Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine umfassend einen relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle mit zumindest einem auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten Rotorkörper aufweist, wobei der Stator einen Statorkörper mit einer ersten Statorwicklung aufweist, wobei die erste Statorwicklung innerhalb eines ersten Hydraulikraums angeordnet ist, innerhalb dessen die erste Statorwicklung von einem Hydraulikfluid zumindest abschnittsweise kontaktierbar ist.

Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.

Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011 , Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2- Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibbarer Antriebsstrang bezeichnet.

Neben den rein elektrisch betriebenen Antriebssträngen sind auch hybride Antriebs stränge bekannt. Derartige Antriebsstränge eines Hybridfahrzeuges umfassen üblicherweise eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor und ermöglichen - beispielsweise in Ballungsgebieten - eine rein elektrische Betriebsweise bei gleichzeitiger ausreichender Reichweite und Verfügbarkeit gerade bei Überlandfahrten. Zudem besteht die Möglichkeit, in bestimmten Betriebssituationen gleichzeitig durch die Brennkraftmaschine und den Elektromotor anzutreiben.

Bei der Entwicklung der für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten zu steigern, so dass der hierzu notwendigen Kühlung der elektrischen Maschinen wachsende Bedeutung zukommt. Aufgrund der notwenigen Kühlleistungen haben sich in den meisten Konzepten Hydraulikflüssigkeiten, wie Kühlöle, zum Abtransport von Wärme aus den thermisch beaufschlagten Bereichen einer elektrischen Maschine durchgesetzt.

Die Mantelkühlung sowie die Wickelkopfkühlung sind beispielsweise aus dem Stand der Technik für die Realisierung einer Kühlung von elektrischen Maschinen mittels Hydraulikflüssigkeiten bekannt. Während die Mantelkühlung die entstehende Wärme an der äußeren Oberfläche des Statorblechpakets in einen Kühlkreislauf überträgt, erfolgt bei der Wickelkopfkühlung der Wärmeübergang direkt an den Leitern außerhalb des Statorblechpakets im Bereich der Wickelköpfe in das Fluid.

Weitere Verbesserungen bieten getrennt ausgeführte Kühlkanäle, welche sowohl in das Blechpaket des Stators (siehe z. B. EP3157138 A1) als auch in die Nut zusätzlich zu den Leitern eingebracht werden (siehe z. B. Markus Schiefer:

Indirekte Wicklungskühlung von hochausgenutzten permanenterregten Synchronmaschinen mit Zahnspulenwicklung, Dissertation, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017).

Es sind auch Konzepte bekannt, bei denen die Wicklungen direkt mit Hydraulikflüssigkeit umströmt werden, um die Leistungsdichte zu erhöhen. Eine verbesserte Kühlung mit direktem Kontakt von Hydraulikflüssigkeit und Leiter in der Nut ist bereits grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise DE102015013018 A1 eine Lösung für elektrische Maschinen mit Einzelzahnwicklung, wobei das Fluid direkt die Wicklungen, welche um die Zähne gewickelt sind, umströmt. Zur definierten Kühlmittelführung kann es bei derartigen elektrischen Maschinen erforderlich sein, dass der elektrische Leiter einer Wicklung und der Kühlmittelstrom getrennt geführt werden müssen, so dass für die Anwendung kein relevanter Kreuzfluss bzw. Druckverlust über der Trennung vorliegt bzw. hervorgerufen wird.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Maschine bereitzustellen, die eine hohe Leistungsdichte durch eine optimierte Kühlung und optimierte elektromagnetische Ausgestaltung sowie eine sichere elektrische wie hydraulische Führung aufweist. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, dass die elektrische Maschine kostengünstig herstellbar sowie montagefreundlich ausgeführt ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine umfassend einen relativ zu einem Stator drehbar gelagerten Rotor, wobei der Rotor eine Rotorwelle mit zumindest einem auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten Rotorkörper aufweist, wobei der Stator einen Statorkörper mit einer ersten Statorwicklung aufweist, wobei die erste Statorwicklung innerhalb eines ersten Hydraulikraums angeordnet ist, innerhalb dessen die erste Statorwicklung von einem Hydraulikfluid zumindest abschnittsweise kontaktierbar ist, wobei wenigstens ein elektrischer Leiter der ersten Statorwicklung in axialer Richtung aus dem ersten Statorkörper austritt und eine Trennwand durchgreift, wobei in der Trennwand ein Durchführungselement angeordnet ist, dass von dem wenigstens einen elektrischen Leiter derart durchgriffen wird, dass eine hydraulische Barriere zwischen dem Hydraulikfluid auf der dem Statorkörper zugewandten Seite der Trennwand und dem Hydraulikfluid auf der dem Statorkörper abgewandten Seite der Trennwand ausgebildet ist.

