DE102018205515A1 - Stator with axial conductor segments - Google Patents

Abstract

Es wird ein Stator (3) für eine elektrische Maschine (1) mit einer zentralen Achse (A) angegeben. Die Maschine umfasst- wenigstens zwei axiale Leitersegmente (8), wobei diese axialen Leitersegmente (8) jeweils durch eine rohrförmige Außenwand (33) einer Heatpipe (31) gebildet sind. Weiterhin wird eine elektrische Maschine (1) mit einem derartigen Stator (3) angegeben.A stator (3) for an electric machine (1) with a central axis (A) is specified. The machine comprises at least two axial conductor segments (8), these axial conductor segments (8) each being formed by a tubular outer wall (33) of a heat pipe (31). Furthermore, an electrical machine (1) with such a stator (3) is specified.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine mit einer zentralen Maschinenachse, wobei der Stator wenigstens zwei axiale Leitersegmente umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator.The present invention relates to a stator for an electric machine having a central machine axis, wherein the stator comprises at least two axial conductor segments. Furthermore, the invention relates to an electrical machine with such a stator.

Nach dem Stand der Technik weist der Stator einer rotierenden elektrischen Maschine typischerweise eine über den Umfang des Stators verteilte Statorwicklung auf, in der eine Vielzahl von axial orientierten Leitersegmenten vorliegt, die den wesentlichen für die für die Ausbildung eines Drehfeldes wirksamen Teil der Wicklung ausmachen. Diese axialen Leitersegmente sind manchmal auf mehrere Wicklungsschichten verteilt und typischerweise in Nuten eines Eisenjoch angeordnet. Diese geraden Abschnitte werden dann in ihren axialen Endbereichen durch sogenannte Wickelköpfe verbunden, wobei durch die Wickelköpfe die geraden Abschnitte der einzelnen Windungen in Umfangsrichtung elektrisch verbunden werden, wobei auch ein Wechsel zwischen den einzelnen Wicklungsschichten stattfinden kann.In the prior art, the stator of a rotary electric machine typically has a stator winding distributed over the circumference of the stator, in which there are a plurality of axially oriented conductor segments which are essential to the part of the winding effective for the formation of a rotating field. These axial conductor segments are sometimes distributed over a plurality of winding layers and typically arranged in grooves of an iron yoke. These straight sections are then connected in their axial end areas by so-called winding heads, wherein the straight heads of the individual windings are electrically connected in the circumferential direction by the winding heads, wherein a change between the individual winding layers can take place.

Bei bekannten Statoren für elektrische Maschinen, insbesondere bei solchen mit hohen Leistungsdichten, müssen Maßnahmen getroffen werden, um die in den Statorwicklungen freigesetzte Verlustwärme effektiv abzuführen und so eine Überhitzung der Wicklungen zu vermeiden. Ein großer Teil der Verlustwärme wird hierbei als Joulesche Wärme durch den Stromfluss in den Leitersegmenten der Statorwicklung erzeugt, welche proportional zum Quadrat des angelegten Stromes steigt. Um diese Stromwärmeverluste der Statorwicklungen abzuführen, werden die Statorwicklungen nach dem Stand der Technik zumeist indirekt an ein Kühlungssystem gekoppelt. Mit anderen Worten erfolgt die Kühlung der Wicklung dadurch, dass die Wicklung durch andere Elemente des Stators, insbesondere radial durch das Statorjoch und/oder eine Leiterisolierung und/oder eine Gehäusewand der Maschine indirekt an ein Kühlmittel angekoppelt ist. Bei dem Kühlmittel kann es sich beispielsweise um Kühlwasser oder um ein Kühlöl handelt. Beispielsweise sind Maschinen bekannt, bei denen in das Maschinengehäuse Kühlkanäle für eine sogenannte Wassermantelkühlung eingearbeitet sind. Alternativ können im Maschinengehäuse auch Kühlrippen für eine Luftkühlung vorgesehen sein. Ein grundlegender Nachteil der indirekten Wärmeabfuhr ist, dass durch die indirekte thermische Kopplung zwischen Statorwicklung und Kühlmittel ein relativ hoher Temperaturgradient zwischen den einzelnen Komponenten vorliegt und dass entsprechend die Wicklungstemperatur trotz der Kühlung vergleichsweise hoch ist.In known stators for electrical machines, especially those with high power densities, measures must be taken to effectively dissipate the heat released in the stator windings heat loss and thus to avoid overheating of the windings. A large part of the heat loss is generated here as Joule heat by the current flow in the conductor segments of the stator winding, which increases in proportion to the square of the applied current. In order to dissipate these current heat losses of the stator windings, the stator windings of the prior art are usually coupled indirectly to a cooling system. In other words, the cooling of the winding takes place in that the winding is indirectly coupled by other elements of the stator, in particular radially through the stator yoke and / or a conductor insulation and / or a housing wall of the machine to a coolant. The coolant may be, for example, cooling water or a cooling oil. For example, machines are known in which cooling channels for a so-called water jacket cooling are incorporated in the machine housing. Alternatively, cooling fins for air cooling can also be provided in the machine housing. A fundamental disadvantage of the indirect heat removal is that due to the indirect thermal coupling between the stator winding and the coolant there is a relatively high temperature gradient between the individual components and, accordingly, the winding temperature is comparatively high despite the cooling.

Vielfach ist das Kühlsystem des Stators als aktives Kühlsystem ausgestaltet, bei dem das Kühlmittel beispielsweise durch eine Pumpe oder eine andere Art der aktiven Kühlmittelförderung in den Bereich der zu kühlenden Elemente transportiert wird. Dies bringt den Nachteil eines zusätzlichen apparativen Aufwands mit sich.In many cases, the cooling system of the stator is designed as an active cooling system, in which the coolant is transported, for example, by a pump or another type of active coolant delivery in the region of the elements to be cooled. This brings with it the disadvantage of an additional expenditure on equipment.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stator anzugeben, welcher die genannten Nachteile überwindet. Insbesondere soll ein Stator zur Verfügung gestellt werden, bei welchem auf einfache Weise eine effiziente Entwärmung der axialen Leitersegmente ermöglicht wird. Insbesondere sollen dabei auch Temperaturgradienten innerhalb des Stators im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden. Eine weitere Aufgabe ist es, eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator anzugeben.The object of the invention is therefore to provide a stator which overcomes the disadvantages mentioned. In particular, a stator is to be made available in which a simple way an efficient cooling of the axial conductor segments is made possible. In particular, temperature gradients within the stator should also be reduced in comparison with the prior art. Another object is to provide an electric machine with such a stator.

Diese Aufgaben werden durch den in Anspruch 1 beschriebenen Stator und die in Anspruch 15 beschriebene elektrische Maschine gelöst.These objects are achieved by the stator described in claim 1 and the electric machine described in claim 15.

Der erfindungsgemäße Stator ist als Stator für eine elektrische Maschine ausgelegt. Der Stator weist eine zentrale Achse A auf. Der Stator umfasst wenigstens zwei axiale Leitersegmente. Dabei sind diese axialen Leitersegmente jeweils durch eine rohrförmige Außenwand einer Heatpipe gebildet. Insbesondere können die wenigstens zwei axialen Leitersegmente Teile eines übergeordneten Spulenelements sein.The stator according to the invention is designed as a stator for an electrical machine. The stator has a central axis A on. The stator comprises at least two axial conductor segments. In this case, these axial conductor segments are each formed by a tubular outer wall of a heat pipe. In particular, the at least two axial conductor segments may be parts of a higher-order coil element.

