▶ マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-05-17
(45)【発行日】2022-05-25
(54)【発明の名称】電気機械
(51)【国際特許分類】
H02K 9/19 20060101AFI20220518BHJP
H02K 3/24 20060101ALI20220518BHJP
【ＦＩ】
H02K9/19 A
H02K3/24 C
【請求項の数】
39
(21)【出願番号】P 2019563860
(86)(22)【出願日】2018-05-18
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-08-13
(86)【国際出願番号】 EP2018063138
(87)【国際公開番号】W WO2018211086
(87)【国際公開日】2018-11-22
【審査請求日】2020-01-17
(31)【優先権主張番号】102017208564.9
(32)【優先日】2017-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】506292974
【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ ２６－４６， Ｄ－７０３７６ Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ， Ｇｅｒｍａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ヘルツ ミルコ
(72)【発明者】
【氏名】シュトイラー ハンス ウルリッヒ
(72)【発明者】
【氏名】ゾンターク ヨーゼフ
(72)【発明者】
【氏名】マーキック ストージャン
(72)【発明者】
【氏名】ライセン アンドレイ
(72)【発明者】
【氏名】メドヴェセック アレックス
(72)【発明者】
【氏名】セヴァー ピーター
(72)【発明者】
【氏名】グラープヘア フィリップ
【審査官】津久井 道夫
(56)【参考文献】
【文献】特開２００４－２９７９２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－０７０１９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００８／００４２４９８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】実開昭５７－０９０３６５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特表２００４－５２２３９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３００２２０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】実開昭５２－１２３６０９（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１２－００５１８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１２０４０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６２－２１７８３７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１５／００９１３９８（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ９／１９
Ｈ０２Ｋ ３／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両用の電気機械（1）であって、電気機械（1）の軸方向（A）を定める回転軸（D）の周りを回転可能なロータ（3）を備え、ステータ巻線（6）を有するステータ（2）を備え、
冷却剤分配室（4）及び冷却剤分配室（4）から軸方向へ離れて配置された冷却剤収集室（5）を備え、ステータ巻線（6）を冷却するために、冷却剤分配室（4）は、冷却剤収集室（5）に冷却剤（K）が流れることが可能な少なくとも一つの冷却通路（10）により流体的に連通し、
冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）は、少なくとも一つのステータ巻線（6）の第１及び／または第２の軸方向の端部（14a，14b）の領域に配置され、
特徴は、
少なくとも一つのステータ巻線（6）が、熱的結合のために電気絶縁性プラスチックからなるプラスチック構成物（11）に埋め込まれ、
冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）は、少なくとも一つのステータ巻線（6）との熱結合のために、プラスチック構成物（11）に少なくとも一部が配置され、
前記プラスチック構成物（11）の軸方向の両端に、互いに軸方向の反対に位置する第１の端部シールド（25a）と第２の端部シールド（25b）が配置され、
冷却剤分配室（4）及び冷却剤収集室（5）は、それぞれ、一部がプラスチック構成物（11）に配置され、他の一部が前記第１の端部シールド（25a）及び／または第２の端部シールド（25b）に配置されている
電気機械。
【請求項2】
請求項１において、冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）は、少なくとも一つのステータ巻線（6）の第１及び／または第２の端部（14a，14b）の径方向外側に配置される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項3】
請求項１または２において、冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）は、ロータ（3）の回転軸（D）に直角の断面で、リング状の幾何学形状を有する
ことを特徴とする電気機械。
【請求項4】
請求項１から３の何れか１つにおいて、プラスチック構成物（11）は、冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）を少なくとも部分的に区切る
ことを特徴とする電気機械。
【請求項5】
請求項１から４の何れか１つにおいて、冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）は、プラスチック構成物（11）に、少なくとも部分的に形成されたキャビティ（41a，41b）により形成される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項6】
請求項１から５の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）も、電気絶縁性プラスチックからなる少なくとも一つのプラスチック構成物（11）に埋め込まれる
ことを特徴とする電気機械。
【請求項7】
請求項１から６の何れか１つにおいてステータ（2）は、軸方向（A）に沿って延びてロータ（3）の周方向（U）に沿って互いに離れて配置されるステータティース（8）を有し、前記ステータティース（8）はステータ巻線（6）を支持し、
プラスチック構成物（11）は、少なくとも一つの冷却通路（10）及び少なくとも一つのステータ巻線（6）とともに、周方向（U）に隣り合う２つのステータティース（8）の間に形成される空間（9）内に配置される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項8】
請求項７において、空間（9）は、少なくとも一つのステータ巻線（6）が配置される第１の部分空間（9c）と、少なくとも一つの冷却通路（10）が配置される第2の部分空間（9d）を備え、
位置決め補助装置（27）が２つの部分空間（9c，9d）の間に配置され、それによって、少なくとも一つの冷却通路（10）が第２の部分空間（9d）に位置決め可能である
ことを特徴とする電気機械。
【請求項9】
請求項８において、位置決め補助装置（27）は、周方向（U）に隣り合う２つのステータティース（8a，8b）で具体化される２つの突起（28a，28b）を備え、
