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WO2019206876A1 - Elektrische maschine und hybridelektrisches luftfahrzeug - Google Patents

Elektrische maschine und hybridelektrisches luftfahrzeug Download PDF

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WO2019206876A1
WO2019206876A1 PCT/EP2019/060321 EP2019060321W WO2019206876A1 WO 2019206876 A1 WO2019206876 A1 WO 2019206876A1 EP 2019060321 W EP2019060321 W EP 2019060321W WO 2019206876 A1 WO2019206876 A1 WO 2019206876A1
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WO
WIPO (PCT)
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electrical machine
turns
machine according
tooth
tooth winding
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2019/060321
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Faaß
Thomas Gleixner
Johannes HEISSENBERGER
Andreas REEH
Guillermo ZSCHAECK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
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Priority to US17/046,298 priority patent/US11594931B2/en
Publication of WO2019206876A1 publication Critical patent/WO2019206876A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to an electric machine and a hybrid electric aircraft.
  • Permanent-magnet synchronous induction machines allow high power and torque densities.
  • Such induction machines have a stator with concentrated windings, which are preferably formed with flat conductors on.
  • the isolation of individual conductors of the turns is kri table, since in bridged turns by induction due to the rotor field high currents can occur, which can lead to star ken temperature increases. Due to these tempera tural increases, the insulation material can be further damaged, so that a total failure of the entire electric Ma machine can result. There is also a high risk of fire, which is not accessible especially in aircraft.
  • each single tooth is designed as a coil, which carries a risk of an electrical short circuit due to the potential differences of adjacent Einzelffywicklungsz. Therefore, a spatial distance of the single-tooth windings often provided who the, with space between the single-tooth windings forharika channels can be used, through which the cooling oil flows.
  • the electric machine according to the invention comprises at least one stator with at least one single-tooth winding carrier, which has at least one spacer which is formed from the state of turns of a single-tooth winding applied to the Einzelierewick single tooth winding from each other.
  • a spacing of turns from one another is understood to mean a spacing of adjacent and / or next turns from one another.
  • At least one spacer is / are preferred for spacing a plurality of, preferably a plurality of, in particular, all Licher, windings formed on the single-tooth winding carrier to parent single-tooth winding from each other.
  • an efficient and effective Saveüh development of the single tooth winding can be achieved by a spatial separation of the individual conductors of a single tooth winding.
  • the Einzellei ter By spacers in the winding heads the Einzellei ter a single-tooth winding are kept at a distance.
  • the spaces between the individual conductors of the single-tooth winding can be used as cooling channels before geous.
  • a functional integration of efficient Miniküh development and higher reliability due to the spatial spacing of the individual turns of the at least one A Zelzahnwicklung the stator realized in the electrical machine according to the invention is inventively avoided by the spacing of the turns. Short circuits between the individual tooth windings can be prevented by the use of insulation terial between adjacent single-tooth windings are avoided.
  • the electrical machine according to the invention preferably comprises at least one single-tooth winding, which is respectively arranged on the at least one single-tooth winding carrier, i. the electric machine comprises the at least one single tooth winding.
  • this is a permanent-magnet rotary field machine.
  • the solution according to the invention enables the use of concentrated windings reliable.
  • the at least one spacer is / are for
  • the electric machine according to the inven tion comprises a stator having a rotation axis and at least two Einzelffywicklungsthese which each transverse to the axis of rotation thereof extend in a radial direction and in which the one or more spacers are formed, the turns in this radial, ie perpendicular to a rotational axis of the rotor oriented to space direction.
  • the at least two single-tooth winding carriers are preferably spaced apart from one another in the circumferential direction by at most 2.5 times the width of individual conductors of the windings and / or of the single tooth winding, preferably by at most 2.25 times the width.
  • the windings are with
  • the single conductor of the turns is the width, i. the largest dimension of the conductor transverse to its direction of conduct to ver.
  • the phrase "spaced by a certain width" means in connection with this development suitably se that the clear width between the single tooth winding carriers without consideration of turns or single-tooth windings itself is the certain width.
