einem Luftspalt (13) der elektrischen Maschine (10) angrenzende Begrenzungsfläche (22) wird eine Mikrostruktur eingebracht, insbesondere durch ein Material abtragendes Verfahren und/oder ein Umformverfahren. Alternativ kann die Mikrostruktur auch durch ein Urformverfahren erzeugt werden. Die in der Begrenzungsfläche (22) vorhandene Mikrostruktur bildet eine mikrostrukturierte Oberfläche (28) zur Erzeugung von Luftverwirbelungen im Luftspalt (13).

Description

ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. 06. April 2022 KG EBMP P024 WO Bachmühle 2 Stichwort: 74673 Mulfingen Mikroturbulenzen 2 Elektrische Maschine, Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine und Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche an einem Stator oder Rotor [0001] Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine aufweisend einen Stator und einen Rotor, die über einen Luftspalt mit Abstand zueinander angeordnet sind. Die Er- findung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer solchen elektrischen Maschine sowie ein Verfahren zur Her- stellung einer mikrostrukturierten Oberfläche an dem Stator und/oder Rotor für die elektrische Maschine. [0002] DE 102020 101 035 A1 beschreibt einen Elektromo- tor mit einem Rotor, einem Stator sowie einer auf einem Statorkern vorhandene Wicklung. Die Wicklungsenden ragen axial in eine Ringnut eines Gehäusedeckels hinein. In der Ringnut kann ein wärmeleitendes Harz angeordnet werden. [0003] Aus EP 3866 308 A1 ist es bekannt, an den axia- len Enden der Wicklungen Wickelköpfe zu bilden. Die Wickel- köpfe sind mit einem elektrisch funktionell gefüllten Reak- tivharz imprägniert. [0004] Die in EP 3565 089 A1 beschriebener elektrischer Maschine weist ein verbessertes Isolationssystem auf, das in Nuten eines Wicklungsträgers vorhanden ist. [0005] In elektrischen Maschinen wird elektrische Ener- gie in mechanische Energie umgewandelt bzw. umgekehrt, je nachdem, ob die elektrische Maschine als Motor oder als Ge- nerator betrieben wird. Dabei treten Verluste auf, bei- spielsweise Lüftungs- und Reibungsverluste. Um die Effizi- enz zu optimieren, sollten Lüftungsverluste minimiert wer- den. Andererseits ist es erforderlich, die erzeugte Wärme zuverlässig abzuführen, um eine übermäßige thermische Be- lastung der Komponenten zu vermeiden, was sich wiederum po- sitiv auf die Lebensdauer der elektrischen Maschine auswir- ken kann. Außerdem ist es gewünscht, elektrische Maschinen effizient und kostengünstig herstellen zu können. [0006] Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung angesehen werden, eine elektrische Maschine zu schaf- fen, deren Stator oder Rotor eine gute Wärmeabgabe in die Umgebung ermöglicht und sich dabei einfach und kostengüns- tig herstellen lässt. [0007] Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Maschi- ne gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, ein Verfah- ren zum Betreiben dieser elektrischen Maschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 11 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche an dem Stator oder Rotor für die elektrische Maschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst. [0008] Die erfindungsgemäße elektrische Maschine hat ei- nen Stator und einen Rotor. Der Stator und der Rotor sind konzentrisch zu einer gemeinsamen Drehachse angeordnet, derart, dass dazwischen ein Luftspalt begrenzt wird. Die elektrische Maschine kann als Innenläufermaschine oder Au- ßenläufermaschine ausgebildet sein. [0009] An dem Stator oder dem Rotor oder sowohl am Sta- tor, als auch am Rotor ist eine an den Luftspalt angrenzen- de Begrenzungsfläche vorhanden. Die Begrenzungsfläche weist eine Mikrostruktur auf und bildet somit eine mikrostruktu- rierte Oberfläche. Durch die mikrostrukturierte Oberfläche werden beim Betrieb der elektrischen Maschine Luftverwirbe- lungen in der Luft erzeugt, die im Luftspalt entlang der mikrostrukturierten Oberfläche strömt. Die Strömung wird insbesondere durch die Drehung des Rotors der elektrischen Maschine erzeugt und kann optional