２つの突起（28a，28b）は、周方向に互いに向かい合い、冷却通路（10）を位置決めするために空間（9）の中へ突出する
ことを特徴とする電気機械。
【請求項10】
請求項１から９の何れか１つにおいて、少なくとも一つの空間（9）で、プラスチック構成物（11）は単一のプラスチック（材料）からなり、
電気絶縁性材料からなる追加の電気絶縁材（15）が、空間（9）内に配置される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項11】
請求項１０において、追加の電気絶縁材（15）は、ステータ巻線（6）とステータティース（8）の間に配置される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項12】
請求項１から１１の何れか１つにおいて、電気絶縁性プラスチックは、熱硬化性プラスチックを含むか、または熱硬化性プラスチックであり、または、
電気絶縁性プラスチックは、熱可塑性プラスチックを含むか、または熱可塑性プラスチックである
ことを特徴とする電気機械。
【請求項13】
請求項７から１２の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）が、プラスチック構成物（11）に設けられ、周方向（U）にそれぞれ隣り合う２つのステータティース（8a，8b）の間の空間の少なくとも一つに配置される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項14】
請求項１から１３の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）が、空間（9）内のそれぞれのステータ巻線（6）の径方向外側及び／または径方向内側に配置される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項15】
請求項１から１４の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）が管体の内部（22）を包囲する管体（16）として具体化され、
少なくとも一つの分離要素（18）が、管体（16）に形成され、管体の内部（22）を互いに流体的に分離される少なくとも２つの部分冷却通路（19）に細分する
ことを特徴とする電気機械。
【請求項16】
請求項１５において、管体（16）は、２つの広い側面（20）と２つの狭い側面（21）とを有する扁平管（17）として具体化される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項17】
請求項１５または１６において、管体（16）は、扁平管（17）として具体化され、
軸方向（A）に直角な断面で、扁平管（17）の少なくとも一つの広い側面（20）は、径方向（R）に実質的に直角に延びる
ことを特徴とする電気機械。
【請求項18】
請求項１から１７の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）は、プラスチック構成物（11）の内部に完全に配置されている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項19】
請求項１から１８の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）は、少なくとも一つのパーフォレーション（40）により形成され、パーフォレーションは、プラスチック構成物（11）の内部に設けられ、冷却剤（K）が流れることができる
ことを特徴とする電気機械。
【請求項20】
請求項１９において、少なくとも一つのパーフォレーション（40）は、軸方向（A）に直角な断面で、２つの広い側面（20）と２つの狭い側面（21）とを有する長方形の幾何学形状を有する
ことを特徴とする電気機械。
【請求項21】
請求項１から２０の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10）は、ステータ本体（7）の内部に形成され、冷却剤（K）が流れることができる少なくとも一つのパーフォレーション（40）により形成されている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項22】
請求項２１において、冷却通路（10）を形成するパーフォレーション（40）は、空間（9）に向かって開口するように形成され、空間（9）内に配置されたプラスチック構成物（11）によって流体密封の状態で閉じられている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項23】
請求項１から２２の何れか１つにおいて、少なくとも一つの冷却通路（10，10b）がプラスチック構成物（11）に設けられ、少なくとも一つの冷却通路（10，10a）がステータ本体（7）に設けられる
ことを特徴とする電気機械。
【請求項24】
請求項１から２３の何れか１つにおいて、冷却剤供給部（35）は、第１の端部シールド（25a）に埋め込まれ、冷却剤分配室（4）を第１の端部シールド（25a）の外側に設けられた冷却剤入口（33）に流体的に接続し、
冷却剤供給部（35）が、ステータ（2）を回転可能に装着するための第１の軸受（32a）に熱的に接続され、前記第１の軸受は第１の端部シールド（25a）に設けられ、及び／または、
冷却剤収集部（36）は、第２の端部シールド（25b）に埋め込まれ、冷却剤収集室（5）を第２の端部シールド（25b）の外側に設けられた冷却剤出口（34）に流体的に接続し、
冷却剤放出部（36）が、ステータ（2）を回転可能に装着するための第２の軸受（33a）に熱的に接続され、前記第２の軸受は第２の端部シールド（25b）に設けられる
ことを特徴とする電気機械。
【請求項25】
請求項１から２４の何れか１つにおいて、プラスチック構成物（11）は、電気絶縁性プラスチックからなる射出成形構成物である
ことを特徴とする電気機械。
【請求項26】
請求項１から２５の何れか１つにおいてプラスチック構成物は、一体に形成されている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項27】
請求項１から２６の何れか１つにおいて、ステータ（2）は、リング形状の固定子本体（7）を備え、
電気絶縁性プラスチックからなるプラスチック構成物（11）は、ステータ本体（7）の外周面（30）に配置され、前記外周面（30）に外側コーティング（11.1）を形成する
ことを特徴とする電気機械。
【請求項28】
請求項１から２７の何れか１つにおいて、プラスチック構成物（11）は、空間（9）から軸方向に突出するステータ巻線（6）の少なくとも一つの巻線部分を少なくとも部分的に包囲し、この場合、前記巻線部分が冷却剤（K）から機械（1）の動作中に絶縁されるように、冷却剤分配室（4）及び／または冷却剤収集室（5）を部分的に区切る
ことを特徴とする電気機械。
【請求項29】
請求項１から２８の何れか１つにおいて、冷却剤分配室（4）は、冷却剤収集室（5）と、複数の冷却通路（10）によって流体的に連通している
ことを特徴とする電気機械。
【請求項30】
請求項２９において、複数の冷却通路（10）は、互いに離れ、軸方向（A）に沿って延びている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項31】
請求項２９または３０において、冷却通路（10）は、ステータ（2）の周方向（U）に沿って互いに離れて配置されている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項32】
請求項１から３１の何れか１つにおいて、冷却剤分配室（4）及び冷却剤収集室（5）は、ステータ本体（7）またはそれに近接するステータ（2）の軸方向の延長部にのみ配置され、ステータ本体（7）またはステータ（2）の径方向（R）に沿ってステータ（2）を超えて突出しない
ことを特徴とする電気機械。
【請求項33】
請求項１から３２の何れか１つにおいて、少なくとも一つのステータ巻線（6）は、電気機械（1）の動作中に少なくともそれぞれの空間（9）内の領域で、冷却剤（K）及びステータ本体（7）から電気的に絶縁されるように具体化されている
