CN102484412B - 电动马达、尤其车辆中的伺服马达或驱动马达 - Google Patents

Abstract

电动马达具有定子和转子，其中这两个部件中的至少一个具有大量布置在圆周上的支承齿并且每个支承齿设有缠绕的线圈。为至少一个支承齿分配沿轴线方向延伸的带有导热介质的导热通道。

Description

电动马达、尤其车辆中的伺服马达或驱动马达

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的电动马达，尤其车辆中的伺服马达或驱动马达。

背景技术

在DE 10 2007 034 195 A1中描述了一种内转子电动马达，其定子具有位于径向外部的定子环以及多个分布在圆周上的并且径向向内延伸的用于容纳可通电的线圈的支承齿。所述定子环由大量单个的接地段组成，所述接地段在装配的状态下形成了连续的定子环。

由DE 10 2004 008 936 A1公开了用于永磁激励的直流马达的电枢，其电枢体具有接地环，该接地环带有径向向外延伸的用于容纳相应的电枢绕组的电枢齿。该电枢在定子壳体中环绕，在该定子壳体的内侧上布置永磁体。

发明内容

本发明的任务是用简单的措施改善电动马达的效率。尤其应该确保良好的导热作用。

该任务按本发明用权利要求1的特征得到解决。从属权利要求说明了有针对性的改进方案。

按本发明的尤其构造成内转子马达的电动马达包括定子以及可旋转支承的转子，其中这两个部件中的至少一个具有大量布置在圆周上的支承齿并且每个支承齿设有缠绕的线圈。按本发明提出，为至少一个支承齿分配沿轴线方向延伸的具有导热介质的导热通道。该导热通道优选在电动马达的轴向长度上延伸，其中原则上也可以考虑在轴向的部分长度上延伸，例如在电动马达的三分之一、二分之一或者三分之二或者说四分之三的轴向长度上延伸。所述导热通道用导热介质填充，该介质与现有技术的实施方式相比确保了更好的导热作用。这允许使用具有改善效率的更轻并且功率更密集的电动机器，所述机器由于其紧凑的实施方式在运行时具有较高的热密度，然而这可以经由导热通道进行调节。由此，导热通道负责有效的冷却，从而避免由热引起的损坏。

尤其在具有大量分层的板片的支承齿的实施方式中，对于导热通道来说除了导热功能外还适合固定板片的功能，其中大量板片沿轴线方向分层地组成了支承齿。导热介质要么直接施加到支承齿的罩面上并且由此延伸通过大量单个的板片，由所述板片组成了支承齿。然而也可以进行以下实施方式，在该实施方式中导热通道构造成凹槽，该凹槽通过多个相互平行布置的板片延伸，其中将导热介质置入凹槽中。由此，对于导热介质来说也适合于通过粘贴将板片固定在一起的功能。

根据另一有利的实施方式，所述导热介质也具有电绝缘的特性并且有针对性地施加到支承齿的罩面上，该罩面由线圈线卷绕。在该实施方式中，介质位于线圈绕组和支承齿的表面之间并且形成电绝缘。此外，将介质施加到支承齿的表面上引起了不同表面轮廓中的高度拉平或者说补偿，表面轮廓可以通过大量分层的板片形成，由所述板片形成了支承齿。此外，也实现了声学上缓冲的作用。

如上面已经示出的，作为导热通道一方面考虑沿轴线方向延伸的穿过板组的通道状的凹槽，该凹槽用导热介质填充。另一方面也可以在固定支承齿的支承环的罩面上设置一个或者多个沿轴线方向延伸的由导热介质制成的导热通道。最后所述的实施方式的突出之处在于，在板组中不需要凹槽，由所述板组制成支承齿。然而必要时也可以考虑支承齿中的凹槽与支承环罩面上施加导热通道的组合。