Vorzugsweise weist das Hydraulikfluid auf der dem Statorkörper zugewandten Seite der Trennwand ein erstes Temperaturniveau T1 und auf der dem Statorkörper abgewandten Seite der Trennwand ein zweites Temperaturniveau T2 auf, wobei vorzugsweise das erste Temperaturniveau T1 verschieden von dem zweiten Temperaturniveau T2 ist.

Das Durchführungselement sorgt somit insbesondere dafür, dass bei getrennter Führung von elektrischem Leiter und Hydraulikfluid ein elektrischer Leiter in diesem positioniert ist, die Anforderungen an die elektrische Isolation hinsichtlich Luft- und Kriechstrecken erfüllt werden und gleichzeitig der verbleibende Strömungsquerschnitt so eingeengt oder abgedichtet wird, dass eine hydraulische Barriere ausgebildet ist, welche einen für die Anwendung erforderlichen bzw. zulässigen Kreuzfluss bzw. -ström oder Druckabfall zwischen dem elektrischen Leiter und dem Durchführungselement passieren bzw. auftreten lässt.

Das Durchführungselement ist somit zur unterbrechungsfreien lokalen Aufnahme und Führung mindestens eines elektrischen Leiters und zur lokalen Verengung des Strömungsquerschnitts des Kühlkreislaufs zu einer hydraulischen Barriere ausgebildet. Dabei kann das Durchführungselement einzelne Leiter oder auch mehrere elektrische Leiter einzeln oder gesammelt aufnehmen.

Das Durchführungselement versperrt den Strömungsquerschnitt unter Ausbildung einer hydraulischen Barriere. Die hydraulische Barriere kann hierbei vollständig abdichtend ausgebildet sein oder aber auch einen für die Anwendung zulässigen Kreuzstrom an Hydraulikfluid durch die hydraulische Barriere zulassen. Dabei kann bevorzugt der Kreuzstrom auch soweit abgesperrt sein, dass dieser für die Anwendung nur einen unbedeutenden Druckabfall im hydraulischen System zufolge hat. Die Einstellung des Kreuzstroms kann dabei beispielsweise über einen definierten umlaufenden Spalt zwischen Durchführungselement und jedem elektrischen Leiter mittels einer Verpressung zwischen Dichtelement und elektrischem Leiter oder durch zusätzliche Dichtelemente und Dichtmittel erfolgen. Dazu kann das Dichtelement aus einem für den Anwendungsfall geeigneten Werkstoff, beispielsweise einem Elastomer, technischen Kunststoff oder aus einer technischen Keramik ausgeführt sein. Über den Werkstoff kann darüber hinaus in bevorzugter Weise sichergestellt werden, dass die Luft- und Kriechstrecken vergrößert bzw. eingehalten werden. Über die zusätzlichen Dichtmittel oder Dichtelemente kann dabei insbesondere die Dichtwirkung und damit der Kreuzstrom über das Durchführungselement verringert oder eingestellt werden.

Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Die erfindungsgemäße elektrische Maschine kann als Axialflussmaschine oder Radialflussmaschine ausgebildet sein.

Der Stator der elektrischen Maschine kann insbesondere als Stator für eine Radialflussmaschine ausgebildet sein. Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht bevorzugt aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt können in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnete Nuten und/oder Kanäle eingelassen sein, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. Der für eine Radialflussmaschine ausgebildete Stator kann als Stator für einen Innenläufer oder Außenläufer ausgebildet sein. Bei einem Innenläufer erstrecken sich beispielsweise die Statorzähne radial nach innen, während sie sich bei einem Außenläufer radial nach außen erstrecken.