Bei einer Heatpipe handelt sich um eine spezielle Bauform eines Wärmerohrs. Ein Wärmerohr ist ein Wärmeübertrager, der unter Nutzung von Verdampfungswärme eines Arbeitsmediums eine hohe Wärmestromdichte erlaubt. Dabei wird in einem hermetisch gekapselten Innenraum des Wärmerohrs das Arbeitsmedium in Form eines geschlossenen Kreislaufs jeweils in einem Verdampferbereich verdampft und in einem Kondensorbereich wieder kondensiert. Bei der Bauform der Heatpipe wird der Kapillareffekt genutzt, um das verflüssigte Medium von dem Kondensorbereich zum Verdampferbereich der Heatpipe zu transportieren. Der Dampf wird dagegen durch ein lokales Druckgefälle vom Verdampferbereich zum etwas kälteren Kondensorbereich zurück transportiert. Ein solches Wärmerohr weist einen vergleichsweise geringen Wärmewiderstand auf und es kann somit eine effiziente Kühlung mit vergleichsweise geringen Temperaturgradienten entlang des Wärmerohrs erreicht werden. Da bei dem Wärmerohr keine aktiven Komponenten benötigt werden, um das Arbeitsmedium zwischen den beiden Enden des Wärmerohrs zu zirkulieren, handelt es sich hier um eine passive Art der Kühlung.A heat pipe is a special design of a heat pipe. A heat pipe is a heat exchanger that allows a high heat flux density by using the heat of vaporization of a working fluid. In this case, in a hermetically sealed interior of the heat pipe, the working medium is evaporated in the form of a closed circuit in each case in an evaporator region and condensed again in a condenser region. In the design of the heat pipe, the capillary effect is used to transport the liquefied medium from the condenser area to the evaporator area of the heat pipe. By contrast, the steam is transported back from the evaporator area to the somewhat colder condenser area by a local pressure gradient. Such a heat pipe has a comparatively low thermal resistance and thus efficient cooling with comparatively low temperature gradients along the heat pipe can be achieved. Since the heat pipe requires no active components to circulate the working medium between the two ends of the heat pipe, this is a passive type of cooling.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Stators liegt darin, dass die im Bereich der Leitersegmente freigesetzte Wärme von dort direkt über das Arbeitsmedium des Wärmerohrs abgeführt werden kann, da die Leitersegmente selbst die Außenwand des Wärmerohrs bilden und somit in direktem Kontakt mit dem innerhalb des Rohrs zirkulierenden Arbeitsmedium stehen. Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu aktiv gekühlten Statoren liegt darin, dass für die Zirkulation des Arbeitsmediums keine zusätzlichen aktiven Komponenten wie Pumpen o.ä. benötigt werden. Da für die Außenwand der Heatpipes jeweils die Leitersegmente selbst genutzt werden, müssen auch keine zusätzlichen Bauteile in die Umgebung der Leitersegmente eingeführt werden und die Kühlung kann platzsparend realisiert werden. Die Heatpipes sollten lediglich jeweils in einem ihrer Endbereiche thermisch an einen kalten Bereich des Stators angekoppelt werden, mit anderen Worten an eine Wärmesenke. Dies ist jedoch ohne größeren apparativen Aufwand möglich. Mit anderen Worten kann durch die beschriebenen Merkmale mit einfachen Mitteln eine effiziente Kühlung in der direkten Umgebung der axialen Leitersegmente erreicht werden.An essential advantage of the stator according to the invention is that in the field of Conductor segments released heat can be dissipated from there directly through the working fluid of the heat pipe, since the conductor segments themselves form the outer wall of the heat pipe and thus are in direct contact with the circulating within the tube working fluid. Another advantage compared to actively cooled stators is that there are no additional active components such as pumps or the like for the circulation of the working medium. needed. Since the conductor segments are used for the outer wall of the heatpipes themselves, no additional components must be introduced into the environment of the conductor segments and the cooling can be realized to save space. The heatpipes should only be thermally coupled in each case in one of their end regions to a cold region of the stator, in other words to a heat sink. However, this is possible without much equipment. In other words, by the described features with simple means an efficient cooling in the immediate vicinity of the axial conductor segments can be achieved.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen erfindungsgemäßen Stator auf. Im Falle einer rotierenden elektrischen Maschine kann diese zusätzlich einen relativ zum Stator drehbar gelagerten Rotor aufweisen. Die Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ergeben sich analog zu den oben beschriebenen Vorteilen des erfindungsgemäßen Stators.The electric machine according to the invention has a stator according to the invention. In the case of a rotating electric machine, this may additionally have a rotor rotatably mounted relative to the stator. The advantages of the electric machine according to the invention are analogous to the advantages of the stator according to the invention described above.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen sowie der folgenden Beschreibung hervor. Dabei können die beschriebenen Ausgestaltungen des Stators und der elektrischen Maschine allgemein vorteilhaft miteinander kombiniert werden.Advantageous embodiments and further developments of the invention will become apparent from the dependent claims of claim 1 and the following description. In this case, the described embodiments of the stator and of the electrical machine can generally be advantageously combined with one another.

Vorteilhaft kann jedes axiale Leitersegment eine einzelne separate Heatpipe ausbilden. Mit anderen Worten kann durch jedes axiale Leitersegment ein eigenes hermetisch gekapseltes Volumen gegeben sein, welches durch die jeweilige rohrförmige Außenwand begrenzt ist und innerhalb dessen das Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. So kann jede Heatpipe ein separates längliches Rohr ausbilden, welches entlang der zentralen Achse A ausgerichtet ist.Advantageously, each axial conductor segment form a single separate heat pipe. In other words, can be given by each axial conductor segment own hermetically sealed volume, which is limited by the respective tubular outer wall and within which circulates the working fluid in a closed circuit. Thus, each heat pipe can form a separate elongated tube, which runs along the central axis A is aligned.

Grundsätzlich ist es bei der vorliegenden Erfindung aber auch möglich, dass mehrere axiale Leitersegmente zusammen eine Heatpipe ausbilden, dass sich also das Arbeitsvolumen einer Heatpipe über mehrere axiale Leitersegmente erstreckt. Hierzu können die Innenräume mehrere rohrförmige Leitersegmente durch ein oder mehrere Verbindungsrohre fluidisch gekoppelt sein. Beispielsweise kann eine U-förmige Heatpipe sich über zwei axiale Leitersegmente und ein dazwischen angeordnetes Verbindungsrohr erstrecken. Analog können auch noch mehr axiale Leitersegmente nach Art einer Mäanderstruktur zu einer übergeordneten Heatpipe verbunden sein.In principle, however, it is also possible in the present invention that a plurality of axial conductor segments form a heat pipe together, so that the working volume of a heat pipe extends over a plurality of axial conductor segments. For this purpose, the interiors of a plurality of tubular conductor segments may be fluidly coupled by one or more connecting pipes. For example, a U-shaped heat pipe may extend over two axial conductor segments and a connecting tube arranged therebetween. Analogously, even more axial conductor segments may be connected in the manner of a meander structure to a higher-level heat pipe.

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform umfasst das Material der rohrförmigen Außenwände der Leitersegmente Kupfer. Beispielsweise kann das Material der Außenwände (oder eines wesentlichen Teils davon) durch Kupfer selbst oder durch eine kupferbasierte Legierung gegeben sein. Insbesondere kann der Hauptbestandteil der rohrförmigen Außenwände durch Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung gegeben sein. Ein wesentlicher Vorteil von Kupfer als Wandmaterial oder als Komponente des Wandmaterials ist dessen hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit. Somit kann in den axialen Leiterschenkeln, die jeweils durch die Außenwand einer Heatpipe gebildet sind, ein relativ verlustarmer Stromfluss sowie ein adäquater Wärmeübergang in den Innenraum der Heatpipe stattfinden.According to a generally preferred embodiment, the material of the tubular outer walls of the conductor segments comprises copper. For example, the material of the outer walls (or a substantial part thereof) may be given by copper itself or by a copper-based alloy. In particular, the main component of the tubular outer walls can be given by copper or a copper-based alloy. A significant advantage of copper as a wall material or as a component of the wall material is its high electrical and thermal conductivity. Thus, in the axial conductor legs, which are each formed by the outer wall of a heat pipe, take place a relatively low-loss current flow and adequate heat transfer into the interior of the heat pipe.

Optional können die Außenwände der Heatpipes mit einer zusätzlichen metallischen Schicht, beispielsweise einer Schicht aus Nickel oder einer Nickellegierung beschichtet sein. Eine solche Vernickelung erhöht die Korrosionsbeständigkeit und erlaubt eine einfache elektrische Kontaktierung.Optionally, the outer walls of the heatpipes may be coated with an additional metallic layer, for example a layer of nickel or a nickel alloy. Such nickel plating increases the corrosion resistance and allows easy electrical contact.

Die Heatpipes können jeweils innerhalb der rohrförmigen Außenwand eine kapillar wirkende Struktur und/oder ein kapillar wirkendes zusätzliches Element aufweisen. Bei einer kapillar wirkenden Struktur kann es sich beispielsweise um eine Strukturierung der Wandinnenseite mit beispielsweise in Längsrichtung ausgerichteten Rillen handeln. Bei einem kapillar wirkenden zusätzlichen Element kann es sich beispielsweise um ein Netz oder ein Drahtgeflecht handeln, welches in den Innenraum des Rohrs eingelegt ist. Es kann sich jedoch auch prinzipiell um eine beliebige andere Form der kapillar transportierenden Füllung handeln. Unabhängig von der genauen Ausgestaltung dient diese Struktur und/oder dieses Element dazu, dass Arbeitsmedium in seiner verflüssigten Form vom kalten Kondensorbereich der Heatpipe zum wärmeren Verdampferbereich der Heatpipe zu transportieren. Dass eingelegte Netz oder Drahtgeflecht kann wiederum vorteilhaft aus Kupfer bestehen oder zumindest Kupfer umfassen. Durch die Wahl eines gleichen Materials wie für die Außenwand bewirkt beispielsweise den Vorteil, dass eine Elektrolyse im Inneren der Heatpipe weitgehend vermieden wird.The heatpipes may each have within the tubular outer wall a capillary structure and / or a capillary acting additional element. A capillary-acting structure may, for example, be a structuring of the wall inside with, for example, longitudinally aligned grooves. A capillary-acting additional element can be, for example, a net or a wire mesh, which is inserted into the interior of the tube. However, it can also be in principle any other form of capillary transporting filling. Regardless of the exact configuration, this structure and / or this element serves to transport the working medium in its liquefied form from the cold condenser region of the heat pipe to the warmer evaporator region of the heat pipe. The inserted mesh or wire mesh may in turn advantageously consist of copper or at least comprise copper. By choosing a same material as for the outer wall causes, for example, the advantage that an electrolysis in the interior of the heat pipe is largely avoided.

Bei dem Arbeitsmedium der Heatpipes kann es sich beispielsweise um Wasser handeln. Wasser weist eine vorteilhaft niedrige Viskosität und eine vorteilhaft hohe Wärmekapazität auf. Insbesondere kann das hermetisch gekapselte Innenvolumen der jeweiligen Heatpipes gegenüber der äußeren Atmosphäre einen Unterdruck aufweisen. Durch den Druck des Arbeitsmediums wird auch die Arbeitstemperatur der Heatpipes bestimmt. Die Arbeitstemperatur kann beispielsweise vorteilhaft in einem Bereich zwischen 60 °C und 90 °C liegen, insbesondere bei etwa 70°C oder darüber.The working medium of the heatpipes may be, for example, water. Water has an advantageously low viscosity and an advantageously high heat capacity. In particular, the hermetically sealed inner volume of the respective heat pipes can have a negative pressure relative to the outer atmosphere. By the pressure of the working medium and the working temperature of the heat pipes is determined. The working temperature may for example be advantageously in a range between 60 ° C and 90 ° C, in particular at about 70 ° C or above.