ことを特徴とする電気機械。
【請求項34】
請求項３３において、ステータ本体（7）からの少なくとも一つのステータ巻線（6）の電気絶縁材が、プラスチック構成物（11）、またはプラスチック構成物（11）及び追加の絶縁材（15）によって完全に形成される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項35】
請求項１０から３４の何れか1つにおいて、追加の絶縁材（15）は、ステータ巻線（6）をステータ本体（7）及び各空間（9）を区切るステータティース（8）から絶縁するように、軸方向（A）に沿って空間の全体に亘って空間内に延びる
ことを特徴とする電気機械。
【請求項36】
請求項１０から３５の何れか１つにおいて、追加の電気絶縁材（15）は、その周方向に沿って空間（9）の少なくとも全長に亘って空間（9）内でステータ巻線（6）を包囲する
ことを特徴とする電気機械。
【請求項37】
請求項１５を引用する請求項３５または３６において、少なくとも１つのステータ巻線（6）がプラスチック構成物（11）、またはプラスチック構成物（11）及び追加の絶縁材（15）によって管体（16）として具体化された冷却通路（10）から電気的に絶縁される
ことを特徴とする電気機械。
【請求項38】
請求項１から３７の何れか１つにおいて、ステータ巻線（6）が分布巻きの巻線の一部である
ことを特徴とする電気機械。
【請求項39】
車両であって、請求項１から３８の何れか１つの電気機械（1）を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、特に車両用の電気機械、及びこのような機械を備えた車両に関する。
【背景技術】
【0002】
このタイプの電気機械は、一般に電動機または発電機である。電動機は、外部ロータとして、または内部ロータとして実施できる。
【0003】
一般的なタイプの機械は、例えば特許文献１で公知である。これは、内部空間を包囲してその周方向に延びるケーシングと、軸方向の一端で内部空間を区画するリア側壁と、軸方向の他端で内部空間を区画するフロント側壁とを有するハウジングを備える。この機械のステータはケーシングに接続されて固定されている。この機械のロータはステータ内に配置され、ロータのロータ軸が、フロント側壁のフロント軸受により回転可能に装着されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】米国特許第５，２１４，３２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の電気機械のステータは、一般に、機械の動作中に通電されるステータ巻線を備える。このことにより熱が発生し、熱は、過熱、それに伴う損傷、さらにはステータの破壊を避けるために放散することが必要である。この目的のため、従来の電気機械から、ステータを冷却するための冷却装置を、特に前記ステータの巻線に備え付けることが知られている。このような冷却装置は、冷却剤が流れる一つまたは複数の冷却通路を備え、冷却通路は、ステータ内でステータ巻線の近くに配置される。熱はステータ巻線から冷却材に伝達され、ステータから放出できる。
【0006】
この場合、各冷却通路を通って流れる冷却剤へステータから熱を効率的に伝達するのは、構造が大きく複雑になることを伴う不都合があることが分かる。しかしながら、このことは電気機械の製造コストに不利な影響を有する。
【0007】
したがって、本発明の目的は、この不都合が大部分または均一に十分解消される電気機械の改良された実施形態を提供することである。特に、その意図は、ステータのステータ巻線の冷却性が改善された、電気機械の改良実施形態を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
この目的は、請求の範囲の独立請求項の主題によって達成される。請求の範囲の従属請求項は、好ましい実施形態に関する。
【0009】
したがって、本発明の基本概念は、電気機械のステータ巻線を、プラスチックで構成されるプラスチック構成物に埋め込むことであり、プラスチック構成物には、熱の相互作用の結果としてステータ巻線により生成された排熱を吸収する冷却剤のために、冷却剤用の冷却剤分配室と冷却剤収集室も設けられている。この場合、プラスチックは熱をステータ巻線から冷却剤へ伝達するための熱伝達媒体として用いられる。
【0010】
ステータ巻線とステータを通過する冷却剤との間の特に良好な熱伝達は、このようにして生じる。このことは、熱伝導率の高いプラスチックが使用される場合に当てはまる。特に、いわゆる熱硬化性プラスチックはこの目的に適している。プラスチックは一般に電気絶縁性の特性も有しているため、このことにより、同時に、冷却されるべきステータ巻線がプラスチックによって、望まれていない方法で電気的に短絡しないことが保証される。したがって、例えば高負荷の下での電気機械の動作中に発生するようなステータの廃熱の発生が多い場合であっても、生じる廃熱をステータから確実に放出できる。そのため、ステータの過熱の結果としての電気機械の損傷または破壊でさえ回避できる。本発明の本質である、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室が形成されたプラスチック構成物は、射出成形により製造でき、射出成形の過程では、冷却されるべきステータ巻線の周りにプラスチックが射出されて成形される。したがって、ステータ巻線と冷却通路をプラスチック構成物に埋め込むのを非常に簡単に行える。
【0011】
ステータ巻線を冷却する目的のため、プラスチック構成物で具体化された冷却剤収集室から進む冷却剤は、冷却剤がステータ巻線から熱の相互作用の結果として廃熱を吸収する複数の冷却通路の間に分配され得る。冷却剤は、冷却通路を通って流れた後、冷却剤収集室に集められる。冷却剤分配室と冷却剤収集室は、本発明に係るプラスチック生成物の中に配置されるため、冷却剤分配室に存在する冷却剤は、冷却通路の間で分配される前にステータ巻線を冷却するために使用できる。同じことは、冷却通路を通って流れた後に冷却剤収集室に集められる冷却剤にも当てはまる。冷却剤分配室及び／または各冷却剤分配室は、冷却されるべきステータ巻線に直接に隣接して配置されるので、冷却すべきステータ巻線に対する冷却剤分配室及び／または各冷却剤収集室の効果的な熱的結合が、この方法で達成される。
【0012】
特に車両用の、本発明に係る電気機械は、回転軸の周りで回転可能なロータを備える。回転軸は電気機械の軸方向を定める。この機械は、さらに、ステータ巻線を有するステータを備える。この機械は、さらに、冷却剤分配室と、冷却剤分配室から軸方向に離れて配置された冷却剤収集室とを有する。冷却剤は、ステータ巻線によって生成される廃熱を冷却するために冷却剤分配室を通って流れ、前記冷却剤分配室は、少なくとも一つの冷却通路により冷却剤収集室と流体的に連通する。このような冷却通路は少なくとも２つ設けるのが好ましく、複数の冷却通路を設けるのが特に好ましい。少なくとも一つのステータ巻線は、冷却剤と熱結合するために、電気絶縁性プラスチックで構成されたプラスチック構成物に、少なくとも部分的に、好ましくは完全に埋め込まれる。この場合、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、少なくとも一つのステータ巻線の第１及びまたは第２軸端部の領域に配置される。冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、第１及びまたは第２端部の軸方向の延長部に配置するのが好ましい。本発明によれば、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室が少なくとも一部はプラスチック構成物の内部に形成され、したがって少なくとも一つのステータ巻線と熱結合するために、プラスチック構成物によって少なくとも部分的に区切られる。
【0013】
好ましい一つの実施形態によれば、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、回転軸に沿った長手方向断面において、少なくとも一つのステータ巻線に、Ｕ形状またはＣ形状で、第１及びまたは第２軸方向端部を包囲する。このようにして、特に熱負荷を受ける端部は冷却剤分配室によって、及び／または冷却剤収集室によって実質的に包囲され、冷却剤と各ステータ巻線の端部との特に良好な熱結合が成立する結果となる。