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine ist insbesondere für die Verwendung innerhalb eines Antriebsstrangs eines hybrid- oder vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen. Insbesondere ist die elektrische Maschine so dimensioniert, dass Fahrzeuggeschwindigkeiten größer als 50 km/h, vorzugsweise größer als 80 km/h und insbesondere größer als 100 km/h erreicht werden können. Besonders bevorzugt weist die elektrische Maschine eine Leistung größer als 30 kW, vorzugsweise größer als 50 kW und insbesondere größer als 70 kW auf. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass die elektrische Maschine Drehzahlen größer als 5.000 U/min bzw. 1/min, besonders bevorzugt größer als 10.000 U/min, ganz besonders bevorzugt größer als 12.500 U/min bereitstellt.

Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als seine Erstreckung senkrecht zur Längserstreckung. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnittsformen, da sich mit diesen hohe Packungs und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes imprägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, ein aushärtbares Polymer oder eine Lackschicht ohne ein Glimmerpapier zu verwenden, um eine Statorwicklung zu isolieren.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine als Axialflussmaschine ausgebildet ist, umfassend den relativ zu dem Stator drehbar in einem Trockenraum gelagerten Rotor, wobei der Rotor die Rotorwelle mit zumindest dem ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten Rotorkörper aufweist, wobei der Stator den ersten ringscheibenförmigen Statorkörper und den zweiten ringscheibenförmigen Statorkörper umfasst, welche koaxial zueinander und zu der Rotorwelle angeordnet und axial unter Zwischenanordnung des Rotors voneinander beabstandet sind. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass die elektrische Maschine so axial sehr kompakt bauend ausgebildet werden kann.

Der magnetische Fluss in einer derartigen elektrischen Axialflussmaschine (AFM), wie beispielsweise einer als Axialflussmaschine ausgebildeten elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, ist im Luftspalt zwischen Stator und Rotor axial zu einer Rotationsrichtung des Rotors der Axialflussmaschine gerichtet. Es existieren unterschiedliche Typen von Axialflussmaschinen. Ein bekannter Typ ist eine sogenannte I-Anordnung, bei der der Rotor axial neben einem Stator oder zwischen zwei Statoren angeordnet ist. Ein anderer bekannter Typ ist eine sogenannte H-Anordnung, bei der zwei Rotoren auf gegenüberliegenden axialen Seiten eines Stators angeordnet sind. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist eine I-Anordnung bevorzugt.

Es ist ferner zu bevorzugen, dass die Wicklungsenden der Axialflussmaschine in der Art verlaufen, dass im Zusammenbau die Wicklungsenden parallel bzw. annähernd parallel zur Maschinenhauptachse orientiert sind. Die Wicklungsenden werden bei der Montage in bevorzugter Weise durch dafür vorgesehene und entsprechend ausgebildete lokale Freimachungen der Axialflussmaschine zu einer der Stirnseiten der Axialflussmaschine geführt und nach dem entsprechenden axialen Zusammenschieben der entsprechenden Maschinenteile geeignet elektrisch und mechanisch verbunden. Die so verbundenen Wicklungsenden der Statoren werden in besonders bevorzugter Weise stirnseitig über Verbindungsleiter zu den axial positionierten Phasenanschlüssen geführt. Diese Verbindungsleiter können durch Wicklungsenden nahtlos an die Wicklung anschließen oder an die Wicklung geeignet elektrisch und mechanisch angeschlossen sein. Der Sternpunkt bzw. die Sternpunkte der Maschine werden bevorzugt dabei nicht bis zum Phasenanschluss ausgeführt.