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform kann jede der Heatpipes zusätzlich eine elektrisch isolierende Umhüllung der rohrförmigen Außenwand aufweisen. Dies ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zweckmäßig, um gegebenenfalls einen unerwünschten elektrischen Kurzschluss zwischen benachbarten Heatpipes und oder zwischen den Heatpipes und anderen elektrisch leitfähigen Elementen des Stators zu vermeiden (beispielsweise auch zwischen den Heatpipes und einem optional vorhandenen Kühlkörper). Prinzipiell kann eine derartige elektrische Isolierung jedoch auch auf andere Weise erreicht werden, beispielsweise durch eine Einbettung der Heatpipes in eine elektrisch isolierende Matrix oder durch eine anderweitige Beabstandung der Heatpipes zu anderen elektrisch leitfähigen Komponenten und/oder gegeneinander. Grundsätzlich ist es auch möglich und unter Umständen vorteilhaft, wenn manche benachbarte Heatpipes nicht gegeneinander elektrisch isoliert sind, sondern elektrisch parallel geschaltet sind und direkt elektrisch miteinander kontaktiert sind.According to a generally preferred embodiment, each of the heatpipes can additionally have an electrically insulating covering of the tubular outer wall. This is expedient in connection with the present invention in order optionally to avoid an undesired electrical short circuit between adjacent heatpipes and or between the heatpipes and other electrically conductive elements of the stator (for example also between the heatpipes and an optional heat sink). In principle, however, such an electrical insulation can also be achieved in other ways, for example by embedding the heatpipes in an electrically insulating matrix or by otherwise spacing the heatpipes to other electrically conductive components and / or against each other. In principle, it is also possible and possibly advantageous if some adjacent heatpipes are not electrically isolated from each other, but are electrically connected in parallel and are contacted directly electrically with each other.

Besonders vorteilhaft kann die elektrisch isolierende Umhüllung durch eine Keramikbeschichtung gebildet sein. Durch eine Keramikbeschichtung kann auf besonders einfache Weise und mit vergleichsweise geringer Schichtdicke eine sehr zuverlässige elektrische Isolation zur Verfügung gestellt werden. Ein weiterer Vorteil einer Keramikbeschichtung ist, dass mit vielen keramischen Materialien trotz der elektrischen Isolierung eine vergleichsweise hohe thermische Leitfähigkeit erreicht werden kann. Dies kann die thermische Ankopplung der Heatpipes insbesondere in ihren Kondensorbereichen an einen optional vorhandenen Kühlkörper erleichtern.Particularly advantageously, the electrically insulating sheath can be formed by a ceramic coating. By a ceramic coating, a very reliable electrical insulation can be provided in a particularly simple manner and with a comparatively small layer thickness. Another advantage of a ceramic coating is that with many ceramic materials despite the electrical insulation, a comparatively high thermal conductivity can be achieved. This can facilitate the thermal coupling of the heatpipes, in particular in their Kondensorbereichen to an optional existing heat sink.

Allgemein bevorzugt kann jede der Heatpipes wenigstens eine (und insbesondere sogar wenigstens zwei) elektrische Kontaktstelle(n) zur elektrischen Kontaktierung der rohrförmigen Außenwand aufweisen. Bei einer solchen elektrischen Kontaktstelle kann es sich insbesondere um einen Bereich der jeweiligen Heatpipe handeln (und insbesondere einen axialen Bereich des Stators), in dem die elektrisch isolierende Umhüllung zumindest teilweise entfernt ist. Im Bereich dieser elektrischen Kontaktstellen ist somit eine elektrische Verbindung mit anderen Heatpipes (beispielsweise parallel oder in Serie) und/oder mit einem äußeren Stromkreis ermöglicht.Generally preferably, each of the heat pipes may have at least one (and in particular even at least two) electrical contact point (s) for electrically contacting the tubular outer wall. Such an electrical contact point may in particular be a region of the respective heatpipe (and in particular an axial region of the stator) in which the electrically insulating covering is at least partially removed. In the region of these electrical contact points thus an electrical connection with other heat pipes (for example, in parallel or in series) and / or allows an external circuit.

Vorteilhaft kann der Stator zusätzlich einen Kühlkörper aufweisen, der thermisch mit den Heatpipes gekoppelt ist. Hierzu können die Heatpipes jeweils eine thermische Kontaktstelle aufweisen, bei welcher die rohrförmige Außenwand thermisch mit dem Kühlkörper verbunden ist. Beispielsweise können die Heatpipes in jeweils einem ihrer axialen Endbereiche in dazu passende Aussparungen des Kühlkörpers eingebettet sein. Optional kann die thermische Anbindung zusätzlich durch ein gut wärmeleitendendes Mittel, beispielsweise eine wärmeleitende Paste, vermittelt sein.Advantageously, the stator may additionally have a heat sink, which is thermally coupled to the heat pipes. For this purpose, the heat pipes may each have a thermal contact point, in which the tubular outer wall is thermally connected to the heat sink. For example, the heat pipes can be embedded in each one of its axial end portions in matching recesses of the heat sink. Optionally, the thermal connection can additionally be mediated by a good heat-conducting agent, for example a thermally conductive paste.

Allgemein bevorzugt kann der Stator ein Statorjoch aus weichmagnetischem Material aufweisen. Ein solches Statorjoch kann vorteilhaft der magnetischen Flussführung im Stator dienen. Das Material des Statorjochs kann beispielsweise Eisen sein beziehungsweise eine weichmagnetische eisenhaltige Legierung umfassen. Das Statorjoch kann insbesondere aus einzelnen gestapelten Blechen zusammengesetzt sein, also als Statorblechpaket ausgestaltet sein. Bevorzugt können bei einer solchen Ausführungsform die axialen Leitersegmente in das Statorjoch eingebettet sein. Auf diese Weise kann die magnetische Flussführung mittels des Statorjochs in unmittelbarer Umgebung der axialen Leitersegmente erfolgen. Bei der beschriebenen Ausgestaltung der Leitersegmente als Außenwände von Heatpipes bewirkt diese Ausführungsform den zusätzlichen Vorteil, dass Wärme nicht nur aus den Leitersegmenten selbst abgeführt wird, sondern dass zusätzlich auch das Statorjoch mittels der Heatpipes gekühlt werden kann.Generally preferred, the stator may comprise a stator yoke of soft magnetic material. Such a stator yoke can advantageously serve for the magnetic flux guidance in the stator. The material of the stator yoke may be, for example, iron or comprise a soft magnetic iron-containing alloy. In particular, the stator yoke may be composed of individual stacked metal sheets, that is to say configured as a stator laminated core. Preferably, in such an embodiment, the axial conductor segments may be embedded in the stator yoke. In this way, the magnetic flux can be carried out by means of the stator yoke in the immediate vicinity of the axial conductor segments. In the described embodiment of the conductor segments as outer walls of heat pipes, this embodiment has the additional advantage that heat is dissipated not only from the conductor segments themselves, but that additionally the stator yoke can be cooled by means of the heat pipes.

Vorteilhaft können gemäß einer ersten Ausführungsvariante die rohrförmigen Außenwände der Heatpipes jeweils einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Diese Form ist vor allem dann bevorzugt, wenn die axialen Leitersegmente in die Nuten eines Statorjochs eingebettet sind. Insbesondere können Nuten mit rechteckförmigem Querschnitt vorteilhaft mit derartigen als Leitersegmente wirkenden Heatpipes befüllt werden, wobei ein hoher Füllfaktor erreicht werden kann. Vorteilhaft können insbesondere in jeder Nut mehrere derartige Heatpipes gestapelt angeordnet sein. Beispielsweise können in (bezüglich A) radialer Richtung mehrere derartige Heatpipes übereinander gestapelt sein. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch möglich, dass auch in azimutaler Richtung mehrere Heatpipes nebeneinander angeordnet sind. Insgesamt ist bei einer rechteckförmigen Querschnittsform eine Geometrie mit flachem Querschnitt besonders bevorzugt. Derartige Flachleiter können besonders gut als Leiterpaket übereinander gestapelt angeordnet werden.Advantageously, according to a first embodiment, the tubular outer walls of the heatpipes each have a substantially rectangular cross-section. This form is especially preferred when the axial conductor segments are embedded in the grooves of a stator yoke. In particular, grooves with a rectangular cross-section can advantageously be filled with such heat pipes acting as conductor segments, wherein a high filling factor can be achieved. Advantageously, a plurality of such heat pipes can be arranged stacked in each groove in particular. For example, a plurality of such heat pipes may be stacked one above the other in radial direction (with respect to A). Alternatively or additionally, however, it is also possible for several heatpipes to be arranged next to one another in the azimuthal direction. Overall, with a rectangular cross-sectional shape, a flat cross-section geometry is particularly preferred. Such flat conductors can be arranged particularly well stacked as a conductor package.

Bei dem erwähnten rechteckförmigen Querschnitt ist es nicht unbedingt nötig, dass die Ecken des Rechtecks vollständig ausgeformt sind. Es ist mit anderen Worten auch möglich, dass eine rechteckartige Grundform vorliegt, bei welcher aber die Ecken abgerundet sind. Eine derartige Form kann besonders vorteilhaft durch Pressen einer ursprünglich vorliegenden Heatpipe mit rundem und insbesondere annähernd kreisförmigem Querschnitt erzeugt werden. Es kann sich also mit anderen Worten um flachgepresste Heatpipes handeln, welche insgesamt als Flachleiter mit innenliegendem hermetisch gekapseltem Hohlraum vorliegen.In the mentioned rectangular cross-section, it is not absolutely necessary that the corners of the rectangle are completely formed. In other words, it is also possible that a rectangular basic shape is present, but in which the corners are rounded. Such a shape can be produced particularly advantageously by pressing an originally present heat pipe with a round and in particular approximately circular cross-section. In other words, it may be flat-pressed heatpipes, which are present overall as a flat conductor with an internally hermetically encapsulated cavity.