zusätzlich durch ein Lüfterrad erzeugt bzw. unterstützt werden. [0010] Die mikrostrukturierte Oberfläche kann Vertiefun- gen und/oder Vorsprünge aufweisen, so dass eine Rauheit im Mikrometerbereich gebildet ist. Als Mikrometerbereich wird hier der Bereich von 0,1 µm bis 1000 µm und vorzugsweise bis 100 µm verstanden. Verglichen mit einer ideal glatten Oberfläche (Rauheit = Null) hat die mikrostrukturierte Oberfläche einen größeren Oberflächeninhalt, der beispiels- weise mindestens um den Faktor 2-3 oder mindestens um den Faktor 4-5 größer sein kann. [0011] Die mikrostrukturierte Oberfläche wird insbeson- dere ausschließlich durch das Bearbeiten der Begrenzungs- fläche nach deren Herstellung und/oder durch Formgebung während der Herstellung erzeugt. Beispielsweise kann zur Erzeugung der mikrostrukturierten Oberfläche Material an der Begrenzungsfläche abgetragen werden. Optional zusätz- lich kann die Mikrostruktur durch Aufbringen einer Be- schichtung erfolgen, die Partikel im Mikrometerbereich auf- weist. Die Beschichtung kann anschließend materialabtragend bearbeitet werden, insbesondere um Vertiefungen in der Be- schichtung zu erzeugen. [0012] Das Erzeugen der mikrostrukturierten Oberfläche umfasst insbesondere das Einbringen von Vertiefungen in die Begrenzungsfläche, vorzugsweise durch Materialabtrag. Al- ternativ oder zusätzlich können die Vertiefungen auch beim Urformen der Begrenzungsfläche und/oder durch Umformen der Begrenzungsfläche erzeugt werden. Beispielsweise können die Vertiefungen entstehen, wenn der Stator und/oder Rotor in einer Gießform mit einer Beschichtung versehen wird. Die Gießform kann derart ausgebildet sein, dass die mikrostruk- turierte Oberfläche beim Herstellen der Beschichtung gebil- det wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Mikrostruktur der mikrostrukturierten Oberfläche auch nach dem Aufbringen der Beschichtung in der Begrenzungsfläche erzeugt werden, beispielsweise durch Umformung und/oder Materialabtrag. Der Materialabtrag kann beispielsweise durch Lasergravur und/oder Laserablation und/oder ein Ätzverfahren oder ein anderes geeignetes Verfahren erfolgen. [0013] Durch die mikrostrukturierte Oberfläche wird eine Luftströmung verwirbelt, die entlang der mikrostrukturier- ten Oberfläche strömt. Es werden insbesondere Luftverwirbe- lungen in Form von Mikroturbulenzen gebildet. Die Luftströ- mung im Bereich der mikrostrukturierten Oberfläche ist tur- bulent und nicht laminar. [0014] Durch die Erzeugung der Mikroturbulenzen in der Luftströmung im Luftspalt wird im Stator oder Rotor erzeug- te Wärme besser an die Umgebung abgegeben. Der Wärmeüber- gangskoeffizient α nimmt zu. Auch eine Erhöhung der Ray- noldszahl und/oder der Nusseltzahl und/oder der Prandtlzahl kann erreicht werden. [0015] Der Stator und/oder der Rotor hat bzw. haben vor- zugsweise einen Wicklungsträger sowie eine am Wicklungsträ- ger angeordnete Wicklung. Der Wicklungsträger kann bei- spielsweise durch ein Blechpaket aufweisen. Der Wicklungs- träger hat sich radial zur Drehachse erstreckende Zähne, die in Umfangsrichtung um die Drehachse mit Abstand zuei- nander angeordnet sind. Dadurch ist zwischen jeweils zwei unmittelbar benachbarten Zähnen eine Wicklungsnut gebildet. In Axialrichtung erstrecken sich die Zähne parallel zur Drehachse. In Radialrichtung erstrecken sich die Zähne von einer Basis zu einem Kopf. Der Kopf jedes Zahns ist benach- bart zum Luftspalt angeordnet. Die wenigstens eine Wicklung ist um die Zähne herum gewickelt und ist – abgesehen von den axialen Endbereichen – ganz oder teilweise in den Wick- lungsnuten angeordnet. Insbesondere ist um jeden Zahn zu- mindest ein Abschnitt der wenigstens einen Wicklung gewi- ckelt. [0016] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumin- dest der Teil oder Abschnitt des Stators und/oder Rotors mit der mikrostrukturierten Oberfläche versehen, der be- nachbart zum Luftspalt angeordnet ist. Der die mikrostruk- turierte Oberfläche aufweisende Abschnitt des Stators und/oder Rotors kann die dem Luftspalt