  • the inventive electrical Ma machine single-tooth wound insulation which are arranged for Iso lation of the single-tooth windings of each other between the single-tooth winding carriers.
  • the electric machine according to the dung OF INVENTION ⁇ one or more cooling channels each having a cooling ⁇ fluid path, which is formed for the passage of compounds lying between the Win gap.
  • the cooling channels or channels for the formation of synthetic oil are formed from.
  • the hybrid electric aircraft according to the invention has ei ⁇ ne inventive electric machine as described above.
  • the hybrid electric aircraft comprises a cooling circuit, wherein the electric machine has a electrical ⁇ specific machine as in one of the above developments erläu tert comprises one or more cooling ducts and said / the cooling channels is part of the cooling circuit / are.
  • Fig. 1 shows a part of a stator of a known
  • Fig. 2 like the part of the stator. 1 schematically in longitudinal section,
  • Fig. 3 a part of a stator one
  • Fig. 4 like the part of the stator.
  • Fig. 3 schematically in longitudinal section and 5 shows a hybrid electric according to the invention
  • the stator shown in Fig. 1 is a stator 10 of a permanent magnet-excited rotating field machine 20.
  • the stator 10 is adapted to rotate about an axis of rotation, from which a plurality of Einzelffywicklungs39n 40 extend in radial direction 50 aler.
  • the Einzelffywicklungszi 40 carry single-tooth windings 60, which are wound in individual turns 70 around the Einzelffywick development carrier 40.
  • the windings 70 are formed with egg nem flat conductor, which has a height of one millimeter and a width of four millimeters.
  • the flat conductor is arranged such that its height in the radial direction 50 and its width in the circumferential direction, i. in the direction perpendicular to the radial direction 50 and to a direction parallel to the axis of rotation 30 extends.
  • the windings 70 are wound in the radial direction 50 on each other lying around single tooth winding carrier 40.
  • the single-tooth windings 60 ten ten windings 70 and consequently a dimension of about 10 millimeters.
  • the Einzelffywicklungsriad 40 are spaced from each other by about 11.3 millimeters in the circumferential direction, so that between the single-tooth windings in a circumferential direction Rich 3.3 millimeters wide cooling channel 80 is opened, with means of which the single-tooth windings 60 are coolable.
  • the cooling channel 80 is in the operation of the induction machine 20 with syn thetic oil, which forms an electrical insulator, flows through to cool the single-tooth windings 60.
  • the single-tooth windings 60 are electrically insulated from the single-tooth winding carriers 40 by means of a slot insulation 90.
  • the slot insulation 90 is shown in the illustrated embodiment. tion example with a spiritualnisolierstoff, for example, with an aramid laminate formed.
  • the individual turns 70 of the single-tooth windings 60 by means of Windungsiso lierungen 70 are electrically isolated from each other, so that clamping voltage flashovers 100 are avoidable.
  • the stator 10 'shown in Fig. 3 is a stator 10' egg ner inventive permanent-magnet field machine 20 '.
  • the stator 10 ' is also rotatable about an axis of rotation and, like the stator 10 described above, has single tooth winding carrier 40' for single tooth windings 60 '.
  • the Wick ment carrier 40 ' according to the invention, as shown in Fig. 4, a comb 110 with spaced from recesses 120 on.
  • the recesses 120 of the comb 110 are configured to receive windings 70 'of the single-tooth windings 60' and to space them apart.
  • the windings 70 'of the single-tooth windings 60' are gebil det as the windings 70 described above with a flat conductor, which has a height of one millimeter and a width of four millimeters.
  • the flat conductor is also arranged such that its height in radia ler direction 50 and its width in the circumferential direction, i. in the direction perpendicular to the radial direction 50 and a direction parallel to the axis of rotation 30 extends.
  • the turns 70 'of the single-tooth windings 60' are spaced apart by the comb 110 such that the turns 70 'interspaces include a clear width of 0.3 mil limeter.