Die elektrische Maschine kann bevorzugt auch ein hydraulisches Verbindungselement umfassen, welches den ersten Hydraulikraum hydraulisch mit dem zweiten Hydraulikraum verbindet, wobei innerhalb des hydraulischen Verbindungselements wenigstens ein elektrischer Leiter der ersten Statorwicklung und/oder der zweiten Statorwicklung angeordnet ist. Das hydraulische Verbindungselement kann eine beliebige geschlossene Querschnittsgeometrie aufweisen und beispielsweise als ein Rohr oder ein Schlauch zur Überbrückung von einer oder mehreren Trennfugen zwischen einem ersten Hydraulikraum eines ersten Statorkörpers und eines zweiten Hydraulikraums eines zweiten Statorkörpers ausgebildet sein. Dieses hydraulische Verbindungselement sorgt ferner dafür, dass der elektrische Leiter einer Statorwicklung in diesem geführt und gleichzeitig vom Kühlmittel umspült wird. Dabei kann durch eine geeignete Auswahl des Werkstoffs des hydraulischen Verbindungselements und einer entsprechenden Wandstärke gleichzeitig eine elektrische Isolationswirkung gegenüber elektrisch leitenden Gehäuseteilen erzielt werden. Das hydraulische Verbindungselement kann bevorzugt in vorliegenden Durchbrüchen eingesteckt bzw. eingelegt sein. Darüber hinaus können mit dem hydraulischen Verbindungselement Luft- und Kriechstrecken innerhalb der elektrischen Maschine angepasst werden.

Die Dichtwirkung des hydraulischen Verbindungselements zu angrenzenden Gehäuseteilen kann dabei beispielsweise durch einen definierten Spalt zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse durch Verpressung des hydraulischen Verbindungselements im Dichtbereich mit angrenzenden Gehäuseteilen oder über ein gesondertes Dichtelement oder einen Dichtstoff erzielt werden. Das Dichtelement kann dabei vorzugsweise auch in das hydraulische Verbindungselement zur abgedichteten und elektrisch isolierten Durchführung integriert sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Hydraulikraum zumindest abschnittsweise von einem begrenzenden ersten Gehäusebauteil umfasst ist, welches eine Mehrzahl von umfänglich verteilten Öffnungen zur Durchführung der zweiten Wicklungsenden aufweist.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die ersten Wicklungsenden auf einer Kreisbahn mit einem ersten Durchmesser angeordnet sind und die zweiten Wicklungsenden auf einer Kreisbahn mit einem zweiten Durchmesser angeordnet sind, wobei der erste Durchmesser von dem zweiten Durchmesser verschieden ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass die Wicklungsenden sich nicht unbeabsichtigt kontaktieren.

Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die ersten Wicklungsenden und die zweiten Wicklungsenden zur gleichen axialen Stirnseite der Axialflussmaschine hin orientiert sind. Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die ersten Wicklungsenden und die zweiten Wicklungsenden an der gleichen axialen Stirnseite der Axialflussmaschine verschaltet sind, wodurch der Montageaufwand weiter reduziert werden kann.

Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die erste Statorwicklung und die zweite Statorwicklung jeweils mindestens dreiphasig mit einer Sternpunktverschaltung konfiguriert sind.

Zur Bereitstellung einer elektrischen Kontaktierung zwischen einem Nassraum und einem Trockenraum der elektrischen Maschine kann insbesondere bevorzugt wenigstens ein elektrischen Anschlusselement vorgesehen sein. Hierzu besitzt das elektrische Anschlusselement einen Kontaktierungskörper, welcher mittels einer Presspassung in einer Aufnahmehülse fixiert ist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, einen in die Aufnahmehülse eingepressten Bolzen oder eine Gewindebuchse als Kontaktierungskörper zu verwenden, deren Hauptfunktion die Abstützung der Klemmkräfte beispielsweise über den tragenden Querschnitt und einen Hinterschnitt ist. Der Werkstoff des Bolzens bzw. der Gewindebuchse besitzt in vorteilhafter Weise eine höhere mechanische Belastbarkeit (Fließgrenze) als der Werkstoff der Aufnahmehülse. Die Aufnahmehülse ihrerseits weist bevorzugt eine höhere spezifische elektrische Leitfähigkeit verglichen mit dem Kontaktierungskörper auf. Dafür ist der Werkstoff der Aufnahmehülse weicher und hat demnach eine geringere mechanische Belastbarkeit (Fließgrenze) als der Werkstoff des Kontaktierungskörpers.