zugewandten Flächen der Köpfe der Zähne und/oder die dem Luftspalt zugewandten Flächen der wenigstens einen Wicklung aufweisen. [0017] Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die optio- nale Beschichtung die Wicklungsnuten zwischen den Zähnen und somit die dort angeordneten Abschnitte der wenigstens einen Wicklung abdeckt. [0018] Vorzugsweise ist die mikrostrukturierte Oberflä- che und/oder die Beschichtung abschnittsweise koaxial zur Drehachse der elektrischen Maschine angeordnet. [0019] Die optionale Beschichtung kann ein Überzugslack oder Tränklack sein. Der Überzugslack kann beispielsweise durch Aufstreichen oder Aufsprühen aufgebracht werden. Die Beschichtung kann auch durch ein Gießverfahren, beispiels- weise Spritzgießverfahren hergestellt werden. Die Beschich- tung wird in fließfähigem Zustand aufgebracht und härtet am Stator bzw. Rotor aus. [0020] Die optionale Beschichtung kann ein Kunststoffma- terial sein oder enthalten, z.B. ein Harz. Bei dem Harz kann es sich insbesondere um ein Esterimidharz, ein Polyes- terharz oder ein Alkydharz handeln. Das Harz kann modifi- ziert sein, beispielsweise ölmodifiziert oder urethanmodi- fiziert. Die Beschichtung kann Partikel in dem Kunststoff- material bzw. Harz aufweisen. Die Partikelgröße dieser Par- tikel kann definiert sein durch den volumenäquivalenten o- der oberflächenäquivalenten Äquivalentdurchmesser. Die Par- tikel haben vorzugsweise eine Partikelgröße im Bereich von 10 µm bis 40 µm. Alternativ kann zumindest eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 10 µm bis 40 µm liegen. Der Anteil der Partikel in der Beschichtung liegt bevorzugt im Bereich von 10 Gew.-% bis 15 Gew.-% bezogen auf die gesamte Beschichtung. Als Partikel können beispielsweise Borni- tridpartikel, Grafitpartikel, Aluminiumoxidpartikel, Magne- siumpartikel oder eine beliebige Kombination davon verwen- det werden. [0021] Die Begrenzungsfläche, die bevorzugt durch mehre- re Abschnitte der Beschichtung gebildet ist, lässt sich sehr gut zur Erzeugung der Mikrostruktur bearbeiten. Bei- spielsweise können mit Hilfe eines Lasers sehr genau die Mikrostruktur und mithin die gewünschte Rauheit der mikro- strukturierten Oberfläche erreicht werden. Die Mikrostruk- tur kann alternativ auch durch ein Umformverfahren, bei- spielsweise ein Prägeverfahren in der Beschichtung erzeugt werden. Ein derartiges Prägeverfahren kann sehr effizient mit einer hohen Produktivität durchgeführt werden. Dazu kann der Rotor bzw. Stator durch wenigstens ein Prägewerk- zeug - und beispielsweise durch zwei oder mehr Prägewerk- zeuge gleichzeitig - radial zur Drehachse der elektrischen Maschine beaufschlagt werden, wodurch sehr einfach und schnell die gewünschte Mikrostruktur eingeprägt werden kann. [0022] Irgendein Ausführungsbeispiel der vorstehenden elektrischen Maschine wird wie folgt betrieben: [0023] Im Luftspalt der elektrischen Maschine wird eine Luftströmung erzeugt. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass der Rotor um die Drehachse rotiert. Die Luftströmung kann durch den Rotor oder ein separates, am Rotor abgeord- netes Lüfterrad erzeugt werden. Durch die mikrostrukturier- te Oberfläche werden zumindest in der entlang der mikro- strukturierten Oberfläche strömenden Luftschicht Luftver- wirbelungen, insbesondere Mikroturbulenzen erzeugt. Es ent- steht eine turbulente Strömung. Dadurch wird die Wärmeabga- be vom Stator und/oder Rotor an die Umgebung deutlich ver- bessert. [0024] Zur Herstellung irgendeines Ausführungsbeispiels der mikrostrukturierten Oberfläche am Stator und/oder Rotor irgendeines Ausführungsbeispiels einer vorstehend beschrie- benen elektrischen Maschine wird beispielsgemäß wir folgt vorgegangen: [0025] Zunächst kann beispielsweise ein Wicklungsträger bereitgestellt werden. Um die Zähne des Wicklungsträgers kann dann wenigstens eine Wicklung angeordnet werden, so dass sich zumindest Abschnitte der wenigstens einen Wick- lung in den Wicklungsnuten befinden. Die wenigstens eine Wicklung kann axial aus den Wicklungsnuten