  • the single-tooth windings 60 ' have a larger extension in the radial direction 50 by a few millimeters due to this additional clearance.
  • the spacing of the turns 70 'of the single tooth windings 60' in the radial direction 50 open the turns 70 'radially intermediate cooling channels 130 through which cooling fluid in the form of synthetic oil, which forms an electrical insulator rule, for cooling the single-tooth windings 60' flows.
  • an insulation 140 may be provided which requires less than 2 millimeters of the space provided between the individual tooth windings 60 '.
  • the insulation 140 is formed as a partition of the same material as the slot insulation 90. The partition he stretches flat and although in the radial direction 50 and in the direction 30 parallel to the axis of rotation. Due to the lower between the single tooth coils 60 'provided intermediate space in the circumferential direction, the single-tooth windings 60' spaced by less than 2.25 times the width of the flat conductor of the turns 70 'from each other.
  • the turns 70 ' are not specifically isolated, but by their spacing vonei each other and the bubble-free flowing through the cooling channels 130 synthetic oil sufficiently electrically isolated. In further, not specifically illustrated embodiments, additional Lich isolation of the windings 70 'may be present.
  • the inventive hybrid-electric aircraft 400 has, as shown in Fig. 5 for driving a propeller 410 and / or an engine (in the drawing is not illustrated sets) an inventive induction machine 20 'with the stator 10' on.

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Abstract

Die elektrische Maschine umfasst mindestens einen Stator (10') mit mindestens einem Einzelzahnwicklungsträger (40'), welcher mindestens einen Abstandshalter (110) aufweist, der zur Abstandshaltung von Windungen (70') einer auf den Einzelzahlwicklungsträger (40') aufgebrachten Einzelzahnwicklung (60') voneinander ausgebildet ist. Das hybridelektrische Luftfahrzeug weist eine solche elektrische Maschine (20') auf.

Description

Beschreibung
Elektrische Maschine und hybridelektrisches Luftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine sowie ein hybridelektrisches Luftfahrzeug.
Permanenterregte synchrone Drehfeldmaschinen erlauben hohe Leistungs- und Drehmomentdichten. Solche Drehfeldmaschinen weisen einen Stator mit konzentrierten Wicklungen, welche vorzugsweise mit Flachleitern gebildet sind, auf. Vorteilhaft können so hohe Nutfüllfaktoren, kurze Wickelköpfe und somit eine hohe Raum- und Gewichtseffizienz erreicht werden.
Allerdings erzeugen konzentrierte Wicklungen eine stufenför mige Feldwelle, was Wirbelstromverluste in Permanentmagneten des Rotors verursacht. Aufgrund der induktiven Kopplung des Rotorfelds in den Stator entstehen nachteilig Leistungsver luste in den Spulen, welche die Leistung der elektrischen Ma schine stark begrenzen. Denn Teilleiter der Spulen dürfen ei ne gewisse Temperatur nicht überschreiten, damit Isolations material der Einzelleiter und Nutisolationen nicht beschädigt werden. Daher müssen Wicklungen sehr effizient gekühlt wer den .
Zudem ist die Isolation von Einzelleitern der Windungen kri tisch, da in überbrückten Windungen durch Induktion infolge des Rotorfelds hohe Ströme entstehen können, welche zu star ken Temperaturanstiegen führen können. Aufgrund dieser Tempe raturanstiege kann das Isolationsmaterial weiter geschädigt werden, sodass ein Totalausfall der gesamten elektrischen Ma schine resultieren kann. Auch besteht ein hohes Brandrisiko, welches insbesondere bei Luftfahrzeugen nicht eingehbar ist.
Bisher werden zu hohe Spulentemperaturen im Normalbetrieb vermieden, indem die Stromdichte begrenzt wird und konvektive Kühlmaßnahmen im Stator vorgesehen werden. Es ist zudem bekannt, die Wicklungen mit Kühlflüssigkeit mit tels sogenannter Direktkühlung zu umströmen. Als Kühlflüssig keit werden elektrisch isolierende synthetische Öle einge setzt, etwa Silikonöle. Silikonöle besitzen jedoch einen Flammpunkt und sind somit potentiell brennbar, was bislang ebenfalls ein Brandrisiko darstellt.