Der als Bolzen oder Gewindebuchse ausgebildete Kontaktierungskörper wird in bevorzugter Weise so in das Gehäusebauteil eingepresst, dass der weichere Werkstoff elastisch und plastisch umgeformt wird, so dass die Dichtwirkung ausreicht, um die beiden Räume beidseits des Gehäusebauteils gegeneinander bzw. einen Raum gegen die Umwelt abzudichten. Dafür ist insbesondere bevorzugt am Kontaktierungskörper, beispielsweise am Bolzen bzw. der Gewindebuchse, eine Querschnittsaufweitung vorgesehen, welche für die Umformung des weicheren Werkstoffs ausgelegt ist. Der elastische Anteil der Umformung sorgt dabei für die Aufrechterhaltung der Anpressung und der plastische Anteil der Umformung zur Verlängerung der Dichtstrecken im dafür vorgesehenen Bereich. Überschüssiges Material des Gegenstücks wird dabei in einem dafür vorgesehenen Bereich aufgenommen. Gleichzeitig entsteht durch die Querschnittsaufweitung des Kontaktierungskörpers, beispielsweise des Bolzens bzw. der Gewindebuchse, eine Hinterschneidung, die dem Auszug der Aufnahmehülse entgegenwirkt. Der Raum zur Aufnahme des überschüssigen Materials beim Einpressvorgang kann in zu bevorzugender Weise ebenfalls mit zusätzlichen Dichtmitteln oder Dichtelementen bestückt werden und so die Dichtwirkung weiter steigern.

Die Aufnahmehülse mit dem eingepressten Kontaktierungskörper, beispielsweise dem Bolzen bzw. der Gewindebuchse, wird besonders bevorzugt elektrisch isoliert im Gehäusebauteil angebracht. Dafür kann beispielsweise entweder das Gehäusebauteil aus einem elektrisch schlecht leitenden Werkstoff bzw. einem Isolationsstoff gefertigt oder in einen elektrisch nichtleitenden Adapter eingesetzt sein, der die elektrische Isolationswirkung zwischen dem Gehäusebauteil und dem Zusammenbau aus Kontaktierungskörper und Aufnahmehülse realisiert. Die Dichtwirkung kann beispielsweise über Dichtelemente zwischen der Aufnahmehülse und dem angrenzenden Gehäusebauteil oder Adapter erzielt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl an elektrischen Leitern das Durchführungselement durchgreift.

Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die hydraulische Barriere als Dichtung ausgeführt ist. Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die hydraulische Barriere als Drossel ausgeführt ist, welche einen Spalt mit dem elektrischen Leiter aufweist, so dass ein vordefinierter Kreuzstrom an Hydraulikfluid einstellbar ist.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass für jeden elektrischen Leiter jeweils eine hydraulische Barriere in dem Durchführungselement vorgesehen ist, wodurch die Dichtwirkung weiter optimiert werden kann. Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Durchführungselement aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, geformt ist.

In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Durchführungselement mittels einer Presspassung in der Trennwand gehalten ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Durchführungselement mit einem Formschlussmittel versehen sein, das mit einem korrespondierenden Formschlussmittel an der Trennwand eine formschlüssige Fixierung des Durchführungselements an der Trennwand bereitstellt. Die Formschlussmittel können beispielsweise eine Schnapp-Verbindung, eine Schnapp- Rast-Verbindung oder dergleichen ausbilden. Flierzu kann beispielsweise das Durchführungselement einen Hinterschnitt aufweisen, welcher mit einer entsprechend korrespondierenden Trennwand einen Formschluss bewirkt. Grundsätzlich wäre es in diesem Zusammenhang auch denkbar, dass das Durchführungselement spielbehaftet in der Trennwand angeordnet ist.

Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Durchführungselement stopfenartig ausgebildet ist, mit einem umlaufenden Kragen, welcher an der Trennwand anliegt, so dass eine definierte Lage des Durchführungselements gegenüber der Trennwand definierbar ist.

Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Trennwand den Boden eines Leiterkanals bildet, in dem die Leiter in Umfangsrichtung geführt und von dem Hydraulikfluid überströmt sind.