herausragen. Vorzugsweise ragt die wenigstens eine Wicklung radial nicht aus den Wicklungsnuten heraus. [0026] Anschließend kann optional eine Beschichtung auf den dem Luftspalt zugeordneten Abschnitt des Stators und/oder Rotors aufgebracht werden, die die Begrenzungsflä- che bildet. [0027] In der Begrenzungsfläche wird die mikrostruktu- rierte Oberfläche durch Umformen und/oder Urformen und/oder durch ein Material abtragendes Verfahren, beispielsweise Lasergravur bzw. Laserablation, hergestellt. Die mikro- strukturierte Oberfläche kann bereits beim Herstellen der die Begrenzungsfläche aufweisenden Teile des Stators oder Rotors erzeugt werden, beispielsweise wenn der Rotor oder Stator in einer Spritzgussform beschichtet wird, wobei die Beschichtung die Begrenzungsfläche aufweist. Bereits beim Herstellen der Beschichtung kann durch das Formwerkzeug die mikrostrukturierte Oberfläche erzeugt werden. Es ist auch möglich, die mikrostrukturierte Oberfläche erst nach dem Herstellen der Begrenzungsfläche in die Begrenzungsfläche einzubringen, beispielsweise durch Umformen, wie etwa Prä- gen, oder ein materialabtragendes Verfahren. [0028] Optional zusätzlich können zumindest Teile der Mikrostruktur durch Partikel gebildet werden, die in der optionalen Beschichtung enthalten sind. Vorzugsweise wird das Beschichtungsmaterial in fließfähigem Zustand auf dem Stator oder Rotor aufgebracht und dort ausgehärtet. Das Aufbringen kann durch Einbringen des Beschichtungsmaterials in eine Gießform, durch Streichen oder Sprühen oder durch Eintauchen in ein Tauchbad erfolgen. [0029] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung erge- ben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Nachfolgend werden bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeich- nungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen: [0030] Figur 1 eine stark schematisierte Prinzipdarstel- lung eines Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine mit Blick in Axialrichtung entlang einer Drehachse, [0031] Figur 2 eine stark schematisierte Prinzipdarstel- lung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer elektrischen Maschine mit Blick in Axialrichtung entlang der Drehachse, [0032] Figuren 3-5 jeweils eine schematisierte Prin- zipdarstellung für die Ausgestaltung unterschiedlicher Be- schichtungen für einen Stator der elektrischen Maschine ge- mäß Figur 1 oder Figur 2, [0033] Figur 6 eine Prinzipdarstellung der Erzeugung von Mikroturbulenzen in einer Luftströmung durch eine mikro- strukturierte Oberfläche der Beschichtung und [0034] Figur 7 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines Stators oder Rotors der elektrischen Maschine gemäß der Figuren 1 oder 2. [0035] In den Figuren 1 und 2 sind jeweils Ausführungs- beispiele einer elektrischen Maschine 10 in stark schemati- sierter Prinzipdarstellung veranschaulicht. Die elektrische Maschine 10 hat einen Rotor 11 und einen Stator 12. Der Ro- tor 11 und der Stator 12 sind koaxial um eine gemeinsame Drehachse D angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 umschließt der Stator 12 den Rotor 11 in einer Umfangs- richtung U um die Drehachse D. Demgegenüber umgibt der Ro- tor 11 den Stator 12 beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 in Umfangsrichtung U. Eine Richtung parallel zur Drehachse D wird als Axialrichtung bezeichnet. [0036] Die elektrische Maschine 10 kann beispielsweise als permanenterregte Maschine ausgebildet sein. Die elekt- rische Maschine 10 kann als Motor oder als Generator be- trieben werden. [0037] Die nachfolgend erläuterte erfindungsgemäße Be- schichtung des Rotors 11 und/oder Stators 12 wird beispiel- haft anhand des Stators 12 erläutert. Die im Zusammenhang mit dem Stator 12 erläuterten Merkmale und Verfahrens- schritte können zusätzlich oder alternativ auch beim Rotor 11 der elektrischen Maschine 10 realisiert werden. [0038] Zwischen dem Rotor 11 und dem Stator 12 der elektrischen Maschine 10 ist ein Luftspalt 13 begrenzt, der beim Betrieb der elektrischen Maschine 10 von einem