Gemäß einer alternativen Ausführungsvariante können die rohrförmigen Außenwände aber auch jeweils eine runde Querschnittsform aufweisen. Besonders bevorzugt ist hierbei eine annähernd kreisförmige Querschnittsform der rohrförmigen Außenwände. Eine derartige Form der Heatpipes ist besonders dann bevorzugt, wenn die Heatpipes nicht in rechteckförmigen Nuten, sondern in anderen Aussparungen eines Statorjochs eingeführt werden. Beispielsweise kann das Statorjoch runde axialen Bohrungen und/oder auf einer Außenseite des Statorjochs liegende und nach außen offene Aussparungen aufweisen, in die derartige als Rundrohre geformte Heatpipes entweder in axialer Richtung eingeschoben oder von radial außen eingelegt werden können.According to an alternative embodiment, however, the tubular outer walls may also each have a round cross-sectional shape. Particularly preferred here is an approximately circular cross-sectional shape of the tubular outer walls. Such a shape of the heatpipes is particularly preferred when the heatpipes are not introduced in rectangular grooves, but in other recesses of a stator yoke. For example, the stator yoke can have round axial bores and / or recesses lying on an outer side of the stator yoke and open outwards into which such heat pipes, which are shaped as round tubes, can either be inserted in the axial direction or inserted radially from the outside.

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform können die wenigstens zwei axialen Leitersegmente (und insbesondere auch noch mehr derartige axialer Leitersegmente) Teil einer mehrphasigen Statorwicklung sein. Eine solche mehrphasige Statorwicklung kann beispielsweise als über den Umfang des Stators verteilte Wicklung ausgebildet sein. Alternativ und besonders bevorzugt kann jedoch auch eine Mehrzahl von ringförmigen Einzelspulen mit jeweils zwei axialen Spulenschenkeln vorliegen, wobei eine Vielzahl solcher Einzelspulen dann insgesamt die mehrphasige Statorwicklung bildet. Eine solche Wicklung aus Einzelspulen wird auch als Einzelzahnwicklung bezeichnet. Beiden Ausführungsvarianten gemeinsam ist, dass mehrere axiale Leitersegmente in den axialen Endbereichen des Stators in Form von Wicklungsköpfen und/oder axial endständigen Spulenschenkeln zu einer übergeordneten Wicklung verbunden sind. Beim Betrieb der elektrischen Maschine kann eine solche Statorwicklung beispielsweise in elektrische Wechselwirkung mit einem Erregerfeld des Rotors treten, sodass die Maschine beispielsweise entweder als Motor oder als Generator arbeiten kann.According to a generally preferred embodiment, the at least two axial conductor segments (and in particular even more such axial conductor segments) may be part of a polyphase stator winding. Such a polyphase stator winding can be designed, for example, as a winding distributed over the circumference of the stator. Alternatively and particularly preferably, however, a plurality of annular individual coils, each with two axial coil legs, are present, with a large number of such individual coils then forming the multiphase stator winding as a whole. Such a winding of individual coils is also referred to as a single tooth winding. Common to both embodiments is that a plurality of axial conductor segments are connected in the axial end regions of the stator in the form of winding heads and / or axially terminal coil legs to a higher-order winding. During operation of the electrical machine, such a stator winding can, for example, interact electrically with a field of excitation of the rotor, so that the machine can operate, for example, either as a motor or as a generator.

Insbesondere wenn die axialen Leitersegmente, die durch die Außenwände der Heatpipes gebildet sind, zusammen eine solche Statorwicklung ausbilden, ist es vorteilhaft, wenn ein Statorjoch vorliegt und dieses eine Mehrzahl von Nuten aufweist, wobei die axialen Leitersegmente jeweils in den Nuten des Statorjochs eingebettet sind. Bei solchen Ausführungsformen, bei denen in einer derartigen Nut jeweils mehrere axiale Leitersegmente eingebettet sind, können diese untereinander elektrisch parallel geschaltet sein. Wie weiter oben beschrieben, können die Außenseiten der Heatpipes allgemein jeweils eine elektrisch isolierende Umhüllung aufweisen. Diese kann auch zu einer gegenseitigen Isolation von benachbart geführten Heatpipes beitragen. Bei einer elektrischen Parallelschaltung von mehreren Leitersegmenten in eine Nut ist es jedoch prinzipiell auch möglich, dass hier keine elektrische Isolierung der Außenseiten vorliegt, sondern diese sich elektrisch kontaktierend berühren.In particular, when the axial conductor segments formed by the outer walls of the heatpipes together form such a stator winding, it is advantageous if a stator yoke is present and has a plurality of slots, wherein the axial conductor segments are respectively embedded in the slots of the stator yoke. In such embodiments, in which in each case a plurality of axial conductor segments are embedded in such a groove, they can be electrically connected in parallel with each other. As described above, the outer sides of the heatpipes can generally each have an electrically insulating sheath. This can also contribute to a mutual isolation of adjacent guided heat pipes. In an electrical parallel connection of a plurality of conductor segments in a groove, however, it is also possible in principle that there is no electrical insulation of the outer sides, but these touch each other electrically contacting.

Wenn die axialen Leitersegmente innerhalb von Nuten eines Statorjochs angeordnet sind, kann es allgemein vorteilhaft sein, wenn jede der Nuten eine innenliegende Nutwandisolation aufweist, durch welche die axialen Leitersegmente elektrisch gegen das Material des Statorjochs isoliert sind. Bei dieser Ausführungsform wird ein unerwünschter elektrischer Kurzschluss zwischen den axialen Leitersegmenten und einem elektrisch leitfähigen Jochmaterial (beispielsweise Eisen) vermieden. Je höher die angelegten Elektrischen Spannungen sind, desto wichtiger wird allgemein das Vorhandensein einer solchen elektrischen Basisisolation.When the axial conductor segments are disposed within grooves of a stator yoke, it may be generally advantageous for each of the grooves to have internal groove wall insulation by which the axial conductor segments are electrically isolated from the material of the stator yoke. In this embodiment, an undesirable electrical short circuit between the axial conductor segments and an electrically conductive yoke material (for example iron) is avoided. The higher the applied electrical voltages, the more important is the presence of such basic electrical insulation.

Alternativ oder zusätzlich zu der Ausbildung einer Statorwicklung aus den Heatpipe-Leitersegmenten ist es grundsätzlich auch möglich, dass andere (gegebenenfalls zusätzliche) axiale Leitersegmente zur Abschwächung oder Verstärkung des magnetischen Flusses eines im Stator vorliegenden Permanentmagneten genutzt werden. Bei einer solchen Ausführungsform kann es sich insbesondere bei dem Stator um einen Stator für eine flussschaltende Permanentmagnet-Maschine (englisch: flux-switching permanent magnet machine oder FSPM-Maschine) handeln. Ein solcher Stator kann insbesondere wenigstens einen Permanentmagneten aufweisen. Dieser Permanentmagnet kann insbesondere ebenfalls in eine Aussparung eines Statorjochs eingebettet sein, sodass das Statorjoch zur Führung des magnetischen Flusses des Permanentmagneten beiträgt. Auch bei einem solchen Stator können grundsätzlich zusätzlich Nuten in dem Statorjoch vorliegen, in welche axiale Leitersegmente einer zusätzlichen Statorwicklung eingebettet sein können.As an alternative or in addition to the formation of a stator winding from the heatpipe conductor segments, it is also possible in principle for other (optionally additional) axial conductor segments to be used for attenuating or amplifying the magnetic flux of a permanent magnet present in the stator. In such an embodiment, the stator in particular may be a stator for a flux-switching permanent magnet machine (English: flux-switching permanent magnet machine or FSPM machine). Such a stator may in particular comprise at least one permanent magnet. In particular, this permanent magnet can also be embedded in a recess of a stator yoke, so that the stator yoke contributes to guiding the magnetic flux of the permanent magnet. In such a stator, grooves in the stator yoke may additionally be present in principle in which axial conductor segments of an additional stator winding may be embedded.

Unabhängig von der genauen Ausgestaltung des Stators für eine solche FSPM-Maschine kann es erwünscht sein, den durch den Permanentmagneten (oder gegebenenfalls einer Mehrzahl solcher Permanentmagnete) gebildeten magnetischen Fluss regulieren zu können. Dabei kann prinzipiell entweder eine Verstärkung des magnetischen Flusses oder eine Abschwächung des magnetischen Flusses oder auch eine Wahlmöglichkeit zwischen diesen beiden Varianten von Nutzen sein. Hierzu kann der Stator zusätzlich eine oder mehrere Flussänderungs-Vorrichtungen aufweisen, wobei insbesondere jede dieser Flussänderungs-Vorrichtungen wenigstens zwei axiale Leitersegmente umfasst. Insbesondere können die axialen Leitersegmente jeweils paarweise azimutal benachbart zu beiden Seiten eines Permanentmagneten angeordnet sein. Sie können insbesondere auf der radial außenliegenden Seite des Permanentmagneten angeordnet sein. Durch geeignete Wahl der elektrischen Stromflussrichtung in diesen Leitersegmenten kann dann der durch den Permanentmagnetmagneten ausgebildete Fluss dann wahlweise abgeschwächt oder verstärkt werden.Regardless of the exact configuration of the stator for such a FSPM machine, it may be desirable to be able to regulate the magnetic flux formed by the permanent magnet (or, if appropriate, a plurality of such permanent magnets). In principle, either an amplification of the magnetic flux or a weakening of the magnetic flux or a choice between these two variants may be useful. For this purpose, the stator additionally comprise one or more flux change devices, wherein in particular each of these flux change devices comprises at least two axial conductor segments. In particular, the axial conductor segments can each be arranged in pairs azimuthally adjacent to both sides of a permanent magnet. They can be arranged in particular on the radially outer side of the permanent magnet. By suitable choice of the electrical current flow direction in these conductor segments, the flux formed by the permanent magnet magnet can then be selectively attenuated or amplified.