【0014】
したがって、軸方向に沿う長手方向断面の冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、したがって、Ｕ形状またはＣ形状の幾何学的形状を有することが特に好ましい。
【0015】
効果的に発展させた一つの形態では、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、また、少なくとも一つのステータ巻線の第１及び／または第２端部の径方向の外側に配置される。
【0016】
冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、ロータの回転軸に直角の断面でリング形状の幾何学形状を有することが都合がよい。このことにより、複数の冷却通路を、ステータの周方向に沿って互いに離れて配置することが可能になる。
【0017】
少なくとも一つのプラスチック構成物が、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室を少なくとも部分的に区切ることが特に好ましい。したがって、別個のハウジングを設けることを回避できる。
【0018】
さらに好ましい実施形態によれば、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、プラスチック構成物の中に、少なくとも部分的に、好ましくは全体が設けられたキャビティにより具体化できる。そうすると、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室を区切るために別のエンクロージャまたはハウジングを設けることは不要となる。このことは、わずかではない費用効果と結びつく。
【0019】
一つの好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの冷却通路も、電気絶縁性プラスチックからなる少なくとも一つのプラスチック構成物の中に埋め込まれる。このことにより、冷却通路を通って流れる冷却剤と、関連するステータ巻線との良好な熱結合が確保される。
【0020】
他の好ましい実施形態によれば、ステータは、軸方方向に沿って延び、周方向に沿って互いに離れて配置されるステータティースを有し、ステータティースがステータ巻線を支持する。この実施形態では、プラスチック構成物は、少なくとも一つの冷却通路及び少なくとも一つのステータ巻線とともに、周方向に隣り合う２つのステータティースの間に形成される空間に配置される。冷却されるべきステータ巻線のすぐ近くの空間に冷却通路が配置されるため、この方法によれば、ステータ巻線と冷却通路との間の特に良好な熱伝達が保証される。さらに、ステータティースの間の前記空間は、プラスチックまたはプラスチック構成物を鋳型に注入する方法でプラスチック構成物を製造する間に使用できる。このことにより、別の鋳型を設けることが不要になるため、プラスチック構成物の製造が簡素化される。
【0021】
さらに好ましい実施形態は、空間を第１及び第２の部分空間に細分することを提案する。この構成では、少なくとも一つのステータ巻線が第１の部分空間に配置される。少なくとも一つの冷却通路が第２の部分空間に配置される。第２の部分空間に少なくとも一つの冷却通路を位置決めするための位置決め補助を、２つの部分空間の間に形成できる。この方法により、特に、２つのステータティースの間の空間にステータ巻線が、プラスチック構成物を作り出す射出成形により封入される場合に、一般に管体または扁平管である冷却通路を、正確且つ安定して位置決めすることが可能になる。
【0022】
この構成の一つの有利な発展形態では、位置決め補助は、周方向に隣り合う２つのステータティースで形成される２つの突出部を有する。２つの突出部はロータの周方向へ互いに向かい合い、冷却通路を位置決めするために前記空間の中へ突出する。この構成により、プラスチック構成物のプラスチックを射出成形で封入する前に、前記空間内で冷却通路を特に正確に位置合わせすることが可能になる。
【0023】
一つの好ましい実施形態によれば、前記空間に配置されるプラスチック構成物は、単一のプラスチック材料から構成される。この実施形態では、電気絶縁材料で構成される追加の電気絶縁材が、前記空間内に、好ましくはステータ巻線またはプラスチック構成物とステータティースとの間に配置される。この実施形態では、単一のプラスチック材料のみを前記空間に導入することになるため、前記プラスチックからなるプラスチック構成物の製造は、単一の射出成形工程で行える。したがって、プラスチック構成物の製造を特に簡単に行えることが分かり、費用面での効果につながる。
【0024】
プラスチック構成物の電気絶縁性のプラスチックは、熱硬化性のプラスチックを含むか、熱硬化性のプラスチックであることが好都合である。または、プラスチック構成物の電気絶縁性のプラスチックは、熱可塑性材料を含むものか、熱可塑性材料にすることができる。熱硬化性のプラスチックと熱可塑性プラスチックの組み合わせも、さらなる変形例として考えられる。
【0025】
プラスチック構成物は、前記空間を実質的に完全に満たすのが好都合である。
熱伝達性の不用意な低下につながる望ましくない空間の形成、例えばエアギャップ、が、前記の方法では回避される。
熱伝達性の不用意な低下につながる望ましくない空間の形成、例えばエアギャップ、が、前記の方法では回避される。
【0026】
一つの好ましい実施形態によれば、少なくとも一つのプラスチック構成物が前記空間から軸方向へ、望ましくは両側へ突出する。したがって、プラスチック構成物は、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室を具体化するために使用できる。
【0027】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの冷却通路が、前記空間内の各ステータ巻線の径方向外側及び／または径方向内側に配置される。このことにより、冷却すべきステータ巻線の近くに冷却通路を省スペースで配置でき、その結果、電気機械には、ステータ巻線を冷却するための構造的に小さなスペースだけしか必要にならない。
【0028】
一つの好ましい構成では、少なくとも一つの冷却通路を、管体の内部を包囲する管体として具体化することが提案される。この変形例では、少なくとも一つの分離要素が管体に形成され、管体の内部が、互いに流体的に分離される少なくとも２つの部分冷却通路に区分される。管体は、前記分離要素により補強でき、それによって機械的な強度が高められる。
【0029】
管体は、２つの幅の広い面と２つの幅の狭い面とを有する扁平管として具体化するのが好都合である。
【0030】
一つの効果的な発展形態では、管体を、軸方向に沿って延び、軸方向に直角な断面で２つの広い側辺と２つの狭い側辺とを有する扁平管として具体化することが提案される。扁平管の少なくとも一つの広い側辺は、軸方向に直角な断面において、径方向へ直角に延びることが好都合である。この場合、二つの広い側辺の長さは、２つの狭い側辺の長さの少なくとも４倍であることが好ましく、１０倍であることがより好ましい。
【0031】
少なくとも一つの冷却通路は、プラスチックで構成されるプラスチック構成物の中に完全に配置されることが特に好ましい。
【0032】
さらに好ましい実施形態によれば、ステータは、軸方向に直角な断面がリング形状に形成され、軸方向に沿って延在するとともにステータの周方向に沿って互いから離れて配置されるステータティースを有し、ステータティースはステータ巻線を支持する。この実施形態では、プラスチック構成物は、少なくとも一つの冷却通路及び少なくとも一つのステータ巻線とともに、周方向に配置される２つのステータティースの間に形成される空間に配置される。この方法によれば、前記空間に配置される冷却通路が、冷却されるべきステータ巻線に直接に隣接しているので、ステータ巻線と冷却溝の間での特に効果的な熱伝達を保証できる。さらに、鋳型にプラスチック構成物のプラスチックが注入される方法でプラスチック構成物を製造する間に、ステータティースの間の空間を利用できる。このことにより、別の鋳型を準備することが不要になるため、プラスチック構成物の製造が簡素化される。