Magnet- feld durchsetzt wird, das den Rotor 11 mit dem Stator 12 magnetisch koppelt. Der Luftspalt 13 ist koaxial zur Dreh- achse D angeordnet und hat insbesondere eine hohe zylindri- sche Gestalt. [0039] Der Stator 12 weist beispielsgemäß einen Wick- lungsträger 17 auf. Der Wicklungsträger 17 kann durch ein Blechpaket aus einer Mehrzahl von einzelnen Blechen gebil- det sein, die in Axialrichtung aufeinander gestapelt sind. Der Wicklungsträger 17 hat einen ringförmigen Basisab- schnitt 18, der koaxial zur Drehachse D angeordnet ist. Von dem Basisabschnitt 18 ragen mehrere Zähne 19 weg. Die Zähne 19 sind in Umfangsrichtung U gleichmäßig beabstandet ange- ordnet. Zwischen zwei in Umfangsrichtung U unmittelbar be- nachbarten Zähnen 19 ist jeweils eine Wicklungsnut 20 ge- bildet. Die Wicklungsnuten 20 und die Zähne 19 erstrecken sich in Axialrichtung vollständig entlang des Wicklungsträ- gers 17. [0040] Der Wicklungsträger 17 kann aus einer metalli- schen Legierung bestehen, beispielsweise aus einer Eisen- Silizium-Legierung. [0041] In den Figuren 1 und 2 ist nur ein Teil der Zähne 19 und Wicklungsnuten 20 dargestellt. Die nicht dargestell- ten Zähne 19 und Wicklungsnuten 20 sind durch die strich- punktierte Line symbolisiert. [0042] Jeder Zahn 19 hat an seinem dem Basisabschnitt 18 entgegengesetzten Ende einen Kopf 21. Der Kopf 21 kann ge- genüber dem sich anschließenden Abschnitt des Zahns 19 in Umfangsrichtung U erweitert sein, so dass er eine oder bei- de benachbarte Wicklungsnuten 20 teilweise abdeckt. [0043] Angrenzend an den Luftspalt 13 hat der Stator 12 eine Begrenzungsfläche 22. Die Begrenzungsfläche 22 ist in Umfangsrichtung um die Drehachse D nicht unterbrechungs- frei, sondern beispielsgemäß durch die Wicklungsnuten 20 unterbrochen. Die Begrenzungsfläche 22 ist beim Ausfüh- rungsbeispiel durch die Flächen gebildet, die an den Zähnen 19 und insbesondere den Köpfen 21 vorhanden sind und sich unmittelbar an den Luftspalt 13 anschließen. Diese einzel- nen Flächen der Zähne 19 bzw. der Köpfe 21 sind auf einer gemeinsamen Zylindermantelfläche um die Drehachse D ange- ordnet. [0044] Der Stator 12 hat außerdem wenigstens eine Wick- lung 25. Die wenigstens eine Wicklung 25 ist zumindest ab- schnittsweise um jeden Zahn 19 herum gewickelt, wobei die wenigstens eine Wicklung 25 überwiegend in den Wicklungsnu- ten 20 aufgenommen ist. An den axialen Enden der Zähne 19 ragt die wenigstens eine Wicklung 25 aus den Wicklungsnuten 20 heraus und bildet dort sogenannte Wickelköpfe. Radial zur Drehachse D ragt die wenigstens eine Wicklung 25 nicht über die Köpfe 21 der Zähne 19 hinaus in den Luftspalt 13 hinein. Die wenigstens eine Wicklung 25 ist in den Zeich- nungen durch eine Kreuzschraffur in den Wicklungsnuten 20 symbolisiert. [0045] Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Begren- zungsfläche 22 unmittelbar durch die Zähne 19 bzw. Zahnköp- fe 21 gebildet sein. Bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Zähne 19 bzw. Köpfe 21 zumin- dest teilweise mit einer Beschichtung 26 versehen. Die Be- schichtung 26 ist somit zumindest auf einen Abschnitt 27 (beispielsgemäß des Stators 12 und alternativ oder zusätz- lich auf einen Abschnitt 27 des Rotors 11) aufgebracht, der benachbart zum Luftspalt 13 angeordnet ist. Die Begren- zungsfläche 22 ist ganz oder vollständig durch die Be- schichtung 26 gebildet. [0046] Die Beschichtung 26 kann in Umfangsrichtung U die einzelnen Zähne 19 oder Teile davon individuell umschließen (Figuren 3-5). [0047] Bei einem Ausführungsbeispiel werden lediglich die dem Luftspalt 13 zugewandten Zahnflächen bzw. Zahnenden beschichtet (Figur 4). Es ist auch möglich jeden Zahn 19 und den daran angeordneten Abschnitt der wenigstens einen Wicklung 25 zu beschichten (Figur 3). Eine weitere Möglich- keit besteht darin, den gesamten Stator 12 zu beschichten (Figur 5). Anhand dieser Beispiele wird deutlich, dass die Anordnung und/oder der Oberflächeninhalt der Beschichtung 26 variieren können, insbesondere im Hinblick auf die Be- reiche des Stators, die an