Die elektrische Maschine kann - unabhängig von ihrer genauen Anwendung und Ausführungsform - allgemein entweder als Motor und/oder als Generator betrieben werden. Sie kann grundsätzlich entweder als Synchronmaschine oder auch als Asynchronmaschine ausgebildet sein. Es kann sich allgemein vorteilhaft bei der elektrischen Maschine um eine Innenrotormaschine handeln, bei der also der Stator den Rotor radial umgibt.The electric machine may be generally operated either as a motor and / or as a generator, regardless of its exact application and embodiment. It can basically be designed either as a synchronous machine or as an asynchronous machine. It may be generally advantageous in the electric machine to an inner rotor machine, in which therefore the stator radially surrounds the rotor.

Gemäß einer allgemein bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Maschine ist diese für eine Nennleistung von wenigstens 2 MW, insbesondere sogar wenigstens 5 MW oder sogar 10 MW ausgelegt. Alternativ oder zusätzlich kann sie vorteilhaft eine Leistungsdichte von wenigstens 10 kW/kg, insbesondere sogar wenigstens 20 kW/kg aufweisen. Dies ist besonders für Generatoren oder Motoren in Fahrzeugen relevant, die beim Antrieb eines solchen Fahrzeuges mit bewegt werden müssen. Ganz besonders kritisch ist die Leistungsdichte bei elektrischen Maschinen in Luftfahrzeugen. Durch die verbesserte Kühlung der Leitersegmente im Stator kann die Maschine für eine höhere Leistung beziehungsweise Leistungsdichte ausgelegt sein. Für andere Anwendungen sind jedoch auch Maschinen im mittleren Leistungsbereich vorteilhaft, beispielsweise für Nennleistungen von mehreren 10 kW bis hin zu einigen 100 kW oder wenigen MW.According to a generally preferred embodiment of the electrical machine, this is designed for a rated power of at least 2 MW, in particular even at least 5 MW or even 10 MW. Alternatively or additionally, it may advantageously have a power density of at least 10 kW / kg, in particular even at least 20 kW / kg. This is particularly relevant for generators or engines in vehicles, which must be moved when driving such a vehicle with. Particularly critical is the power density of electrical machines in aircraft. Due to the improved cooling of the conductor segments in the stator, the machine can be designed for higher power or power density. For other applications, however, machines in the medium power range are advantageous, for example, for rated power of several 10 kW to some 100 kW or a few MW.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen beschrieben, in denen:

• 1 einen schematischen Längsschnitt einer elektrischen Maschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt,
• 2 einen schematischen Querschnitt einer elektrischen Maschine zeigt,
• 3 einen schematischen Längsschnitt einer Heatpipe zeigt,
• 4 einen schematischen Querschnitt einer Heatpipe zeigt,
• 5 einen schematischen Querschnitt für ein Umfangssegment eines Stators zeigt,
• 6 eine schematische Darstellung von Teilen eines Stators im Längsschnitt zeigt und
• 7 einen schematischen Querschnitt für ein Umfangssegment eines Stators nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

In the following, the invention will be described by means of some preferred embodiments with reference to the appended drawings, in which:

• 1 shows a schematic longitudinal section of an electrical machine according to a first embodiment,
• 2 shows a schematic cross section of an electrical machine,
• 3 shows a schematic longitudinal section of a heat pipe,
• 4 shows a schematic cross section of a heat pipe,
• 5 shows a schematic cross section for a circumferential segment of a stator,
• 6 a schematic representation of parts of a stator in longitudinal section and shows
• 7 shows a schematic cross section for a circumferential segment of a stator according to another embodiment of the invention.

In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or equivalent elements are provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine elektrische Maschine 1 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im schematischen Längsschnitt gezeigt. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Rotor 7 und einen Stator 3. Der Rotor 7 ist mittels einer Rotorwelle 9 um eine Rotationsachse drehbar gelagert, wobei diese Rotationsachse der zentralen Achse A der Maschine und somit auch des Stators 3 entspricht. Hierzu ist die Rotorwelle 9 über die Lager 10 gegen das Maschinengehäuse 11 abgestützt. Bei der elektrischen Maschine kann es sich grundsätzlich um einen Motor oder einen Generator handeln oder auch um eine Maschine, die in beiden Modi betrieben werden kann.In 1 is an electrical machine 1 shown according to a first embodiment of the invention in a schematic longitudinal section. The electric machine 1 includes a rotor 7 and a stator 3 , The rotor 7 is by means of a rotor shaft 9 rotatably mounted about a rotation axis, said rotation axis of the central axis A the machine and thus also the stator 3 equivalent. For this purpose, the rotor shaft 9 over the camps 10 against the machine housing 11 supported. The electric machine can basically be a motor or a generator or even a machine that can be operated in both modes.

Der Stator 3 weist eine Statorwicklung 4 mit einer Mehrzahl von Leiterwindungen auf, die in Form einer verteilten Wicklung über den Umfang des Stators 3 angeordnet sind. Dabei kann die Statorwicklung 4 auch in mehrere abgeschlossene Umfangssegmente unterteilt sein. Die Statorwicklung 4 ist in Nuten eines Statorblechpakets 5 eingebettet, welches in einem axial innenliegenden Bereich 16 des Stators 3 angeordnet ist und als Statorjoch wirkt. Vor allem die im axial innenliegenden Bereich 16 angeordneten Teile der Statorwicklung 4 treten beim Betrieb der elektrischen Maschine 1 in elektromagnetische Wechselwirkung mit einem Feld des Rotors. Dazu ist der Rotor 7 mit einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Feldwicklung ausgestattet. Diese Wechselwirkung findet über einen Luftspalt 6 hinweg statt, der radial zwischen Rotor 7 und Stator 3 liegt.The stator 3 has a stator winding 4 with a plurality of conductor windings in the form of a distributed winding over the circumference of the stator 3 are arranged. In this case, the stator winding 4 also be divided into several closed circumferential segments. The stator winding 4 is in grooves of a laminated stator core 5 embedded, which in an axially inner area 16 of the stator 3 is arranged and acts as a stator yoke. Especially in the axially inside area 16 arranged parts of the stator winding 4 occur during operation of the electric machine 1 in electromagnetic interaction with a field of the rotor. This is the rotor 7 equipped with a field winding, not shown here for clarity. This interaction takes place via an air gap 6 Instead, the radial between the rotor 7 and stator 3 lies.

Die Statorwicklung 4 weist einen innenliegenden Wicklungsabschnitt 16 auf, in dem die einzelnen in axialer Richtung ausgerichteten Leitersegmente 8 der Statorwicklung 4 angeordnet sind. Axial daran angrenzend finden sich ein erster elektrischer Kontaktbereich 15 und ein zweiter elektrischer Kontaktbereich 17. In diesen axialen Bereichen sind die durch die in den Nuten des Statorblechpakets 5 liegenden axialen Leitersegmente 8 in der Art einer konzentrierten Statorwicklung 4 verbunden. Mit anderen Worten sind hier die Wickelköpfe 4a der Statorwicklung ausgebildet, welche im gezeigten Beispiel als Verbindungsstücke in einer Einzelzahnwicklung vorliegen. Die in dieser Abbildung nicht einzeln (sondern nur schematisch als Bündel) dargestellten axialen Leitersegmente 8 sind jeweils als elektrisch leitende rohrförmige Außenwände von hermetisch gekapselten Heatpipes ausgebildet. Dies wird im Zusammenhang mit den folgenden Figuren noch deutlicher werden. Diese Heatpipes sind also untereinander im Bereich der elektrischen Kontaktbereiche 15 und 17 so elektrisch verbunden, dass sie eine übergeordnete Statorwicklung 4 bilden. Eine thermische Anbindung der einzelnen Heatpipes liegt im rechts dargestellten Teil des Stators 3 vor. In diesem Bereich sind die axialen Enden der Heatpipes in passende Aussparungen eines Kühlkörpers 13 eingebettet, sodass hier ein thermischer Kontaktbereich 18 gebildet ist. Insbesondere ist dieser thermische Kontaktbereich bei einer anderen axialen Position angeordnet als die elektrischen Kontaktbereiche 15 und 17.The stator winding 4 has an internal winding section 16 on, in which the individual aligned in the axial direction conductor segments 8th the stator winding 4 are arranged. Axially adjacent thereto, there is a first electrical contact area 15 and a second electrical contact area 17 , In these axial regions are the through in the grooves of the stator lamination 5 lying axial conductor segments 8th in the manner of a concentrated stator winding 4 connected. In other words, here are the windings 4a formed of the stator winding, which are present in the example shown as connecting pieces in a single tooth winding. The in this picture not individually (but only schematically shown as a bundle) axial conductor segments 8th are each formed as electrically conductive tubular outer walls of hermetically sealed heatpipes. This will become more apparent in connection with the following figures. These heatpipes are thus among each other in the range of electrical contact areas 15 and 17 electrically connected so that they have a parent stator winding 4 form. A thermal connection of the individual heat pipes lies in the part of the stator shown on the right 3 in front. In this area, the axial ends of the heat pipes are in matching recesses of a heat sink 13 embedded, so here is a thermal contact area 18 is formed. In particular, this thermal contact region is arranged at a different axial position than the electrical contact regions 15 and 17 ,

2 zeigt einen schematischen Querschnitt einer elektrischen Maschine 1. Gezeigt ist also ein Querschnitt senkrecht zu der zentralen Achse A der elektrischen Maschine 1. Diese Maschine kann grundsätzlich ähnlich wie in 1 dargestellt aufgebaut sein, also mit einer Statorwicklung 4, die eine Mehrzahl von axialen Leitersegmenten 8 aufweist. Diese axialen Leitersegmente 8 sind wiederum jeweils als elektrisch leitende Außenwände von einzelnen hermetisch gekapselten Heatpipes ausgestaltet. 2 shows a schematic cross section of an electrical machine 1 , Shown is a cross section perpendicular to the central axis A the electric machine 1 , This machine can be basically similar to 1 be shown, so with a stator winding 4 comprising a plurality of axial conductor segments 8th having. These axial conductor segments 8th In turn, each are configured as electrically conductive outer walls of individual hermetically sealed heatpipes.