【0033】
さらに好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの冷却通路は、プラスチック構成物に設けられて冷却剤が内部を流れることができる、少なくとも一つのパーフォレーションで形成するのが好ましく、複数のパーフォレーションで形成するのがより好ましい。このような複数のパーフォレーションを設けることが特に好ましい。この変形例では、冷却通路を区画するための別の管体を設けることが不要になる。このことは、製造コストの低減につながる。前記パーフォレーションは、適切な穴あけ工具によってプラスチック構成物に導入される貫通孔の形で実施できる。この変形例では、冷却通路を区画するために別の管体などを設けることを回避できる。このことは、製造コストの低減につながる。
【0034】
軸方向に直角の断面の少なくとも一つのパーフォレーションは、２つの広い側辺と２つの狭い側辺を有する長方形の形状を有することが好都合である。このように、パーフォレーションを、扁平管の有利な幾何学形状にすると、その幾何学形状により、冷却されるべきステータ巻線に直接に隣接する冷却通路を、構造的に省スペースで配置可能になる。
【0035】
さらに好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの冷却通路は、ステータ本体の中に配置され、冷却剤が流れることのできる少なくとも１つのパーフォレーションにより形成される。前記パーフォレーションは、電気機械を製造する過程で、適切な穴開け工具によりステータ本体に導入される貫通孔の形態で実現できる。冷却通路を区切るために別の管体などを設けることは、この変形例では回避される。このことは、製造コストの低減につながる。
【0036】
さらに好ましい実施形態では、冷却通路を形成するパーフォレーションは、前記空間に向かって開口するものとして具体化される。さらに、前記パーフォレーションは、前記空間に配置されたプラスチック構成物により液密状態で閉じられる。この変形例では、パーフォレーションを特に簡単に製造でき、そのことが製造中の費用効果につながる。
【0037】
少なくとも一つの冷却通路は、周方向に関して隣り合うステータティースの間の領域にで、ステータ本体に配置するのが望ましい。このことにより、冷却すべきステータ巻線の近くに冷却通路を配置でき、ステータ巻線から冷却通路への熱伝達が改善される。
【0038】
他の好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの冷却通路がプラスチック構成物に設けられ、少なくともさらに一つの冷却通路がステータ本体に設けられる。この変形例では、ステータ本体とプラスチック構成物の両方が冷却通路を収容するために用いられるので、特に、構造的なスペースを殆ど必要としない。
【0039】
他の好ましい実施形態によれば、ステータは、第１及び第２端部シールドの間で軸方向に沿って配置され、第１及び第２端部シールドは、互いに軸方向の反対側に存在する。この実施形態では、冷却剤分配室の一部は、第１端部シールドに配置される。その代わりに、または追加として、冷却剤収集室の一部が第２冷却剤収集室に配置される。
【0040】
別の好ましい実施形態によれば、冷却剤供給部が第１端部シールドに形成され、冷却剤供給部は、冷却剤分配室を、第１端部シールドの外側、好ましくは端部側に設けられた冷却剤入口と流体的に接続する。さらに、冷却剤放出部が第２端部シールドに設けられ、冷却剤放出部は、冷却剤収集室を、第２端部シールドの外側、好ましくは端部側に設けられた冷却剤出口と流体的に接続する。特に好ましくは、冷却剤供給部はステータを回転可能に装着するための第１軸受に熱的に接続でき、前記第１軸受は第１端部シールドに設けられる。同様に、冷却剤放出部はステータを回転可能に装着するための第２軸受に熱的に接続でき、前記第２軸受は第２端部シールドに設けられる。
【0041】
プラスチック構成物は、電気絶縁性プラスチックからなる射出成形された構成物であることが特に好ましい。射出成形法を適用することにより、プラスチック構成物の製造が簡素化され、且つ促進される。このことにより、電気機械の製造中の費用効果につながる。
【0042】
プラスチック構成物の全体、すなわち、特に、ステータティースと、冷却剤分配室及び冷却剤収集室を区切るプラスチック構成物との間の空間にも配置されたプラスチック構成物は、一体的な方法で実現できる。この方法により、電気機械の製造を簡素化でき、そのことが費用効果につながる。
【0043】
一つの効果的な発展形態では、ステータは、好ましくはリング状のステータ本体を備え、ステータ本体からステータティースが突出する。この発展形態では、電気絶縁性プラスチックからなるプラスチック構成物はステータ本体の外周側に配置され、好ましくは、前記外周側にプラスチックコーティングを形成する。したがって、ステータは周囲に対して電気的に絶縁され得る。そのため、ステータ本体を収容するための別のハウジングを設ける必要はない。ステータ本体の少なくとも片側または両側をプラスチック成形物でコーティングすることも、一つの選択的な変形例においては考えられる。さらなる変形例において、プラスチック生成物は、ステータ本体を、好ましくは完全に包むことができる。
【0044】
冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、少なくとも一つのステータ巻線と軸方向に隣接するのが特に好ましい。したがって、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室が、冷却すべきステータ巻線と軸方向に関して直接に隣接して配置されるため、冷却すべきステータ巻線に対する冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室の効果的な熱結合が、このようにして実現される。
【0045】
さらに好ましい実施形態によれば、冷却剤収集室及び／または冷却剤分配室は、少なくとも一つのステータ巻線に径方向外側及び／または径方向内側で軸方向の端面で隣接し、前記少なくとも一つのステータ巻線の第１及び／または各第２の軸方向端部に隣接する。
【0046】
一つの好ましい実施形態によれば、プラスチック構成物は、ステータ本体の前記空間から軸方向に突出する少なくとも一つのステータ巻線の少なくとも一つの巻線部分を少なくとも部分的に包囲し、この場合、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室が部分的に区切られ、ステータ巻線の前記巻線部分が冷却剤から電気的に絶縁される。電気機械の運転中に冷却剤がステータ巻線と電気的に短絡するという望まれない事態は、この方法で阻止される。
【0047】
一つの効果的な発展形態によれば、冷却剤分配室は複数の冷却通路により冷却剤収集室と流体的に連通する。
【0048】
複数の冷却通路は、軸方向に沿って互いに離れて延びることが好都合である。この手段により、ステータ巻線のすべての軸方向部分を冷却することが保証される。
【0049】
冷却通路は、ステータの周方向に沿って互いに離れて配置することが好ましい。この手段により、周方向に沿ってすべてのステータ巻線を冷却することが保証される。
【0050】
他の好ましい実施形態によれば、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、ステータ本体に隣接する、ステータ本体の軸方向延長部にのみ配置される。この実施形態では、冷却剤分配室及び／または冷却剤収集室は、ステータ本体またはステータを、径方向に沿って超えて突出しない。この実施形態は、径方向にごくわずかの構造的な空間しか必要としない。
【0051】
電気機械の運転中に少なくともそれぞれの空間内の領域で、少なくとも一つのステータ巻線が、冷却剤及びステータ本体から電気的に絶縁されるように形成されることは特に好ましい。このことは、電気機械のすべてのステータ巻線に適用されることが特に好ましい。ステータ巻線とステータ本体との電気的な短絡、または電気機械の運転中の冷却剤との電気的な短絡のような望ましくないことは、この方法によれば阻止される。