die Wicklungsnuten 20 angrenzen. Der beschichtete Abschnitt 27 weist beispielsgemäß zumin- dest die an den Luftspalt 13 angrenzenden Begrenzungsfläche 22 des Stators 12 auf. Wie es in den Figuren 1 bis 5 sche- matisch dargestellt ist, gehört zu dem Abschnitt 27, auf den die Beschichtung 26 aufgebracht ist, zumindest die Flä- chen der Zähne 19, die dem Luftspalt 13 zugewandt sind. Be- schichtung. [0048] Die Begrenzungsfläche 22 weist eine mikrostruktu- rierte Oberfläche 28 auf. Die Mikrostruktur in der Begren- zungsfläche 22 zur Bildung der mikrostrukturierten Oberflä- che kann auf unterschiedliche Weise erzeugt werden. Sie kann nachträglich in die vorhandene Begrenzungsfläche ein- gebracht werden, beispielsweise durch ein materialabtragen- des Verfahren und/oder durch ein Umformverfahren. Dabei können materialabtragende Verfahren, wie Lasergravieren bzw. Laserablation und/oder Ätzverfahren eingesetzt werden. Als Umformverfahren kann beispielsweise ein Prägeverfahren mit einem oder mehreren Prägewerkzeugen eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Mikrostruktur auch durch ein Urformverfahren erzeugt werden, beispielsweise wenn die Beschichtung 26 in einer Gießform hergestellt wird, wobei die Gießform dazu eingerichtet ist, bereits beim Herstellen der Beschichtung die mikrostrukturierte Oberfläche 28 in der Begrenzungsfläche 22 aufweisenden Be- schichtung 26 zu erzeugen. Die mikrostrukturierte Oberflä- che 28 entsteht in diesem Fall bereits während des Aushär- tens der Beschichtung 26. [0049] Die optional vorhandene Beschichtung 26 kann zur Erzeugung der Mikrostruktur beitragen. Bei einem Ausfüh- rungsbeispiel weist die Beschichtung 26 Trägermaterial 29 mit darin eingebetteten Partikeln 30 auf (gestrichelt in Figur 6 dargestellt). Als Trägermaterial 29 kann beispiels- weise an Luft aushärtbares Harz verwendet werden, wie etwa ein Esterimidharz, ein Polyesterharz oder ein Alkydharz. Als Partikel 30 können eine oder mehrere der nachfolgend genannten Partikel individuell oder in beliebiger Kombina- tion verwendet werden: Bornitridpartikel, Grafitpartikel, Aluminiumoxidpartikel, Magnesiumpartikel. [0050] Vorzugsweise haben die Partikel 30 in der Be- schichtung 26 einen Anteil von 10 Gew.-% bis 15 Gew.-%. [0051] Die mittlere Schichtdicke des Trägermaterials 29 beträgt beispielsgemäß 10 µm bis 20 µm. [0052] Das Trägermaterial 29 kann farblos bzw. transpa- rent sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Trägermaterial 29 zumindest nach dem Aushärten eine dunkle Farbe haben, vorzugsweise schwarz sein. Dadurch kann die thermische Wärmestrahlung und damit auch die Wärmeabgabe des Stators 12 (und/oder Rotors 11) in die Umgebung verbes- sert werden. Wenn das Trägermaterial 29 für das beispiels- weise durch Farbpartikel gefärbt ist, beziehen sich die re- lativen Angaben (Gew.-%) der Partikel 30 auf die Gesamtheit des Trägermaterials 29 einschließlich optional vorhandener Farbpartikel zu anderer Additive. [0053] Die im Trägermaterial 29 eingebetteten Partikel 30 sind in Figur 6 lediglich schematisch in Form von Kugeln veranschaulicht. Die Geometrie der Partikel 30 kann belie- big sein. Vorzugsweise sind die Partikel 30 anisometrisch und weisen daher in unterschiedliche Raumrichtungen unter- schiedliche Dimensionen auf. Beim Ausführungsbeispiel ist das Aspektverhältnis der Partikel 30 kleiner als 5 und vor- zugsweise kleiner als 3. Bei einem anderen Ausführungsbei- spiel können auch isometrische Partikel 30 verwendet wer- den. [0054] Es ist bevorzugt, wenn die Partikel 30 eine Par- tikelgröße oder eine mittlere Partikelgröße im Bereich von 10 µm bis 40 µm aufweisen. Als Partikelgröße wird bei- spielsgemäß ein volumenäquivalenter oder oberflächenäquiva- lenter Äquivalentdurchmesser verwendet. [0055] Der Stator 12 kann gemäß einem Verfahren V (Figur 7) hergestellt werden: [0056] Zunächst wird beispielsgemäß der Wicklungsträger 17 bereitgestellt (erster Schritt S1). An dem Wicklungsträ- ger 17 wird die wenigstens eine Wicklung 25 angeordnet (zweiter Schritt S2). Die wenigstens