Schließlich kann die Erfindung auch in vorteilhafter weise dahingehend ausgeführt sein, dass die elektrische Maschine als Axialflussmaschine ausgebildet ist, mit dem relativ zum Stator drehbar in einem Trockenraum gelagerten Rotor, wobei der Rotor die Rotorwelle mit zumindest einem ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle dreh- und verschiebefest angeordneten Rotorkörper aufweist, und der Stator einen ersten ringscheibenförmigen Statorkörper und einen zweiten ringscheibenförmigen Statorkörper umfasst, welche koaxial zueinander und zu der Rotorwelle angeordnet und axial unter Zwischenanordnung des Rotors voneinander beabstandet sind, und der erste Statorkörper eine erste Statorwicklung und der zweite Statorkörper eine zweite Statorwicklung aufweist, wobei die erste Statorwicklung innerhalb eines ersten Hydraulikraums und die zweite Statorwicklung innerhalb eines zweiten Hydraulikraums angeordnet ist, innerhalb derer die jeweiligen Statorwicklungen jeweils von einem Hydraulikfluid zumindest abschnittsweise kontaktierbar sind.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.

Es zeigen:

Figur 1 eine elektrische Axialflussmaschine in einer schematischen Axialschnittansicht,

Figur 2 eine Detailansicht des Durchführungselements in einer schematischen Schnittdarstellung,

Figur 3 eine elektrische Axialflussmaschine in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,

Figur 4 eine Frontalansicht auf eine Stirnseite eines Statorkörpers, und

Figur 5 ein Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine in schematischen Blockschaltdarstellungen.

Die Figur 1 zeigt eine elektrische Axialflussmaschine 1 für einen elektrisch betriebenen Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs 11 , wie es exemplarisch in der Figur 3 gezeigt ist. In der oberen Darstellung der Figur 3 ist der Antriebsstrang 10 eines hybrid angetriebenen und in der unteren Darstellung eines vollelektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs 11 mit jeweils einer elektrischen Maschine 1 gezeigt. Die elektrische Maschine 1 umfasst einen relativ zu einem Stator 2 drehbar gelagerten Rotor 3, wobei der Rotor 3 eine Rotorwelle 30 mit zumindest einem auf der Rotorwelle 30 dreh- und verschiebefest angeordneten Rotorkörper 31 aufweist. Der Stator 2 besitzt einen Statorkörper 21 mit einer ersten Statorwicklung 41 , wobei die erste Statorwicklung 41 innerhalb eines ersten Hydraulikraums 51 angeordnet ist, innerhalb dessen die erste Statorwicklung 41 von einem Hydraulikfluid 5 zumindest abschnittsweise kontaktierbar ist.

Die elektrische Maschine ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Axialflussmaschine 1 ausgebildet, mit dem relativ zum Stator 3 drehbar in einem Trockenraum 32 gelagerten Rotor 2, wobei der Rotor 3 die Rotorwelle 30 mit zumindest einem ersten scheibenförmig ausgebildeten, auf der Rotorwelle 30 dreh- und verschiebefest angeordneten Rotorkörper 31 aufweist, und der Stator 2 einen ersten ringscheibenförmigen Statorkörper 21 und einen zweiten ringscheibenförmigen Statorkörper 22 umfasst, welche koaxial zueinander und zu der Rotorwelle 30 angeordnet und axial unter Zwischenanordnung des Rotors 3 voneinander beabstandet sind.

Der erste Statorkörper 21 besitzt eine erste Statorwicklung 41 und der zweite Statorkörper 22 besitzt eine zweite Statorwicklung 42, wobei die erste Statorwicklung 41 innerhalb eines ersten Hydraulikraums 51 und die zweite Statorwicklung 42 innerhalb eines zweiten Hydraulikraums 52 angeordnet ist, innerhalb derer die jeweiligen Statorwicklungen 41 ,42 jeweils von einem Hydraulikfluid 5 zumindest abschnittsweise kontaktierbar sind.