Bei sogenannten Einzelzahnwicklungen ist jeder Einzelzahn als Spule ausgeführt, was aufgrund der Potentialunterschiede nebeneinanderliegender Einzelzahnwicklungsseiten ein Risiko eines elektrischen Kurzschlusses birgt. Daher muss häufig ein räumlicher Abstand der Einzelzahnwicklungen vorgesehen wer den, wobei Raum zwischen den Einzelzahnwicklungen für Kühlka näle genutzt werden kann, durch die das Kühlöl fließt.
Vor diesem Hintergrund des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine mit Einzelzahnwick lungen schaffen, welche eine verbesserte Betriebssicherheit, insbesondere eine verbesserte Überlastfähigkeit, gewährleis tet. Weiterhin soll eine verbesserte elektrische Isolation und eine verbesserte Wärmeabfuhr möglich sein. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes hybridelektrisches Luftfahrzeug zu schaffen.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst mindestens einen Stator mit mindestens einem Einzelzahnwicklungsträger, welcher mindestens einen Abstandshalter aufweist, der zur Ab standshaltung von Windungen einer auf den Einzelzahlwick lungsträger aufgebrachten Einzelzahnwicklung voneinander aus gebildet ist.
Insbesondere ist unter einer Beabstandung von Windungen von einander eine Beabstandung benachbarter und/oder nächster Windungen voneinander zu verstehen.
Bevorzugt ist/sind bei der erfindungsgemäßen elektrischen Ma schine der zumindest eine Abstandshalter zur Beabstandung mehrerer, vorzugsweise einer Mehrzahl der, insbesondere sämt- licher, Windungen einer an dem Einzelzahnwicklungsträger an geordneten Einzelzahnwicklung voneinander ausgebildet.
Erfindungsgemäß kann eine effiziente und effektive Direktküh lung der Einzelzahnwicklung durch eine räumliche Separation der Einzelleiter einer Einzelzahnwicklung erreicht werden. Durch Abstandhalter in den Wickelköpfen werden die Einzellei ter einer Einzelzahnwicklung auf Distanz gehalten. Im Ver gleich zu herkömmlichen Spulen mit Flachdrähten ergibt sich eine wesentlich höhere freistehende Oberfläche, die linear in die Höhe des übertragbaren Wärmestroms eingeht. Die Räume zwischen den Einzelleitern der Einzelzahnwicklung sind vor teilhaft als Kühlkanäle nutzbar.
Vorteilhaft ist durch die Beabstandung der Windungen der zu mindest einen Einzelzahnwicklung diese zumindest eine Einzel zahnwicklung und folglich die elektrische Maschine gegenüber thermischen oder durch Vibrationen erzeugten mechanischen Schädigungen einer Isolation der Einzelleiter wenig anfällig und folglich besonders betriebssicher und überlastsicher aus gebildet. Insbesondere ist in vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung eine elektrische Isolation von Einzelleitern einer Einzelzahnwicklung verzichtbar, was den Wärmeübergang vorteilhaft weiter verbessert. Erfindungsgemäß ist daher eine höhere Überlastfähigkeit der Maschine möglich.
Vorteilhaft ist also bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine eine Funktionsintegration von effizienter Direktküh lung und höherer Betriebssicherheit infolge der räumlichen Beabstandung der einzelnen Windungen der zumindest einen Ein zelzahnwicklung des Stators realisierbar. Die erhöhte Ober fläche zur Direktkühlung ermöglicht höhere Stromdichten in den Einzelleitern der Einzelzahnwicklung und damit eine höhe re Überlastfähigkeit der elektrischen Maschine. Das bislang ungelöste Problem der Windungskurzschlüsse aufgrund von Iso lationsversagen wird erfindungsgemäß durch die Beabstandung der Windungen vermieden. Kurzschlüsse zwischen den Einzel zahnwicklungen können durch die Verwendung von Isolationsma- terial zwischen benachbarten Einzelzahnwicklungen vermieden werden .
Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße elektrische Maschi ne zumindest eine Einzelzahnwicklung, welche jeweils an dem mindestens einen Einzelzahnwicklungsträger angeordnet ist, d.h. die elektrische Maschine umfasst die mindestens eine Einzelzahnwicklung .
In einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist diese eine permanenterregte Dreh feldmaschine. Gerade bei permanenterregten Drehfeldmaschinen lassen sich hohe Leistungs- und Drehmomentdichten erzielen, wobei die erfindungsgemäße Lösung den Einsatz konzentrierter Wicklungen betriebssicher ermöglicht.
Geeigneterweise ist/sind bei der elektrischen Maschine gemäß der Erfindung der mindestens eine Abstandshalter zur
Beabstandung der Windungen voneinander um einen freien Ab stand von mindestens einem Achtel, vorzugsweise mindestens einem Fünftel, idealerweise mindestens einem Viertel, der Höhe einer Windung, d.h. zweckmäßig einer Abmessung der Win dungen in radialer, d.h. senkrecht zu einer Drehachse des Ro tors orientierter, Richtung ausgebildet. Für typische Wick lungsabmessungen lässt sich in dieser Weiterbildung der Er findung ein hinreichender Abstand zur Ausbildung von Kühlka nälen erzielen.
Bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist oder sind die Abstandshalter in vorteilhafter Weiterbildung zur
Beabstandung der Windungen voneinander um einen freien, zwi schen den Windungen liegenden, Abstand von mindestens 0.1 mm, vorzugsweise mindestens 0.175 mm und idealerweise mindestens 0.25 mm ausgebildet. In dieser Weiterbildung der Erfindung sind hinreichend große Abstände zur Ausbildung von Kühlkanä len realisiert. Vorteilhafterweise sind die Abstände für Ein zelzahnwicklungen typischer permanenterregter Drehfeldmaschi nen hinreichend groß um zugleich eine elektrische Isolierung der Windungen voneinander sicherzustellen. D.h. aufgrund der kleinen Potentialunterschiede zwischen einzelnen Windungen einer Einzelzahnwicklung sind die zur elektrischen Isolation erforderlichen Abstände zwischen den Windungen derart gering, dass diese Abstände durch die zur Ausbildung von Kühlkanälen erforderlichen Abstände bereits deutlich übertroffen werden. Vorteilhaft umfasst die elektrische Maschine gemäß der Erfin dung einen Stator mit einer Drehachse sowie mindestens zwei Einzelzahnwicklungsträger, welche sich jeweils quer zur Dreh achse von dieser in einer radialen Richtung fortstrecken und bei welchen der oder die Abstandshalter ausgebildet sind, die Windungen in dieser radialen, d.h. senkrecht zu einer Dreh achse des Rotors orientierten, Richtung zu beabstanden.
Bevorzugt sind bei der erfindungsgemäßen elektrischen Maschi ne die mindestens zwei Einzelzahnwicklungsträger voneinander in umfänglicher Richtung um höchstens die 2.5-fache Breite von Einzelleitern der Windungen und/oder der Einzelzahnwick lung, vorzugsweise um höchstens die 2.25-fache Breite, vonei nander beabstandet. Vorzugsweise sind die Windungen mit
Flachleitern gebildet. Geeigneterweise ist unter der Breite der Einzelleiter der Windungen die Breite, d.h. die größte Abmessung des Leiters quer zu ihrer Leitungsrichtung zu ver stehen. Die Wendung „um eine gewisse Breite beabstandet" meint im Zusammenhang mit dieser Weiterbildung geeigneterwei se, dass die lichte Weite zwischen den Einzelzahnwicklungs trägern ohne Berücksichtigung von Windungen oder Einzelzahn wicklungen selbst die gewisse Breite beträgt.