eine Wicklung 25 kann in Axialrichtung aus den Wicklungsnuten 20 herausragen. In Radialrichtung ragt die wenigstens eine Wicklung 25 nicht über die Zähne 19 hinaus in den Luftspalt 13 hinein. [0057] Anschließend kann der Wicklungsträger beschichtet werden, um die optionale Beschichtung 26 zu erzeugen (drit- ter Schritt S3). [0058] Die Schritte S1 bis S3 sind optional und können entfallen bzw. in einer anderen Form ausgeführt werden. Beispielsgemäß wird durch die ersten drei Schritte S1 bis S3 ein Stator 12 mit der Begrenzungsfläche 22 bereitge- stellt, in dem dann anschließend die Mikrostruktur zur Er- zeugung der mikrostrukturierten Oberfläche 28 eingearbeitet wird (vierter Schritt S4). Wie erläutert, kann dies durch ein Umformverfahren (z.B. Prägen) oder ein Material abtra- gendes Verfahren (z.B. Lasergravieren) durchgeführt werden. Dabei können in die Begrenzungsfläche 22 Vertiefungen 31 eingebracht werden. Die Form der Geometrie der Vertiefungen 31 kann beliebig gewählt werden und kann auch von dem ver- wendeten Verfahren abhängen. In Figur 6 sind die Vertiefun- gen 31 lediglich beispielhaft schematisch als sphärische Vertiefungen 31 dargestellt. [0059] Die Vertiefungen 31 sind mit Abstand zueinander verteilt über die Begrenzungsfläche 22 angeordnet. Im Quer- schnitt rechtwinklig zur Begrenzungsfläche 22 betrachtet können die Vertiefungen 31 eine runde oder polygonale oder eine sonstige beliebige Kontur aufweisen. Vorzugsweise ist die Anordnungsdichte der Vertiefungen 31 in den Flächenab- schnitten der Begrenzungsfläche 22, die an den unterschied- lichen Zähnen 19 vorhanden sind, im Wesentlichen gleich groß, wobei vorzugsweise eine maximale Abweichung von 10% oder 5% zwischen zwei beliebigen Zähnen 19 vorliegt. [0060] Zusätzlich zu den Vertiefungen kann die Beschich- tung 26 Partikel 30 enthalten, die Vorsprünge in der mikro- strukturierten Oberfläche 28 bilden. Solche optional vor- handenen Partikel 30 sind in Figur 6 gestrichelt darge- stellt. [0061] Bei einem alternativen Verfahren wird die mikro- strukturierte Oberfläche 28 bereits beim Herstellen der Be- schichtung 26 erzeugt. Hierzu kann eine Gießform, bei- spielsweise eine Spritzgießform, bereitgestellt werden, in der der Rotor 11 oder Stator 12 angeordnet wird, um eine Beschichtung 26 aufzubringen. In der Gießform kann bereits eine Mikrostruktur vorhanden sein, so dass nach dem Einfül- len des fließfähigen Materials für die Beschichtung 26 wäh- rend des Aushärtens des Materials, die durch die Gießform vorgegebene mikrostrukturierte Oberfläche 28 an der Begren- zungsfläche 22 hergestellt wird. [0062] Beim Betrieb der elektrischen Maschine 10 ist die mikrostrukturierte Oberfläche 28 dazu eingerichtet, Mikro- turbulenzen bzw. Mikrowirbel zu erzeugen, wenn Luft L ent- lang der mikrostrukturierten Oberfläche 28 im Luftspalt 13 strömt. Dabei entstehen Mikroturbulenzen in der an der mik- rostrukturierte Oberfläche 28 angrenzenden Luftschicht, wie es in der Prinzipskizze in Figur 6 gezeigt ist. Die Wärme- abgabe vom Stator 12 in die Umgebung und mithin der Wärme- übergangskoeffizient α wird erhöht. Dadurch erhöhen sich auch die Raynoldszahl und/oder die Nusseltzahl und/oder die Prandtlzahl. Die im Stator 12 erzeugte Wärme kann verbes- sert an die Umgebung abgeführt werden, was zu einer Verrin- gerung der thermischen Belastung des Stators 12 führt. [0063] Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine 10, deren Betrieb sowie ein Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche 28 an einen Stator 12 und/oder einem Rotor 11 der elektrischen Maschine 10. In eine an einem Luftspalt 13 der elektrischen Maschine 10 an- grenzende Begrenzungsfläche 22 wird eine Mikrostruktur ein- gebracht, insbesondere durch ein Material abtragendes Ver- fahren und/oder ein Umformverfahren. Alternativ kann die Mikrostruktur auch durch ein Urformverfahren erzeugt wer- den. Die in der Begrenzungsfläche 22 vorhandene Mikrostruk- tur bildet eine mikrostrukturierte Oberfläche 28 zur Erzeu- gung von Luftverwirbelungen im Luftspalt 13.