Der in 2 dargestellte Querschnitt ist ein Schnitt durch Stator 3 und Rotor 7 im axial innenliegenden Bereich 16 der Maschine aus 1. Das Maschinengehäuse 11 ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Gezeigt ist das Statorblechpaket 5, welches auf der radial innenliegenden Seite des Stators 3 mit einer Mehrzahl von über den Umfang verteilten Nuten 21 versehen ist. In diesen Nuten 21 sind die axial innenliegenden Leitersegmente 8 der Statorwicklung 4 eingebettet. Diese Leitersegmente 8 sind, wie hier nur für eine der Nuten 21 exemplarisch dargestellt, als flache Hohlrohre mit rechteckförmigem Rohrquerschnitt ausgebildet. Jedes dieser Hohlrohre bildet dabei die Außenwand einer separaten hermetisch gekapselten Heatpipe. Im gezeigten Beispiel sind in jeder Nut mehrere derartige elektrisch leitende Heatpipes in radialer Richtung übereinander gestapelt. Dies ist nur der Übersichtlichkeit halber nicht für alle Nuten 21 gezeigt.The in 2 illustrated cross section is a section through stator 3 and rotor 7 in the axially inner region 16 the machine off 1 , The machine housing 11 is not shown here for the sake of clarity. Shown is the stator lamination 5 , which on the radially inner side of the stator 3 with a plurality of circumferentially distributed grooves 21 is provided. In these grooves 21 are the axially inner conductor segments 8th the stator winding 4 embedded. These conductor segments 8th are, as here only for one of the grooves 21 shown as an example, designed as a flat hollow tubes with rectangular tube cross-section. Each of these hollow tubes forms the outer wall of a separate hermetically sealed heat pipe. In the example shown, a plurality of such electrically conductive heat pipes are stacked one above another in each groove in the radial direction. This is only for the sake of clarity not for all grooves 21 shown.

3 zeigt einen schematischen Längsschnitt einer Heatpipe 31, wie sie beispielsweise durch jedes der axialen Leitersegmente 8 in dem Stator der 1 beziehungsweise 2 gebildet ist. Das jeweilige Leitersegment 8 an sich ist dabei jeweils durch die elektrisch leitende rohrförmige Außenwand 33 der Heatpipe 31 gegeben. Diese Außenwand 33 kann dabei beispielsweise durch elektrisch gut leitfähiges Kupfer oder eine kupferbasierte Legierung gebildet sein. Dieses Rohr ist in den beiden axialen Endbereichen abgeschlossen, sodass im Innenbereich des Rotors ein hermetisch gekapselter Hohlraum 23 vorliegt. In diesem abgeschlossenen Raum kann das Arbeitsmedium 34 der Heatpipe zirkulieren, welches im gezeigten Beispiel insbesondere Wasser sein kann. Dieses Arbeitsmedium liegt im inneren Hohlraum 23 der Heatpipe nebeneinander sowohl in der flüssigen Phase als auch in der Dampfphase vor. Die Heatpipe weist einen Verdampferbereich 35 auf, in dem flüssiges Arbeitsmedium verdampfen kann, und einen Kondensorbereich 36, in dem dampfförmiges Kühlmedium wieder kondensiert werden kann. Wie durch die Pfeile 37 angedeutet, findet dabei innerhalb des Rohrs ein Dampftransport von dem Verdampferbereich in den Kondensorbereich statt. Wie durch die Pfeile 38 angedeutet, findet gleichzeitig innerhalb des Rohrs ein Flüssigkeitstransport vom Kondensorbereich zum Verdampferbereich statt. Der Flüssigkeitstransport wird hier durch ein kapillar wirkendes Element 39 vermittelt, welches im Innenraum des Rohrs angeordnet ist und hier nur sehr schematisch angedeutet ist. Im gezeigten Beispiel kann dieses Element 39 ein netzartiges metallisches Drahtgeflecht sein. Es wird also insgesamt Arbeitsmedium in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, wobei als äußerer Effekt der Heatpipe 31 insgesamt Wärme vom Verdampferbereich zum Kondensorbereich transportiert wird, gemäß den beiden mit 32 markierten Pfeilen für dem Wärmefluss. 3 shows a schematic longitudinal section of a heat pipe 31 as, for example, through each of the axial conductor segments 8th in the stator of 1 respectively 2 is formed. The respective conductor segment 8th in itself is in each case by the electrically conductive tubular outer wall 33 the heat pipe 31 given. This exterior wall 33 can be formed for example by electrically good conductive copper or a copper-based alloy. This tube is closed in the two axial end regions, so that in the interior of the rotor, a hermetically encapsulated cavity 23 is present. In this closed space, the working medium 34 circulate the heat pipe, which in the example shown may be particularly water. This working medium is located in the inner cavity 23 the heat pipe next to each other in both the liquid phase and in the vapor phase before. The heat pipe has an evaporator area 35 on, in which liquid working medium can evaporate, and a condenser area 36 , in which vaporous cooling medium can be condensed again. As by the arrows 37 indicated, takes place within the tube, a vapor transport from the evaporator area in the condenser area. As by the arrows 38 indicated at the same time takes place within the tube, a liquid transport from the condenser area to the evaporator area. The liquid transport is here by a capillary acting element 39 conveys, which is arranged in the interior of the tube and is indicated here only very schematically. In the example shown, this element 39 a net-like metallic wire mesh. So it is circulating a total of working fluid in a closed circuit, with the outer effect of the heat pipe 31 Total heat is transported from the evaporator area to the condenser area, according to the two with 32 marked arrows for the heat flow.

In der schematischen Darstellung der 3 sind Verdampferbereich 35 und Kondensorbereich 36 als axial gegenüberliegende Endbereiche der Heatpipe ausgebildet. Dies ist jedoch nur exemplarisch zu verstehen und muss insbesondere bei den Heatpipes in dem Stator der 1 und 2 nicht unbedingt der Fall sein. Für die Heatpipes, deren Außenwände 33 gleichzeitig als axiale Leitersegmente 8 wirken, soll hier insbesondere der Verdampferbereich stattdessen einen großen Teil des axial innenliegenden Bereichs der Statorwicklung ausmachen, also im wesentlichen den in 1 mit 16 gekennzeichneten Bereich. Der Kondensorbereich dieser Heatpipes kann dann durch den in 1 rechts dargestellten Bereich der Leitersegmente 8 gegeben sein, in welchem die Heatpipes in den Kühlkörper 13 eingebettet sind. Auf diese Weise kann ein übergeordneter Wärmetransport von den elektrisch wirksamen Bereich 16 der Statorwicklung hin zum Kühlkörper 13 bewirkt werden, sodass die Statorwicklung und/oder das Statorjoch, in das die Wicklung eingebettet ist, effizient entwärmt werden können.In the schematic representation of 3 are evaporator area 35 and condenser area 36 designed as axially opposite end portions of the heat pipe. However, this is only to be understood as an example and has to be particularly in the case of the heat pipes in the stator of the 1 and 2 not necessarily the case. For the heatpipes, their outer walls 33 at the same time as axial conductor segments 8th act here, in particular, the evaporator area instead make up a large part of the axially inner region of the stator winding, ie essentially the in 1 marked with 16 area. The condenser area of these heatpipes can then through the in 1 shown right portion of the conductor segments 8th be given, in which the heatpipes in the heat sink 13 are embedded. In this way, a higher level of heat transfer from the electrically effective area 16 the stator winding towards the heat sink 13 be effected, so that the stator winding and / or the stator yoke, in which the winding is embedded, can be efficiently cooled.

4 zeigt einen schematischen Querschnitt einer Heatpipe 31, welche insgesamt ähnlich wie im Zusammenhang mit 3 beschrieben arbeitet. So kann dies insbesondere der Querschnitt einer Heatpipe sein, wie sie beispielsweise durch jedes der axialen Leitersegmente 8 in dem Stator der 1 beziehungsweise 2 gebildet ist. Gezeigt ist wiederum eine rohrförmige Außenwand 33, die als tragenden Bestandteil ein Rohr 41 aus Kupfer oder einer kupferhaltigen Legierung aufweist. Diese Außenwand 33 weist wie in 4 dargestellt einen annähernd rechteckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. Sie ist aus einer ursprünglich runden Heatpipe durch Flachpressen erzeugt worden. Insbesondere bei dieser Herstellungsart können die Ecken des rechteckförmigen Querschnitts der Außenwand abgerundet sein. Das Kupferrohr ist in diesem Beispiel von einer nickelbasierten Schicht 42 umgeben, welche ebenfalls Teil der leitfähigen rohrförmigen Außenwand 33 ist. In 4 ist ebenfalls das kapillar wirkende netzartige Drahtgeflecht 39 als innenliegende Einsatz gezeigt. Somit kann der Rücktransport der Flüssigkeit (gemäß den Pfeilen 38 der 3) im gesamten Bereich dieses Drahtgeflechts 39 erfolgen. Im Beispiel der 4 ist die elektrisch leitfähige rohrförmige Außenwand 33 von einer elektrisch isolierenden Umhüllung 40 umgeben. Bei dieser Umhüllung 40 kann es sich beispielsweise um eine elektrisch isolierende Keramikbeschichtung handeln. 4 shows a schematic cross section of a heat pipe 31 , which are similar in overall terms to 3 described works. For example, this may be the cross section of a heat pipe, as for example by each of the axial conductor segments 8th in the stator of 1 respectively 2 is formed. Shown again is a tubular outer wall 33 that as a bearing Component a pipe 41 made of copper or a copper-containing alloy. This exterior wall 33 points as in 4 illustrated an approximately rectangular cross-section with rounded corners. It has been produced from an originally round heatpipe by flat pressing. In particular, in this production, the corners of the rectangular cross section of the outer wall may be rounded. The copper tube is in this example of a nickel-based layer 42 which also forms part of the conductive tubular outer wall 33 is. In 4 is also the capillary net-like wire mesh 39 shown as an internal insert. Thus, the return transport of the liquid (according to the arrows 38 of the 3 ) in the entire area of this wire mesh 39 respectively. In the example of 4 is the electrically conductive tubular outer wall 33 from an electrically insulating sheath 40 surround. In this wrapping 40 it may be, for example, an electrically insulating ceramic coating.