Geeigneterweise weist die erfindungsgemäße elektrische Ma schine Einzelzahnwicklungsisolierungen auf, welche zur Iso lierung der Einzelzahnwicklungen voneinander zwischen den Einzelzahnwicklungsträgern angeordnet sind. Bei der Verwen dung eines Isolationsmaterials zwischen zwei Einzelzahnwick lungen wird der Raum zwischen den Spulen durch die nun vor handenen Kühlkanäle zwischen den Windungen der Einzelzahn wicklung nicht mehr benötigt, sodass mit einer Erhöhung und Verschmälerung der Nut vorteilhaft ähnliche Nutfüllfaktoren erzielt werden können wie in bekannten Lösungen.
Vorzugsweise weist die elektrische Maschine gemäß der Erfin¬ dung einen oder mehrere Kühlkanäle mit jeweils einem Kühl¬ fluidpfad auf, der zur Durchströmung eines zwischen den Win dungen liegenden Zwischenraums ausgebildet ist. Geeignet sind der oder die Kühlkanäle zur Leitung von synthetischem Öl aus gebildet .
Das erfindungsgemäße hybridelektrische Luftfahrzeug weist ei¬ ne erfindungsgemäße elektrische Maschine wie oben beschrieben auf .
Bevorzugt umfasst das hybridelektrische Luftfahrzeug einen Kühlkreislauf, wobei die elektrische Maschine eine elektri¬ sche Maschine wie in einer der obigen Weiterbildungen erläu tert einen oder mehrere Kühlkanäle aufweist und wobei der/die Kühlkanäle Teil des Kühlkreislaufs ist/sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zei¬ gen :
Fig. 1 einen Teil eines Stators einer bekannten
permanenterregten Drehfeldmaschine mit zwei Einzelzahnwicklungen schematisch im
Querschnitt,
Fig . 2 den Teil des Stators gern. Fig. 1 schematisch im Längsschnitt,
Fig . 3 einen Teil eines Stators einer
erfindungsgemäßen permanenterregten
Drehfeldmaschine schematisch im Querschnitt,
Fig. 4 den Teil des Stators gern. Fig. 3 schematisch im Längsschnitt sowie Fig. 5 ein erfindungsgemäßes hybridelektrisches
Flugzeug schematisch in einer Draufsicht.
Der in Fig. 1 dargestellte Stator ist ein Stator 10 einer permanentmagneterregten Drehfeldmaschine 20. Der Stator 10 ist zur Drehung um eine Drehachse ausgebildet, von welcher sich eine Mehrzahl von Einzelzahnwicklungsträgern 40 in radi aler Richtung 50 fortstrecken .
Die Einzelzahnwicklungsträger 40 tragen Einzelzahnwicklungen 60, welche in einzelnen Windungen 70 um die Einzelzahnwick lungsträger 40 gewickelt sind. Die Windungen 70 sind mit ei nem Flachleiter gebildet, welcher eine Höhe von einem Milli meter und eine Breite von vier Millimetern aufweist. Dabei ist der Flachleiter derart angeordnet, dass sich dessen Höhe in radialer Richtung 50 und seine Breite in umfänglicher Richtung, d.h. in Richtung senkrecht zur radialen Richtung 50 und zu einer zur Drehachse parallelen Richtung 30, erstreckt.
Die Windungen 70 sind in radialer Richtung 50 an einander an liegend um Einzelzahnwicklungsträger 40 gewickelt. In radia ler Richtung 50 weisen die Einzelzahnwicklungen 60 zehn Win dungen 70 und folglich eine Abmessung von etwa 10 Millimetern auf .
Die Einzelzahnwicklungsträger 40 sind voneinander um etwa 11.3 Millimeter in umfänglicher Richtung beabstandet, sodass zwischen den Einzelzahnwicklungen ein in umfänglicher Rich tung 3.3 Millimeter breiter Kühlkanal 80 eröffnet ist, mit tels welchem die Einzelzahnwicklungen 60 kühlbar sind. Der Kühlkanal 80 ist im Betrieb der Drehfeldmaschine 20 mit syn thetischem Öl, welches einen elektrischen Isolator bildet, zur Kühlung der Einzelzahnwicklungen 60 durchströmt.