【0052】
ステータ本体からの、好ましくは前記空間を区切るステータティースからの少なくとも一つのステータ巻線の電気絶縁材は、すでに上述したように、プラスチック構成物及び／または追加の絶縁材によって、完全に形成される。このことにより、さらに電気絶縁材を設けることを回避できる。
【0053】
他の好ましい実施形態によれば、追加の電気絶縁材が、前記空間内を、軸方向に沿って測定される空間の全長に亘って、空間内にのび、そのことにより、ステータ巻線を、ステータ本体から絶縁し、且つ空間を区切るステータティースから絶縁する。
【0054】
一つの効果的な発展形態によれば、追加の電気絶縁材が、その周方向に沿って少なくとも空間の全長に亘って空間内のテータ巻線を包囲する。
【0055】
一つの特に好ましい実施形態では、少なくとも一つのステータ巻線も、管体として具体化された冷却通路から電気的に絶縁される。この場合、電気絶縁材は、プラスチック構成物により、及び／または追加の電気絶縁材により形成される。
【0056】
ステータ巻線は、分布巻線の一部にすることができ、それが特に好ましい。
【0057】
本発明は、さらに、上述した電気機械を備える車両、特に自動車に関する。電気機械の上述の効果は、したがって、本発明に係る車両にも適用される。
【0058】
本発明のさらに重要な特徴と効果は、従属請求項、図面、及び図面に関する図の説明から明らかである。
【0059】
上記の特徴及び以下で説明されない特徴は、本発明の範囲から逸脱しない限り、それぞれ示される組み合わせだけでなく、他の組み合わせまたはそれら単独で使用できることは言うまでもない。
【0060】
本発明の好ましい代表的な実施形態を図面に示し、以下の説明でさらに詳細に説明する。
【0061】
図はそれぞれ概略図である。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【発明を実施するための形態】
【0063】
図１は、本発明に係る電気機械１の一例を断面図で示す。電気機械１は、車両、好ましくは道路車両で使用できるように寸法構成されている。
【0064】
電気機械１は、図１に概略を示すロータ３と、ステータ２とを有する。説明のために、図２は、ステータ２を、図１の断面線II－IIに沿って、回転軸Ｄに直角な横断面で別の図に示している。図１によれば、ロータ３はロータ軸３１を有し、図１には具体的には示していないが複数の磁石を有することができ、その磁気極性は、周方向Ｕに沿って交互に変わる。ロータ３は、回転軸Ｄの周りを回転可能であり、その位置は、ロータ軸３１の長手方向の中心軸Ｍにより定められる。回転軸Ｄは、回転軸軸Ｄと平行に延びる軸方向Ａを定める。径方向Ｒは軸方向Ａと直角である。周方向Ｕは回転軸Ｄの周りを回転する。
【0065】
図１から分かるように、ロータ３はステータ２内に配置されている。したがって、ここで示される電気機械１は、いわゆる内部ロータである。しかしながら、いわゆる外部ロータとして実現することも考えられ、その場合、ロータ３はステータ２の外側に配置される。ロータ軸３１は、第１軸受３２ａと、そこから軸方向に離れた第２軸受３２ｂで、回転軸Ｄの周りを回転可能にステータ２に装着されている。
【0066】
ステータ２は、すでに知られているように、磁場を生成するために通電される複数のステータ巻線６をさらに含む。ロータ３の磁石により生成される磁場とステータ巻線６により生成される磁場との間の磁気的な相互作用により、ロータ３が回転する。
【0067】
図２の横断面は、ステータ２が、例えば鉄で構成されるリング状のステータ本体７を有してよいことを示している。特に、ステータ本体７は、軸方向Ａに沿って互いに積み重ねられ、互いに接着で結合される複数のステータ本体プレート（図示せず）から形成できる。複数のステータティース８は、ステータ本体７と径方向内側で一体に形成され、ステータティースは軸方向Ａに沿って延び、ステータ本体７から径方向内側に突出し、周方向Ｕに沿って互いに離れて配置される。各ステータティース８はステータ巻線６を支持する。個々のステータ巻線６が集合して巻線配列が形成される。ステータ巻線６によって形成される磁極の数に応じて、巻線配列の全体のうちの個々のステータ巻線６は対応して一緒に電気配線できる。
【0068】
機械１の運転中に、通電されたステータ巻線６は、機械１の過熱、及びそれに伴う損傷、さらには破壊を阻止するために、機械１から放出すべき廃熱を発生する。したがって、ステータ巻線６は、ステータ２を通過し、ステータ巻線６によって生成された廃熱を熱伝達で吸収する冷却剤Ｋに補助されて冷却される。
【0069】
冷却剤Ｋがステータ２を通過するために、機械１は冷却剤分配室４を備え、冷却剤Ｋを冷却剤入口３３から冷却剤分配室４の中へ導入できる。冷却剤収集室５は、冷却剤分配室４から、軸方向Ａに沿って距離をあけて配置されている。冷却剤分配室４は、複数の冷却通路１０によって冷却剤収集室５と流体的に連通し、図１では複数の冷却通路１０のうちの一つのみが認識可能である。図示していない軸方向Ａに直角の横断面において、冷却剤分配室４と冷却剤収集室５は、それぞれリング状の幾何学形状を有することができる。複数の冷却通路１０は、周方向Ｕに沿って互いに距離をあけて配置され、これらの冷却通路は、いずれの場合にも、軸方向Ａに沿ってリング状の冷却剤分配室４からリング状の冷却収集室へ延びる。冷却剤入口３３から冷却剤分配室４へ導入された冷却剤Ｋは、したがって、個々の冷却通路１０に分配できる。冷却剤Ｋは、冷却通路１０を通って流れ、ステータ巻線から熱を吸収した後、冷却剤収集室５に集められ、ステータ２に設けられた冷却剤出口３４から、再び機械１の外へ導かれる。
【0070】
図１及び図２に明示されているように、複数のステータ巻線６は、いずれも、周方向Ｕに隣り合う２つのステータティース８の間に具体化される空間９に配置される。前記空間９も、ステータティース８と同様に軸方向Ａに沿って延びる、いわゆる「ステータスロット」または「ステータスリット」として、当業者に知られている。
【0071】
周方向Ｕに隣り合う２つのステータティース８の間に形成される空間の詳細図である図３に注目して説明する。ステータティース８は、以下ではステータティース８ａ，８ｂとも称する。図３において、ステータ巻線６により生成された廃熱を、冷却溝１０を通って流れる冷却剤Ｋに効率よく熱伝達するために、プラスチックからなるプラスチック構成物１１が各空間９に設けられる。特に、プラスチック構成物１１は、電気絶縁性プラスチックからなる射出成形された構成物であることが好ましい。射出成形法を適用することにより、プラスチック構成物の製造が簡素化され、且つ促進される。図３の例では、プラスチック構成物１１は単一のプラスチック材料から構成される。空間９に配置された冷却通路１０と同じ空間９に配置されたステータ巻線６は、例えば、熱硬化性プラスチックまたは熱可塑性プラスチックから構成できるプラスチック構成物１１に埋め込まれる。図３においてそれぞれの空間９に配置されるステータ巻線６は、第１ステータティース８ａに支持される第１ステータ巻線６ａに部分的につながり、第１ステータティース８ａに周方向Ｕに隣り合う第２ステータティース８ｂに支持される第２ステータ巻線６ｂに部分的につながることは言うまでもない。このことを分かりやすくするため、分離線１２を仮想線で図３に示す。図３において分離線１２の左に示されている巻線１３ａは、ステータティース８ａによって支持されたステータ巻線６ａに含まれる。分離線１２の右に示されている巻線１３ｂは、ステータティース８ｂによって支持されたステータ巻線６ｂに含まれる。
【0072】
図３の詳細な表示によりさらに明らかなように、電気絶縁材料で構成される追加の電気絶縁材１５が、プラスチック構成物１１と、ステータ本体７、または周方向Ｕに空間９を区切る２つのステータティース８ａ、８ｂとの間のそれぞれの空間９に配置される。紙で構成された電気絶縁材１５は、特に費用効果が高いことが分かっている。このような方法では、プラスチック構成物１１が熱的な過負荷のために割れたり、他の何らかの方法で損傷したりした場合に、ステータ巻線６と、ステータ本体７、または一般に鉄や他の適切な導電性材料で形成されるステータティース８もしくは８ａ，８ｂとの、望まれない電気的な短絡を回避できる。
【0073】