Bezugszeichenliste: 10 Elektrische Maschine 11 Rotor 12 Stator 13 Luftspalt 17 Wicklungsträger 18 Basisabschnitt 19 Zahn 20 Wicklungsnut 21 Kopf 22 Begrenzungsfläche 25 Wicklung 26 Luftverwirbelungsbeschichtung 27 Abschnitt 28 mikrostrukturierte Oberfläche 29 Trägermaterial 30 Partikel 31 Vertiefung D Drehachse L Luft S1 erster Schritt S2 zweiter Schritt S3 dritter Schritt S4 vierter Schritt U Umfangsrichtung V Verfahren

Claims

Patentansprüche: 1. Elektrische Maschine (10), aufweisend: - einen Stator (12) und einen Rotor (11), die unter Bildung eines Luftspalts (13) mit Abstand zueinander angeordnet sind, - eine an den Luftspalt (13) angrenzende Begrenzungs- fläche (22) des Stators (12) und/oder Rotors (11), die eine mikrostrukturierte Oberfläche (28) zur Er- zeugung von Luftverwirbelungen in der Luft (L) auf- weist, die im Luftspalt (13) entlang der mikrostruk- turierten Oberfläche (28) strömt.
2. Elektrische Maschine nach Anspruch 1, wobei die mikro- strukturierte Oberfläche (28) in die Begrenzungsfläche (22) eingebrachte Vertiefungen (31) aufweist.
3. Elektrische Maschine nach Anspruch 2, wobei die Vertie- fungen (31) durch einen Materialabtrag in einem die Be- grenzungsfläche (22) aufweisenden Abschnitt (27) des Rotors (11) und/oder des Stators (12) gebildet sind, insbesondere durch Lasergravieren.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An- sprüche, wobei die Begrenzungsfläche (22) an einer Be- schichtung (26) des Rotors (11) und/oder des Stators (12) vorhanden ist.
5. Elektrische Maschine nach Anspruch 4, wobei die mikro- strukturierte Oberfläche (28) Vorsprünge aufweist, die durch in der Beschichtung (26) enthaltene Partikel (30) gebildet sind.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An- sprüche, außerdem aufweisend einen Wicklungsträger (17) des Rotors (11) und/oder des Stators (12) mit mehreren nebeneinander angeordneten Zähnen (19), wobei wenigs- tens eine Wicklung (25) an den Zähnen (19) des Wick- lungsträgers (17) angeordnet ist und sich zumindest ab- schnittsweise in zwischen den Zähnen (19) vorhandenen Wicklungsnuten (20) erstreckt.
7. Elektrische Maschine nach Anspruch 4 oder 5 und nach Anspruch 6, wobei die Beschichtung (26) zumindest auf die dem Luftspalt (13) zugewandte Fläche jedes Zahns (19) abdeckt.
8. Elektrische Maschine nach Anspruch 7, wobei die Be- schichtung (26) zumindest einen Teil der wenigstens ei- nen Wicklung (25) abdeckt.
9. Elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Beschichtung (26) ein Überzugslack oder ein Tränklack ist.
10. Elektrische Maschine nach Anspruch 6, wobei die Begren- zungsfläche (22) die dem Luftspalt (13) zugewandten Flächen der Zähne (19) aufweist.
11. Verfahren zum Betreiben einer elektrischen Maschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst: - Erzeugen einer Luftströmung in einem Luftspalt (13) der elektrischen Maschine (10), - Erzeugen von Luftverwirbelungen benachbart zu der mikrostrukturierten Oberfläche (28).
12. Verfahren zur Herstellung einer mikrostrukturierten Oberfläche (28) an einem Rotor (11) oder Stator (12) für eine elektrische Maschine (10) nach einem der An- sprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren das Herstellen von Vertiefungen (31) an der dem Luftspalt (13) zuge- wandten Begrenzungsfläche (22) des Rotors (11) oder Stators (12) zur Erzeugung der Mikrostruktur in der Be- grenzungsfläche (22) umfasst.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Herstellen von Vertiefungen (31) in der Begrenzungsfläche (22) mittels eines Umformverfahrens und/oder eines materialabtragen- den Verfahrens nach dem Herstellen der Begrenzungsflä- che (22) durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei deine Be- schichtung (26) auf den Rotor (11) oder Stator (12) aufgebracht wird, die die Begrenzungsfläche (22) bil- det.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Beschichtung im nicht ausgehärteten Zustand aufgebracht wird und an- schließend am Rotor (11) oder Stator (12) ausgehärtet wird.
PCT/EP2023/058991 2022-04-06 2023-04-05 Elektrische maschine, verfahren zum betreiben einer elektrischen maschine und verfahren zur herstellung einer mikrostrukturierten oberfläche an einem stator oder rotor WO2023194468A1 (de)

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