Die Einzelzahnwicklungen 60 sind gegenüber den Einzelzahn wicklungsträgern 40 mittels einer Nutisolation 90 elektrisch isoliert. Die Nutisolation 90 ist im dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel mit einem Flächenisolierstoff, beispielsweise mit einem Aramidlaminat , gebildet. Zudem sind die einzelnen Windungen 70 der Einzelzahnwicklungen 60 mittels Windungsiso lierungen 70 voneinander elektrisch isoliert, sodass Span nungsüberschläge 100 vermeidbar sind.
Der in Fig. 3 dargestellte Stator 10' ist ein Stator 10' ei ner erfindungsgemäßen permanenterregten Drehfeldmaschine 20'. Der Stator 10' ist ebenfalls um eine Drehachse drehbar und weist wie der zuvor beschriebene Stator 10 Einzelzahnwick lungsträger 40' für Einzelzahnwicklungen 60' auf. Die Wick lungsträger 40' weisen erfindungsgemäß jeweils wie in Fig. 4 dargestellt einen Kamm 110 mit voneinander beabstandeten Aus nehmungen 120 auf. Die Ausnehmungen 120 des Kamms 110 sind ausgebildet, Windungen 70' der Einzelzahnwicklungen 60' auf zunehmen und voneinander zu beabstanden.
Die Windungen 70' der Einzelzahnwicklungen 60' sind wie die oben beschriebenen Windungen 70 mit einem Flachleiter gebil det, welcher eine Höhe von einem Millimeter und eine Breite von vier Millimetern aufweist. Dabei ist der Flachleiter ebenfalls derart angeordnet, dass sich dessen Höhe in radia ler Richtung 50 und seine Breite in umfänglicher Richtung, d.h. in Richtung senkrecht zur radialen Richtung 50 und einer zur Drehachse parallelen Richtung 30, erstreckt.
Dabei sind die Windungen 70' der Einzelzahnwicklungen 60' durch den Kamm 110 derart voneinander beabstandet, dass die Windungen 70' zwischenliegend eine lichte Weite von 0.3 Mil limeter einschließen. Die Einzelzahnwicklungen 60' weisen aufgrund dieser zusätzlichen lichten Weite eine um wenige Millimeter größere Erstreckung in radialer Richtung 50 auf. Infolge der Beabstandung der Windungen 70' der Einzelzahn wicklungen 60 ' in radialer Richtung 50 eröffnen die Windungen 70' radial zwischenliegend Kühlkanäle 130, durch welche Kühl fluid in Gestalt synthetischen Öls, welches einen elektri schen Isolator bildet, zur Kühlung der Einzelzahnwicklungen 60 ' strömt . Aufgrund der Eröffnung von Kühlkanälen 130 zwischen den Win dungen 70' ist in umfänglicher Richtung zwischen den Einzel zahnwicklungsträgern 40' ein Kühlkanal 80 verzichtbar. Statt- dessen kann wie in Fig. 3 und 4 gezeigt eine Isolierung 140 vorgesehen sein, welche weniger als 2 Millimeter des zwischen den Einzelzahnwicklungen 60 ' vorgesehenen Zwischenraums er fordert. Die Isolierung 140 ist als Trennwand aus demselben Material wie die Nutisolation 90 gebildet. Die Trennwand er streckt sich eben und zwar in radialer Richtung 50 und in Richtung 30 parallel zur Drehachse. Aufgrund des geringeren zwischen den Einzelzahnwicklungen 60 ' vorgesehenen Zwischen raums in umfänglicher Richtung sind die Einzelzahnwicklungen 60' um weniger als die 2.25-fache Breite der Flachleiter der Windungen 70' voneinander beabstandet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Windungen 70' nicht eigens isoliert, sondern durch ihre Beabstandung vonei nander und das blasenfrei durch die Kühlkanäle 130 strömende synthetische Öl hinreichend elektrisch isoliert. In weiteren, nicht eigens dargestellten Ausführungsbeispielen kann zusätz lich eine Isolierung der Windungen 70' vorhanden sein.