図３の詳細な表示により明らかなように、冷却通路１０は、いずれの場合にも、例えばアルミニウムからなる管体１６により形成でき、管体１６は管体内部２２を包囲する。図３に詳細に表示されているように、一つまたは複数の分離要素１８を、管体１６に選択的に形成でき、その１つまたは複数の分離要素は、冷却溝１０を、互いに流体的に分離された部分冷却通路１９に細分する。このようにして、冷却通路１０内での冷却剤Ｋの流れの挙動を改善でき、そのことが、冷却剤への熱伝達性の改善につながる。さらに、管体１６は、このようにして機械的に一層強化される。図３には、そのような３つの分離要素１８が例示されており、その結果、４つの部分冷却通路１９が形成されている。もちろん、この例を変形して、異なる数の分離要素１８を設けることが可能である。冷却通路１０を形成する管体１６は、ロータ３の回転軸Ｄに直角な断面で、２つの広い側辺２０と２つの狭い側辺２１を有する扁平管１７として実現される。図３に示すように軸方向Ａに直角な断面において、扁平管１７の２つの広い側辺２０は、径方向Ｒと直角に延びる。２つの広い側辺２０の長さは、２つの狭い側辺２１の長さの少なくとも４倍、好ましくは少なくとも１０倍である。
【0074】
図１～図３の例では、冷却通路１０は、それぞれの空間９内でステータ巻線６の径方向外側に配置される。したがって、冷却通路１０とロータ３の回転軸Ｄとの間の径方向の距離は、ステータ巻線６と回転軸Ｄの間の径方向の距離よりも大きい。しかしながら、冷却通路１０を径方向内側に配置することも考えられる。
【0075】
続く説明では、再び図１を参照する。図１に例示しているように、一体的に形成されたプラスチック構成物１１は、空間９から軸方向の両側へ突出することができる。このことにより、冷却剤分配室４と、その代わりの、またはそれに追加される冷却剤収集室５も、それぞれの空間９の軸方向外側に配置されたそれぞれのステータ巻線６の軸方向の端部１４ａ，１４ｂと熱結合するために、プラスチック構成物１１に埋め込まれる。言い換えると、この実施形態の変形例では、１つのプラスチック構成物１１は、冷却剤分配室４と冷却剤収集室５を、それぞれの場合に少なくとも部分的に区切る。
【0076】
このようにして、関連するステータ巻線６の軸方向端部１４ａ，１４ｂの領域においてさえ、前記端部は通常は特に熱負荷を受け、冷却剤分配室４及び／または冷却剤収集室５に存在する冷却剤Ｋに効果的に熱伝達することができる。このことにより、ステータ巻線６の２つの軸方向端部１４ａ，１４ｂを特に効果的に冷却できる。
【0077】
さらに、図１によれば、ステータ本体７とステータティース８とを有するステータ２が、第１及び第２端部シールド２５ａ，２５ｂの間に軸方向に配置されている。図１により明らかなように、冷却剤分配室４の一部は第１端部シールド２５ａに配置され、冷却剤収集室５の一部は第２端部シールド２５ｂに配置されている。冷却剤分配室４は、したがって、第１端部シールド２５ａとプラスチック構成物１１により区切られる。同様に、冷却剤収集室５は、第２端部シールド２５ｂとプラスチック構成物１１によって区切られている。
【0078】
冷却剤分配室４と冷却剤収集室５は、それぞれ、プラスチック構成物に設けられたキャビティ４１ａ，４１ｂにより部分的に形成される。第１のキャビティ４１ａは、冷却剤分配室４を形成するように第１端部シールド２５ａに形成されたキャビティ４２ａにより補われる。同様に、第２のキャビティ４１ｂは、冷却剤収集室５を形成するように第２端部シールド２５ｂに形成されたキャビティ４２ｂにより補われる。
【0079】
さらに、冷却剤供給部３５は、第１端部シールド２５ａに形成でき、冷却剤分配室４を、特に第１端部シールド２５ａの図１に示された円周側の外部に設けられた冷却剤入口３３に流体的に接続する。これに対応して、冷却剤放出部３６は、第２端部シールド２５ｂに形成でき、冷却剤収集室５を、特に端部シールド２５ｂの図１に示された円周側の外部に設けられた冷却剤出口３４に流体的に接続する。このことにより、冷却剤分配室４及び／または冷却剤収集室５を、それぞれ、対応するステータ巻線６の第１及び／または第２端部１４ａ，１４ｂの径方向の外側に配置でき、軸方向Ａに沿って前記端部１４ａ，１４ｂを延長する方向にも配置できる。ステータ巻線６の端部１４ａ，１４ｂは、機械１の動作中に熱負荷を特に受ける部分であり、これを上記の方法により特に効果的に冷却できる。
【0080】
図３に示すように、空間９は、ステータ巻線６が配置される第１部分空間９ｃと、冷却通路１０が配置され、空間９を形成するために第１部分空間９ｃを補う第２部分空間９ｄを含む。図３及び図４から明らかなように、位置決め装置２７を、２つの部分空間の間に配置でき、この位置決め装置２７により、冷却通路１０が第２部分空間９ｄに位置決めされる。前記位置決め装置２７は、２つのステータティース８ａ，８ｂに形成される２つの突起２８ａ，２８ｂを備え、２つの突起２８ａ，２８ｂは、周方向Ｕに隣り合い、空間９を区切る。２つの突起２８ａ，２８ｂは、周方向Ｕに互いに向かい合い、冷却通路を位置決めするために前記空間に突出する。管体１６または扁平管１７として具体化される冷却溝１０に関して、突起２８ａ，２８ｂは、特にプラスチック構成物１１の製造中または径方向内側への射出成形によって、冷却通路１０の望ましくない動きを阻止する径方向のストッパとして機能する。
【0081】
図１に示すように、電気絶縁性プラスチックからなるプラスチック構成物１１は、ステータ本体７の外周側面３０に配置することもでき、外周側面３０にプラスチックコーティング１１．１を形成することができる。ステータ２のステータ本体７は、一般的に導電性のステータプレートから形成され、したがって周囲に対して電気絶縁性を有することができる。そのため、ステータ本体７を収容するための別のハウジングを設けるのを不要にすることができる。
【0082】
図１～図３に示されている電気機械１を製造するために、まず、例えば紙からなる電気絶縁材１５を空間９が挿入される。その後、ステータ巻線６は、空間９に導入され、例えば熱硬化性プラスチックなどのプラスチックによる射出成形で製造されるプラスチック構成物に封入される。その後、冷却通路２を形成するパーフォレーション４０が、適切な穴あけ工具を用いてプラスチック構成物１１に取り入れられる。プラスチック構成物１１を製造する過程で、ステータ本体７は、プラスチック構成物１１を製造するプラスチック、言い換えると特に熱硬化性プラスチックを用いて射出成形により封入することができる。冷却剤分配室４と冷却剤収集室５は、同様に、射出成形プロセスの過程で製造される。
【0083】
図４は、ロータ３の回転軸Ｄに沿った縦断面における図１の変形例を示す。機械１の動作中に、ロータ軸３１に加えて２つの軸受３２ａ，３２ｂも冷却するために、冷却剤供給部３５は、第１端部シールド２５ａに配置された第１軸受３２ａと熱的に連結できる。同様に、冷却剤放出部３６は、第２端部シールド２５ｂに配置された第２軸受３２ｂと熱的に連結できる。このように、軸受３２ａ，３２ｂを冷却するための別の冷却装置が不要になるため、費用効果につながる。図４の例では、冷却剤入口３３及び冷却剤出口３４は、それぞれ、第１及び第２端部シールド２５ａ及び２５ｂのそれぞれの外側端面２６ａ及び２６ｂに設けられている。図４及び図１に係る変形例の場合、ステータ巻線６は、径方向Ｒに関して冷却通路１０内に径方向に配置される。ステータ巻線６は、第２端部シールド２５ｂに設けられたブッシュ３９を通じて電気接続部５０によってステータ２から外へ引き出され、そのことにより、前記ステータ巻線に外から通電できる。ブッシュ３９は、冷却剤分配室４及び／または冷却剤収集室５と、径方向Ｒに関する回転軸Ｄとの間に配置される。
【0084】
図５は、図３の例の発展例を示す。図５の発展例は、冷却通路１０が空間９に、径方向の外側だけでなく径方向の内側にも追加して設けられている点が図３の例と異なり、冷却通路は、図３の例と同様に、管体１６として、または扁平管１７として具体化できる。一例として、径方向内側の冷却通路１０が、２つの分離要素１８と３つの部分冷却通路１９を有する扁平管１７として図示されている。図３の例に関する上記の説明は、図５の例にも有効である限り、適宜変更して適用できる。
【0085】