Die erste Statorwicklung 41 weist aus dem ersten Statorkörper 21 austretende erste Wicklungsenden 43 auf, welche sich radial oberhalb des Statorkörpers 21 in axialer Richtung erstrecken. Die zweite Statorwicklung 42 besitzt aus dem zweiten Statorkörper 22 austretende zweite Wicklungsenden 44, welche sich radial oberhalb des ersten Statorkörpers 21 und des zweiten Statorkörpers 22 in axialer Richtung erstrecken. Aus der Zusammenschau von Figur 1 mit der Figur 2 ist ferner ersichtlich, dass der erste Hydraulikraum 51 zumindest abschnittsweise von einem begrenzenden ersten Gehäusebauteil 91 umfasst ist, welches eine Mehrzahl von umfänglich verteilten Öffnungen 13,14 zur Durchführung der zweiten Wicklungsenden 44 aufweist.

Die ersten Wicklungsenden 43 sind auf einer Kreisbahn mit einem ersten Durchmesser und die zweiten Wicklungsenden 44 auf einer Kreisbahn mit einem zweiten Durchmesser angeordnet, wobei der erste Durchmesser von dem zweiten Durchmesser verschieden ist.

Die ersten Wicklungsenden 43 und die zweiten Wicklungsenden 44 sind zur gleichen axialen Stirnseite der Axialflussmaschine 1 hin orientiert und an der gleichen axialen Stirnseite der Axialflussmaschine 1 verschaltet. Die erste Statorwicklung 41 und die zweite Statorwicklung 42 sind jeweils mindestens dreiphasig mit einer Sternpunktverschaltung konfiguriert.

Die elektrische Maschine 1 weist ferner eine Mehrzahl von hydraulischen Verbindungselementen 6 auf, welches den ersten Hydraulikraum 51 hydraulisch mit dem zweiten Hydraulikraum 52 verbinden. Innerhalb der hydraulischen Verbindungselemente 6 ist jeweils wenigstens ein elektrischer Leiter 7 der zweiten Statorwicklung 42 angeordnet. Die Mehrzahl von im Wesentlichen identisch ausgeführten hydraulischen Verbindungselementen 6 ist umfänglich verteilt zwischen dem ersten Hydraulikraum 51 und dem zweiten Hydraulikraum 52 angeordnet.

Das hydraulische Verbindungselement 6 ist aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material gebildet und weist eine im Wesentlichen zylinderringartige Raumform auf.

In der gezeigten Ausführungsform sind die hydraulischen Verbindungselemente 6 radial oberhalb des ersten Statorkörpers 21 und des zweiten Statorkörpers 22 positioniert.

In der Figur 1 ist ferner gezeigt, dass ein hydraulisches Verbindungselement 6 jeweils eine erste Dichtung 81 aufweist, die den ersten Hydraulikraum 51 gegenüber dem Trockenraum 32 des Rotors 2 abdichtet und das hydraulische Verbindungselement 6 eine zweite Dichtung 82 aufweist, die den zweiten Hydraulikraum 52 gegenüber dem Trockenraum 32 des Rotors 2 abdichtet. Die erste Dichtung 81 und die zweite Dichtung 82 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Dichtringe ausgeführt.

Die hydraulischen Verbindungselemente 6 sind jeweils mittels einer Presspassung mit einem den ersten Hydraulikraum 51 zumindest abschnittsweise begrenzenden ersten Gehäusebauteil 91 und mit einem den zweiten Hydraulikraum 52 zumindest abschnittsweise begrenzenden zweiten Gehäusebauteil 92 verbunden.

In dem ersten Gehäusebauteil 91 ist ein elektrisches Anschlusselement 70 angeordnet, das einen elektrischen Kontaktierungskörper 71 aufweist, welcher sich durch das Gehäusebauteil 91 derart erstreckt, dass ein erster zylinderförmiger Abschnitt 72 des Kontaktierungskörpers 71 in den ersten Hydraulikraum 51 hineinragt und ein zweiter zylinderförmiger Abschnitt 77 des Kontaktierungskörpers 71 von der dem ersten Hydraulikraum 51 abgewandten Seite des ersten Gehäusebauteils 91 kontaktierbar ist. Der Kontaktierungskörper 71 ist mittels einer umfänglich geschlossenen Presspassung in einer Aufnahmehülse 73 fixiert, welche ihrerseits mittels einer Presspassung in dem ersten Gehäusebauteil 91 aufgenommen ist. Der erste Abschnitt 72 des Kontaktierungskörpers 71 ist als Bolzen, insbesondere Gewindebolzen, ausgeformt. Alternativ wäre es auch möglich, dass der erste Abschnitt 72 des Kontaktierungskörpers 71 als Buchse, insbesondere als Gewindebuchse, ausgeführt ist. Der Kontaktierungskörper 71 verläuft in seiner Längserstreckung achsparallel zur Rotationsachse des Rotors 30.