Das erfindungsgemäße hybridelektrische Flugzeug 400 weist wie in Fig. 5 dargestellt zum Antrieb eines Propellers 410 und/oder eines Triebwerks (in der Zeichnung nicht darge stellt) eine erfindungsgemäße Drehfeldmaschine 20' mit dem Stator 10' auf.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine, umfassend mindestens einen Stator (10') mit mindestens einem Einzelzahnwicklungsträger (40'), welcher mindestens einen Abstandshalter (110) aufweist, der zur Abstandshaltung von Windungen (70') einer auf den Einzel zahlwicklungsträger (40') aufgebrachten Einzelzahnwicklung (60') voneinander ausgebildet ist.
2. Elektrische Maschine nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem der zumindest eine Abstandshalter (110) zur
Beabstandung mehrerer, vorzugsweise einer Mehrzahl der, ins besondere sämtlicher, Windungen (70') einer an dem Einzel zahnwicklungsträger (40') angeordneten Einzelzahnwicklung (60') ausgebildet ist/sind.
3. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che umfassend zumindest eine Einzelzahnwicklung (40'), welche jeweils an dem mindestens einen Einzelzahnwicklungsträger (40') angeordnet ist.
4. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, welche eine permanenterregte Drehfeldmaschine (20') ist.
5. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welcher der oder die Abstandshalter (110) zur
Beabstandung der Windungen (70') voneinander um einen freien Abstand von mindestens einem Achtel, vorzugsweise mindestens einem Fünftel, idealerweise mindestens einem Viertel, der Höhe einer Windung (70') ausgebildet ist oder sind.
6. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, bei welcher der oder die Abstandshalter (110) zur
Beabstandung der Windungen (70') voneinander um einen freien Abstand von mindestens 0.1 mm, vorzugsweise mindestens 0.175 mm und idealerweise mindestens 0.25 mm ausgebildet ist oder sind .
7. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, umfassend einen Stator (20') mit einer Drehachse sowie mindestens zwei Einzelzahnwicklungsträger (40'), welche sich jeweils quer zur Drehachse von dieser in einer radialen Rich tung fortstrecken und bei welchen der oder die Abstandshalter (110) ausgebildet sind, die Windungen (70') in dieser radia len Richtung zu beabstanden.
8. Elektrische Maschine nach dem vorhergehenden Anspruch, bei welchem die mindestens zwei Einzelzahnwicklungsträger (40') voneinander in umfänglicher Richtung um höchstens die 2.5- fache Breite von Einzelleitern der Windungen (70') und/oder der Einzelzahnwicklung (60'), vorzugsweise um höchstens die 2.25-fache Breite, voneinander beabstandet sind.
9. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprü che, welche Einzelzahnwicklungsisolierungen (140) aufweist, welche zur Isolierung der Einzelzahnwicklungen (60') vonei nander zwischen den Einzelzahnwicklungsträgern (40') angeord net sind.
10. Elektrische Maschine nach einem der vorhergehenden An sprüche, welche einen oder mehrere Kühlkanäle (80) mit je weils einem Kühlfluidpfad aufweist, der zur Durchströmung ei nes zwischen den Windungen (70') liegenden Zwischenraums aus gebildet ist.
11. Hybridelektrisches Luftfahrzeug mit einer elektrischen Maschine (20') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Hybridelektrisches Luftfahrzeug nach dem vorhergehenden Anspruch, welches einen Kühlkreislauf aufweist, wobei die elektrische Maschine (20') eine elektrische Maschine (20') nach Anspruch 10 ist und der/die Kühlkanäle Teil des Kühl kreislaufs ist/sind.
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