5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung für ein ausgewähltes Umfangssegment eines Stators 3, wie er beispielsweise in der Maschine der 1 zum Einsatz kommen kann. Dieses Umfangssegment kann beispielsweise eine Stator-Nutteilung darstellen. Der Einfachheit halber sind in der 5 die in Wirklichkeit runden Innen- und Außenkonturen des Statorblechpakets 5 nicht dargestellt. Es handelt sich also gewissermaßen um einen gerade gebogenes Umfangssegment eines Statorblechpakets 5, welches sich in seiner Gesamtheit ähnlich wie in 2 gezeigt über den ganzen kreisförmigen Umfang des Stators 3 erstreckt - also eine abgerollte Darstellung einer zunächst zylinderförmigen Struktur. Das Statorblechpaket 5 weist eine Mehrzahl von Nuten 21 auf, von denen in 5 beispielhaft eine näher dargestellt ist. Diese Nut weist einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Sie ist auf der Innenseite mit einer innenliegende Nutwandisolation 51 ausgekleidet, um die darin eingelegten axialen Leitersegmente 8 gegen das elektrisch leitfähige Material des Statorblechpakets 5 zu isolieren. Die einzelnen Leitersegmente 8, die jeweils durch die flachen rohrförmigen Außenwände 33 einzelne Heatpipes 31 gebildet sind, sind in radialer Richtung r übereinander gestapelt. Es liegen im gezeigten Beispiel zwei solcher Stapel von flachen Heatpipes vor, welche in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Auch hier können die einzelnen Heatpipes 31 jeweils sowohl gegeneinander als auch zwischen den Spulenseiten elektrisch durch optionale umhüllende Isolationsschichten isoliert sein. 5 shows a schematic cross-sectional view of a selected circumferential segment of a stator 3 as he is for example in the machine of 1 can be used. This circumferential segment can represent, for example, a stator slot pitch. For the sake of simplicity, in the 5 the actually round inner and outer contours of the laminated stator core 5 not shown. It is thus in a sense a straight bent segment of a laminated stator core 5 , which in its entirety is similar to 2 shown over the entire circular circumference of the stator 3 extends - so a rolled-up representation of an initially cylindrical structure. The stator core 5 has a plurality of grooves 21 on, of which in 5 an example is shown in more detail. This groove has a rectangular cross-section. It is on the inside with an internal groove wall insulation 51 lined to the inserted therein axial conductor segments 8th against the electrically conductive material of the stator lamination stack 5 to isolate. The individual conductor segments 8th , respectively through the flat tubular outer walls 33 individual heatpipes 31 are formed are in the radial direction r stacked. There are in the example shown, two such stack of flat heat pipes, which are arranged in the circumferential direction next to each other. Again, the individual heatpipes 31 each be insulated against each other and between the coil sides electrically by optional enveloping insulation layers.

6 zeigt eine schematische Längsdarstellung von Teilen eines Stators 3, der insbesondere den Stator der elektrischen Maschine der 1 beziehungsweise 2 bilden kann. Zusätzlich ist als Teil des innenliegenden Rotors die Rotorwelle 9 schematisch angedeutet. In 6 ist für drei ausgewählte Heatpipes 31 schematisch gezeigt, wie diese im axial innenliegenden Bereich 16 des Stators, also innerhalb der Nuten des Statorblechpakets 5, die axialen Leitersegmente 8 ausbilden. Der links dargestellte axiale Endbereich der Heatpipes 31 bildet den ersten elektrischen Kontaktbereich 15. In diesem axialen Bereich sind einige der axialen Leitersegmente 8 elektrisch so miteinander verbunden, dass sie eine übergeordnete Statorwicklung bilden. Exemplarisch sind in 6 in diesem Kontaktbereich 15 zwei solche Heatpipes 31 durch ein erstes Kontaktstück 61 elektrisch leitend miteinander verbunden. Auch auf der gegenüberliegenden Seite ist ein zweiter elektrischer Kontaktbereich 17 gebildet, in dem ebenfalls elektrische Verbindungen zwischen einzelnen axialen Leitersegmenten 8 vorliegen. Um dies zu verdeutlichen, sind hier zwei andere der drei gezeigten Heatpipes 31 durch ein zweites Kontaktstück 62 elektrisch leitend miteinander verbunden. In diesen beiden elektrischen Kontaktbereich 15 und 17 sind also gewissermaßen die Wickelköpfe 4a der Statorwicklung 4 durch die Anordnung geeigneter elektrischer Kontakte ausgebildet. Um die elektrische Kontaktierung zwischen den einzelnen Leitersegmenten zu ermöglichen, sind die einzelnen Heatpipes 31 in den beiden axialen Bereichen 15 und 17 von ihrer elektrisch isolierenden Umhüllung befreit. 6 shows a schematic longitudinal representation of parts of a stator 3 in particular the stator of the electric machine of 1 respectively 2 can form. In addition, as part of the inner rotor, the rotor shaft 9 indicated schematically. In 6 is for three selected heatpipes 31 shown schematically as this in the axially inner region 16 of the stator, that is within the grooves of the stator lamination stack 5 , the axial conductor segments 8th form. The axial end region of the heatpipes shown on the left 31 forms the first electrical contact area 15 , In this axial region are some of the axial conductor segments 8th electrically connected together so that they form a parent stator winding. Exemplary are in 6 in this contact area 15 two such heatpipes 31 through a first contact piece 61 electrically connected to each other. Also on the opposite side is a second electrical contact area 17 formed, in which also electrical connections between individual axial conductor segments 8th available. To illustrate this, here are two other of the three heatpipes shown 31 through a second contact piece 62 electrically connected to each other. In these two electrical contact area 15 and 17 so to speak are the windings 4a the stator winding 4 formed by the arrangement of suitable electrical contacts. To enable the electrical contact between the individual conductor segments, the individual heat pipes 31 in the two axial areas 15 and 17 freed from their electrically insulating sheath.

Durch die einzelnen Heatpipes 31 wird die Statorwicklung und/oder das Statorblechpaket beim Betrieb des Stators effizient entwärmt. Hierzu findet außerhalb der Statorwicklung ein Wärmeübertrag von den Heatpipes 31 an einen Kühlkörper 13 statt. Dieser Kühlkörper kann beispielsweise ein ringförmiger Kühlkörper sein, welcher die Rotorwelle 9 radial umgibt. In 6 ist nur äußerst schematisch gezeigt, wie die einzelnen Heatpipes 31 in einem thermischen Kontaktbereich 18 in den Kühlkörper 13 eingebettet sind. Sie können beispielsweise in passende Aussparungen des Kühlkörpers eingelegt sein. Insbesondere handelt es sich bei dem thermischen Kontaktbereich 18 um einen anderen axialen Bereich als den elektrischen Kontaktbereich 17. Der thermische Kontaktbereich 18 kann vorteilhaft wie im Beispiel der 6 axial weiter außen angeordnet sein als der benachbarte elektrische Kontaktbereich 17. Vorteilhaft ist im Bereich des thermischen Kontaktbereichs 18 die elektrisch isolierende Umhüllung der Heatpipes 31 noch vorhanden, um hier einen unerwünschten elektrischen Kurzschluss zwischen den Außenwänden der Heatpipes und dem Kühlkörper 13 zu vermeiden.Through the individual heatpipes 31 the stator winding and / or the laminated stator core is efficiently cooled during operation of the stator. For this purpose, a heat transfer from the heatpipes takes place outside the stator winding 31 to a heat sink 13 instead of. This heat sink may for example be an annular heat sink, which is the rotor shaft 9 radially surrounds. In 6 is shown only very schematically, as the individual heatpipes 31 in a thermal contact area 18 in the heat sink 13 are embedded. They can be inserted, for example, in matching recesses of the heat sink. In particular, it is the thermal contact area 18 around an axial region other than the electrical contact region 17 , The thermal contact area 18 can be advantageous as in the example of 6 axially further out than the adjacent electrical contact area 17 , It is advantageous in the area of the thermal contact area 18 the electrically insulating sheath of the heatpipes 31 still present to here an unwanted electrical short circuit between the outer walls of the heatpipes and the heat sink 13 to avoid.