次に、図６について説明する。図６は、周方向Ｕに隣り合う２つのステータティース８の間に形成された空間９の詳細を示す。前記ステータティースは、以下では、ステータティース８ａ，８ｂとも称する。ステータ巻線６により生成された廃熱の、冷却通路１０を流れる冷却剤Ｋへの熱伝達性を高めるため、図６によれば、プラスチックからなるプラスチック構成物１１が空間９のそれぞれに設けられる。空間９に配置された冷却通路１０と、同じ空間９に配置されたステータ巻線６は、例えば熱硬化性プラスチックからなるプラスチック構成物１１、または熱硬化性プラスチックを含むプラスチック構成物１１に埋め込まれる。図６の例では、単一のプラスチック材料からなるプラスチック構成物１１が空間９に設けられる。
【0086】
図６において空間９にそれぞれ配置されたステータ巻線６が、第１ステータティース８ａに支持された第１ステータ巻線６ａに部分的につながり、第１ステータティース８ａに周方向に隣接する第２ステータティース８ｂに支持された第２ステータ巻線６ｂに部分的につながることは、言うまでもない。このことを明確にするために、可能な分離線１２の仮想線を、図３と同様にして図６に示す。図６の分離線の左側に示す巻線１３ａは、ステータティース８ａに支持されるステータ巻線６ａに属する。分離線１２の右側に示す巻線１３ｂは、したがって、第２ステータティース８ｂに支持されるステータ巻線６ｂに属する。
【0087】
図６の例では、それぞれの空間９に具体化される冷却溝１０は、プラスチック構成物１１に設けられる複数のパーフォレーション４０によって実現され、パーフォレーション４０を通って冷却剤Ｋが流れることができる。図６には単なる例として４つのパーフォレーション４０が示されているが、そのパーフォレーション４０は、周方向Ｕに沿って互いに距離をあけて配置され、それぞれは軸方向Ａに沿って延びる。パーフォレーション４０は、適切な穴あけ工具によってプラスチック構成物１１に導入された貫通孔として実現できる。パーフォレーション４０は、回転軸に直角な断面で、それぞれ２つの広い側辺２０と２つの狭い側辺２１とを有する長方形の形状を有することができる。ここで、２つの広い側辺２０の長さは、２つの狭い側辺の長さの少なくとも２倍、好ましくは少なくとも４倍である。したがって、扁平管と同様の効果的な形状である。
【0088】
図３の詳細な図から明らかなように、電気絶縁材料からなる電気絶縁材１５が、プラスチック構成物１１とステータ本体７の間、または空間９を周方向Ｕに区切る２つのステータティース８の間のそれぞれの空間９に配置される。この方法では、プラスチック構成物１１が熱的な過負荷のために割れたり、他の何らかの方法で損傷したりした場合に、影響を受けたステータ巻線６と、一般的には鉄または他の何らかの導電性材料であるステータ本体７またはステータティース８の材料との望ましくない電気的な短絡を回避できる。紙からなる電気絶縁材１５は、特に費用効果が高いことが分かっている。
【0089】
図６の例では、冷却通路１０を形成するパーフォレーション４０は、径方向Ｒに関して、プラスチック構成物１１に、ステータ巻線６の径方向外側に配置される。冷却通路１０とロータ３の回転軸Ｄとの間の径方向距離は、したがって、ステータ巻線６と回転軸Ｄとの間の距離より大きい。図６に示す軸方向Ａに直角な断面において、パーフォレーション４０の２つの広い側辺２０は、それぞれ径方向Ｒに直角に延びている。
【0090】
図７は図６の例の変形例を示す。図７に係る機械１の場合、冷却通路１０はプラスチック構成物１１には配置されず、ステータ２のステータ本体７に配置される。図７から明らかなように、冷却通路１０を形成するパーフォレーション４０は、空間９の径方向外側に配置され、周方向Ｕに関してはステータ本体７の隣り合う２つのステータティース８ａ，８ｂの間に配置される。図６の例と同様の方法で、冷却通路１０は、ステータ本体７に設けられたパーフォレーション４０によって形成される。したがって、冷却通路１０は、適した穴あけ工具を用いて、ステータ本体７、またはステータ本体７を形成するステータ本体プレートに形成するのが好ましい、孔の形態のパーフォレーション４０によって、ステータ本体７を製造する過程で形成される。
【0091】
図８は、図７の例の変形例を示す。図８に係る変形例の場合も、冷却通路１０を形成するパーフォレーション４０は、ステータ２のステータ本体７に配置される。図８の例では、ステータ本体７に配置されたパーフォレーション４０は、空間９に向かって開口するように形成されている。図８から明らかなように、パーフォレーション４０は、空間９に向かって流体密封の状態になるように、空間９に設けられたプラスチック構成物１１により閉じられている。
【0092】
図９は、図８の例の発展例を示す。図９に係る機械１の場合は、冷却通路１０はステータ本体７の内部とプラスチック構成物１１の内部の両方に設けられる。以下では「径方向外側の冷却通路」１０ａとも称する、ステータ本体７に設けられた冷却通路１０は、図８の例と同様の方法で形成されるため、図８に関する上記の説明を参照のこと。プラスチック構成物１１に配置された冷却通路１０は、以下では、「径方向内側の冷却通路」１０ｂとも称する。したがって、ステータ巻線６は、径方向Ｒに関して、２つの冷却通路１０ａ，１０ｂの間に配置される。図９に詳細に図示されているように、径方向外側の冷却通路１０ａは、管体の内部２２を包囲する、例えばアルミニウムからなる管体１６により形成できる。選択的に、図９に詳細に示されるように、一つまたは複数の分離要素１８を管体１６に形成でき、分離要素１８は、冷却通路１０を互いに流体的に分離した部分冷却通路１９に細分できる。冷却通路１０内での冷却剤Ｋの流れの挙動がこのようにして改善され、このことは冷却剤への熱伝達性の向上につながる。さらに、管体１６は、その上に機械的に強化される。図９の例では、このような２つの分離要素１８が例として示され、その結果、３つの部分冷却通路１９が形成される。もちろん、この例の連携例においては、分離要素１８を異なる数にすることも可能である。管体１６は、軸方向Ａに直角な断面において、２つの広い側辺２０と２つの狭い側辺２１とを有する扁平管１７として具体化できる。この場合、２つの広い側辺２０の長さは、２つの狭い側辺の長さの少なくとも４倍、好ましくは少なくとも１０倍である。広い側辺２０は、径方向Ｒに対して直角に延びる。
【0093】
【0094】
また、プラスチック構成物１１は、ステータ本体の空間９から軸方向へ突出するステータ巻線６の巻線部分を包囲し、そうすることにより，冷却剤分配室４及び／または冷却剤収集室５を区切り、それによって、関連するステータ巻線６または関連するステータ巻線６の巻線部分が、機械１の動作中に冷却剤が関連する冷却通路１０を通過するときに、冷却剤から電気的に絶縁される。
【0095】
冷却剤分配室４と冷却剤収集室５を、ステータ本体７の軸方向の延長部にステータ本体７と隣接して配置するのが都合がよい。冷却剤分配室４及び／または冷却剤収集室５は、ステータ本体７またはステータ２より、その軸方向Ｒに沿って突出しないことが好ましい。
【0096】
ステータ巻線６は、少なくとも、電気機械１の動作中に各空間９内の領域で、冷却剤Ｋから、そしてステータ２のステータ本体７から電気的に絶縁されるように具体化される。このようにして、電気機械１の動作中に、ステータ本体７のステータ巻線６が冷却剤Ｋと望まれずに電気的に短絡するのが回避される。ステータ本体７に対するステータ巻線６の、好ましくは空間９を区切るステータティース８に対するステータ巻線６のこのような電気的な絶縁は、すでに説明したように、プラスチック構成物１１及び／または追加の電気絶縁材１５によって形成される。
【0097】
追加の電気絶縁材１５は、ステータ巻線６をステータ本体７及び／またはステータティース８から絶縁するように、軸方向Ａに沿って空間９の全長に亘って空間内に延びているのが好ましい。同様に、追加の電気絶縁材１５は、空間９の少なくとも周方向の境界に沿った全長に亘って、空間９内でステータ巻線６を包囲するのが好ましい。また、ステータ巻線６は、管体１６として具体化された冷却溝から電気的に絶縁されるのが好ましい。この場合、電気絶縁材は、プラスチック構成物、その代わりにまたはそれに加えて、追加の電気絶縁材によって形成される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