Das elektrische Anschlusselement 70 ist in Richtung des ersten bzw. zweiten Hydraulikraums 51 ,52 mit einem oder mehreren der elektrischen Leitern 7 der Statorwicklungen 41 ,42 verbunden. Insbesondere können an einem elektrischen Anschlusselement 70 elektrische Leiter 7 einer gleichen Phase angeschlossen sein. Dies ist in dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall. Die der gleichen Phase zugeordneten ersten Wicklungsenden 43 der ersten Statorwicklung 41 und die zweiten Wicklungsenden 42 der zweiten Statorwicklung 42 sind an dem Kontaktierungskörper 71 des elektrischen Anschlusselements 70 elektrisch wie auch mechanisch angebunden. Der Anschluss eines elektrischen Leiters an den ersten Abschnitt 72 des Kontaktierungskörpers 71 kann beispielsweise durch Verlöten oder Verschweißen erfolgen oder aber auch mittels einer lösbaren Verbindung wie mit einer Spannschelle.

Wie aus der Figur 2 ersichtlich ist, tritt wenigstens ein elektrischer Leiter 11 der ersten Statorwicklung 41 in axialer Richtung aus dem ersten Statorkörper 21 aus und durchgreift eine Trennwand 12, wobei auf der dem Statorkörper 21 zugewandten Seite der Trennwand 12 das Hydraulikfluid 5 ein erstes Temperaturniveau T1 aufweist und auf der dem Statorkörper 21 abgewandten Seite der Trennwand 12 das Hydraulikfluid 5 ein zweites Temperaturniveau T2 aufweist. Vorzugsweise ist das erste Temperaturniveau T1 verschieden von dem zweiten Temperaturniveau T2.

In der Trennwand 12 ist ein Durchführungselement 13 angeordnet, dass von dem elektrischen Leiter 11 derart durchgriffen wird, dass eine hydraulische Barriere 14 zwischen dem Hydraulikfluid 5 auf der dem Statorkörper 21 zugewandten Seite der Trennwand 12 und dem Hydraulikfluid 5 auf der dem Statorkörper 21 abgewandten Seite der Trennwand 12 ausgebildet ist. In der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform ist die hydraulische Barriere 14 als Dichtung ausgeführt, die kontaktierend an dem elektrischen Leiter 11 anliegt. Das Durchführungselement 13 ist aus einem Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, geformt und mittels einer Presspassung in der Trennwand 12 gehalten. Das Durchführungselement 13 ist stopfenartig ausgebildet mit einem umlaufenden Kragen 15, welcher an der Trennwand 12 anliegt.

Wie aus der Figur 4 zu erkennen ist, bildet die Trennwand 12 den Boden eines Leiterkanals 16, in dem die Leiter 11 in Umfangsrichtung geführt und von dem Hydraulikfluid 5 überströmt sind.

Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmale definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.

Bezuqszeichenliste

1 Maschine

2 Stator

3 Rotor

4 Statorwicklung

5 Hydraulikfluid

6 Verbindungselement

7 Leiter

9 Kraftfahrzeug

10 Antriebsstrang

11 Leiter

12 Trennwand

13 Durchführungselement

14 Barriere

15 Kragen

16 Leiterkanals

21 Statorkörper

22 Statorkörper

30 Rotorwelle

31 Rotorkörper

32 Trocken raum

41 Statorwicklung

42 Statorwicklung

43 Wicklungsenden

44 Wicklungsenden

51 Hydraulikraum

52 Hydraulikraum Anschlusselement Kontaktierungskörper Abschnitt Aufnahmehülse Dichtung Dichtung Gehäusebauteil Gehäusebauteil