7 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung für ein Umfangssegment eines Stators nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch hier ist ähnlich wie bei der 5 ein gewissermaßen gerade gebogenes Umfangssegment eines Stators gezeigt. Auch in diesem Beispiel weist der Stator 3 ein Statorblechpaket 5 auf. Ähnlich wie beim Beispiel der 5 sind auch hier rechteckigen Nuten 21 vorgesehen, in welche jeweils eine Mehrzahl von ersten axialen Leitersegmenten 8a eingebettet sind. Diese ersten axialen Leitersegmente 8a können entweder ähnlich wie in der 5 ebenfalls als Außenwände von Heatpipes ausgebildet sein oder aber sie können in diesem Beispiel auch optional als massive Leiter ausgebildet sein. Bei dem in 7 ausschnittsweise dargestellten Stator 3 handelt es sich um den Stator einer FSPM-Maschine. Dieser Stator weist zusätzlich in entsprechenden Aussparungen des Statorblechpakets 5 eine Mehrzahl von Permanentmagneten 71 auf, von denen in 7 beispielhaft einer gezeigt ist. Weiterhin weist der Stator wenigstens zwei zweite axiale Leitersegmente 8b auf, welche in Umfangsrichtung benachbart neben dem Permanentmagneten 71 angeordnet sind. Auch diese beiden axialen Leitersegmente 8b sind jeweils als Außenwände von einzelnen abgeschlossenen Heatpipes ausgestaltet. Die elektrische und thermische Kontaktierung dieser Heatpipes kann dabei ähnlich wie in 6 gezeigt, in unterschiedlichen axialen Bereichen des Stators ausgebildet sein. Im Unterschied zum vorhergehenden Beispiel sind diese beiden Heatpipes jedoch nicht als rechteckförmige Flachleiter, sondern als runde Hohlleiter ausgebildet. Auch hier sind die Außenwände der beiden Heatpipes optional elektrisch gegen die Umgebung isoliert, sodass beispielsweise ein Kurzschluss mit dem Material des Statorblechpakets 5 und/oder dem Material des Permanentmagneten 71 vorteilhaft vermieden wird. 7 shows a schematic cross-sectional view of a circumferential segment of a stator according to another embodiment of the invention. Again, it is similar to the 5 a substantially straight circumferential segment of a stator shown. Also in this example, the stator 3 a stator core 5 on. Similar to the example of 5 are also rectangular grooves here 21 provided, in each of which a plurality of first axial conductor segments 8a are embedded. These first axial conductor segments 8a can either be similar to that in the 5 may also be formed as outer walls of heat pipes or else they may optionally be formed in this example as a solid conductor. At the in 7 partial illustrated stator 3 it is the stator of a FSPM machine. This stator additionally has corresponding recesses of the laminated stator core 5 a plurality of permanent magnets 71 on, of which in 7 an example is shown. Furthermore, the stator has at least two second axial conductor segments 8b on, which in the circumferential direction adjacent to the permanent magnet 71 are arranged. These two axial conductor segments 8b are each configured as outer walls of individual closed heatpipes. The electrical and thermal contacting of these heat pipes can be similar to in 6 shown to be formed in different axial regions of the stator. In contrast to the previous example, however, these two heatpipes are not designed as rectangular flat conductors, but as round waveguides. Again, the outer walls of the two heat pipes are optionally electrically isolated from the environment, so for example, a short circuit with the material of the laminated stator core 5 and / or the material of the permanent magnet 71 is advantageously avoided.

Die benachbart zu dem Permanentmagneten 71 angeordneten axialen Leitersegmente 8 können dazu genutzt werden, durch axial gleichorientierten Stromfluss in diesen Leitersegmenten den durch den Permanentmagneten 71 gebildeten magnetischen Fluss zu beeinflussen. Dadurch kann beispielsweise der magnetische Streufluss außerhalb des Statorjochs entweder abgeschwächt oder verstärkt werden. Durch die Ausgestaltung dieser axialen Leitersegmente 8 als Außenwände von gekapselten Heatpipes 31 wird zusätzlich erreicht, dass auf vergleichsweise einfache und effiziente Art und Weise Wärme aus dem Bereich des Statorjochs abgeführt werden kann.The adjacent to the permanent magnet 71 arranged axial conductor segments 8th can be used to, by axially equal-oriented current flow in these conductor segments through the permanent magnet 71 influence formed magnetic flux. As a result, for example, the magnetic leakage flux outside the stator yoke can either be attenuated or amplified. Due to the configuration of these axial conductor segments 8th as outer walls of encapsulated heatpipes 31 In addition, it is achieved that heat can be removed from the area of the stator yoke in a comparatively simple and efficient manner.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

elektrische Maschineelectric machine

33

Statorstator

44

Statorwicklungstator

4a4a

Wickelköpfewinding heads

55

Statorblechpaketstator lamination

66

Luftspaltair gap

77

Rotorrotor

88th

axiale Leitersegmenteaxial conductor segments

8a8a

erste axiale Leitersegmentefirst axial conductor segments

8b8b

zweite axiale Leitersegmentesecond axial conductor segments

99

Rotorwellerotor shaft

1010

Lagercamp

1111

Maschinengehäusemachine housing

1313

Kühlkörperheatsink

1414

zweite Kühlmittelkammersecond coolant chamber

1515

erster elektrischer Kontaktbereichfirst electrical contact area

1616

axial innenliegender Bereichaxially inside area

1717

zweiter elektrischer Kontaktbereichsecond electrical contact area

1818

thermischer Kontaktbereichthermal contact area

2121

Nutengroove

2323

Hohlraumcavity

3131

HeatpipeHeatpipe

3232

Wärmeflussheat flow

3333

rohrförmige Außenwandtubular outer wall

3434

Arbeitsmediumworking medium

3535

Verdampferbereichevaporator region

3636

KondensorbereichKondensorbereich

3737

Richtung des DampftransportsDirection of steam transport

3838

Richtung des FlüssigkeitstransportsDirection of liquid transport

3939

kapillar wirkendes Elementcapillary acting element

4040

isolierende Umhüllunginsulating cladding

4141

Kupferrohrcopper pipe

4242

Nickelschichtnickel layer

5151

NutwandisolationNutwandisolation

6161

erstes Kontaktstückfirst contact piece

6262

zweites Kontaktstücksecond contact piece

7171

Permanentmagnetpermanent magnet

AA

zentrale Achsecentral axis

rr

radiale Richtungradial direction

Claims (15)

Stator (3) für eine elektrische Maschine (1) mit einer zentralen Achse (A), umfassend - wenigstens zwei axiale Leitersegmente (8), wobei diese axialen Leitersegmente (8) jeweils durch eine rohrförmige Außenwand (33) einer Heatpipe (31) gebildet sind.Stator (3) for an electric machine (1) having a central axis (A), comprising - At least two axial conductor segments (8), said axial conductor segments (8) are each formed by a tubular outer wall (33) of a heat pipe (31). Stator (3) nach Anspruch 1, bei welchem das Material der rohrförmigen Außenwände (33) Kupfer umfasst. Stator (3) to Claim 1 in which the material of the outer tubular walls (33) comprises copper. Stator (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem jede der Heatpipes (31) zusätzlich eine elektrisch isolierende Umhüllung (40) der rohrförmigen Außenwand (33) aufweist.Stator (3) after one of Claims 1 or 2 in which each of the heatpipes (31) additionally has an electrically insulating sheathing (40) of the tubular outer wall (33). Stator (3) nach Anspruch 3, bei welchem die elektrisch isolierende Umhüllung (40) durch eine Keramikbeschichtung gebildet ist.Stator (3) to Claim 3 in which the electrically insulating sheath (40) is formed by a ceramic coating. Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem jede der Heatpipes (31) wenigstens einen elektrischen Kontaktbereich (15,17) zur elektrischen Kontaktierung der rohrförmigen Außenwand (33) aufweist.Stator (3) according to one of the preceding claims, in which each of the heatpipes (31) has at least one electrical contact region (15, 17) for electrical contacting of the tubular outer wall (33). Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher zusätzlich einen Kühlkörper (13) aufweist, und wobei jede der Heatpipes (31) einen thermischen Kontaktbereich (18) aufweist, bei welcher die rohrförmige Außenwand (33) thermisch mit dem Kühlkörper (13) verbunden ist.Stator (3) according to one of the preceding claims, which additionally has a heat sink (13), and wherein each of the heat pipes (31) has a thermal contact region (18), in which the tubular outer wall (33) is thermally connected to the heat sink (13). connected is. Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher ein Statorjoch (5) aus einem weichmagnetischen Material aufweist, in welches die wenigstens zwei axialen Leitersegmente (8) eingebettet sind.Stator (3) according to one of the preceding claims, which comprises a stator yoke (5) of a soft magnetic material, in which the at least two axial conductor segments (8) are embedded. Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die rohrförmigen Außenwände (33) jeweils einen im Wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.Stator (3) according to one of the preceding claims, in which the tubular outer walls (33) each have a substantially rectangular cross-section. Stator (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die rohrförmigen Außenwände (33) jeweils eine runde Querschnittsform aufweisenStator (3) after one of Claims 1 to 7 in which the tubular outer walls (33) each have a round cross-sectional shape Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die wenigstens zwei axialen Leitersegmente (8) Teil einer mehrphasigen Statorwicklung (4) sind.A stator (3) according to any one of the preceding claims, wherein the at least two axial conductor segments (8) are part of a polyphase stator winding (4). Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher ein Statorjoch (5) mit einer Mehrzahl von Nuten (21) aufweist, wobei die axialen Leitersegmente (8) jeweils in den Nuten (21) des Statorjochs (5) eingebettet sind.A stator (3) according to any one of the preceding claims, comprising a stator yoke (5) having a plurality of slots (21), the axial conductor segments (8) being respectively embedded in the slots (21) of the stator yoke (5). Stator (3) nach Anspruch 11, bei welchem jede der Nuten (21) eine innenliegende Nutwandisolation (51) aufweist, durch welche die axialen Leitersegmente (8) elektrisch gegen das Material des Statorjochs (5) isoliert sind.Stator (3) to Claim 11 in which each of the grooves (21) has internal groove wall insulation (51) by which the axial conductor segments (8) are electrically insulated from the material of the stator yoke (5). Stator (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher als Stator (3) für eine flussschaltende Permanentmagnet-Maschine ausgebildet und welcher wenigstens einen Permanentmagneten (71) aufweist.Stator (3) according to one of the preceding claims, which is designed as a stator (3) for a flux-switching permanent magnet machine and which has at least one permanent magnet (71). Stator (3) nach Anspruch 13, welcher wenigstens eine Flussänderungs-Vorrichtung aufweist, welche die wenigstens zwei axialen Leitersegmente (8) umfasst.Stator (3) to Claim 13 comprising at least one flux change device comprising the at least two axial conductor segments (8). Elektrische Maschine (1) mit einem Stator (3) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.Electric machine (1) with a stator (3) according to one of the preceding claims.

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