原则上，所述导热通道不仅可以设置在定子中，而且也可以设置在转子或者说电枢中。根据电动马达的实施方式，所述定子具有支承环，该支承环带有在其上沿径向向内延伸的支承齿，所述支承齿分别是可通电的线圈的载体，其中在这种情况下在支承环罩面上有导热通道的实施方式中在支承环的径向外侧上进行定位是有利的。相反，如果转子或者说电枢由带有径向向外延伸的支承齿的支承环组成，那么该导热通道可以布置在位于径向内部或者外部的支承环罩面上。

在具有置入支承齿中的通道的实施方式中，该通道完全在各个支承齿内部延伸，不仅考虑在定子上的应用，而且考虑在转子或者说电枢上的应用。所述通道有利地在支承齿底部的范围内延伸，尤其在支承齿底部和支承环之间的过渡中延伸。出于稳定性缘故，所述导热通道与支承环罩面间的径向间隔有利地至少选择得与位于相邻的支承齿之间的线圈容纳空间和支承环罩面间的径向间距一样大。这意味着所述导热通道不比线圈容纳空间更靠近支承环罩面。

作为导热通道在支承齿底部中定位以及其尺寸的其它标准，如此选择由支承齿中导热通道形成的两个臂的厚度，使得其不低于支承齿在其最狭窄位置上的宽度的一半。由此，所述导热通道在支承齿中沿圆周方向占据较小的宽度，由此确保了两个臂的厚度合在一起至少相当于支承齿在其最狭窄位置上的厚度。由此也确保了支承环与支承齿的良好的稳定性。

有利地为每个支承齿分配至少一个导热通道，该导热通道构造成支承齿内部或者支撑环罩面上的凹槽。在两个实施变型方案的组合中例如将导热通道置入支承齿底部中并且此外在相应的支承齿的高度上将一个或者两个平行延伸的带子或者说由导热介质制成的通道施加到支承环罩面上，所述带子或者说通道必要时沿圆周方向经由沿径向厚度较小的层相互连接。以这种方式不仅改善了导热作用，而且改善了粘贴作用。

作为优选也用于线圈绕组范围内支承齿的外罩的导热介质，例如使用聚酰胺（PA），尤其PA6.6。然而原则上也可以考虑所有有导热能力的合成材料，例如热塑性材料或热固性材料。

在具有合成材料或者说导热介质的支承齿的加衬或者说外罩中，优选给整个线圈容纳空间加衬，该线圈容纳空间由两个直接相邻的支承齿界限。所述线圈容纳空间可以有利地借助于合成材料分隔元件分成两个单个空间，其中所述合成材料分隔元件有利地形成了合成材料外罩的一部分，该合成材料外罩施加到支承齿表面上。合成材料分隔元件分开直接相邻的线圈并且使其绝缘。

根据本发明的另一方面，在至少一个支承齿上、然而有利地在多个尤其在所有支承齿上轴向喷注由导热材料制成的突出的拱顶。该拱顶可以作为沿轴线方向延伸的导热通道的替代或者补充方案进行设置。该拱顶沿轴向突出超过支承齿的端侧并且同样进行导热。必要时在支承齿的两个端侧上布置突出的拱顶。

在用于制造电动马达的方法中，在第一步骤中分别至少分段地用合成材料对大量单个的分别具有支承齿的环段进行覆层。在随后的第二步骤中，将线圈线缠绕到支承齿上，随后在第三步骤中将设有线圈的环段组装成闭合的环。可以有利地在第一步骤中分别对相邻的环段的两个支承齿共同涂覆合成材料并且在组装时将合成材料覆层的在支承齿之间延伸的区段作为相邻的环段之间的合成材料分隔元件折拢到线圈容纳空间中。以这种方式实现具有合成材料覆层的相邻的线圈之间合成材料分隔元件的一体的实施方式。

附图说明

其它优点以及有针对性的实施方式从其它权利要求、附图说明以及附图中获得。附图中：

图1是用于电动马达的具有一列径向向内定向的支承齿的定子的剖视图，所述支承齿分别是可通电的线圈的载体，该定子在每个支承齿的底部区域内具有沿轴线方向延伸的导热通道；

图2是类似于图1的视图，然而在定子的支承环的位于外面的罩面上具有额外的导热的介质，在该定子上所述支承齿径向向内延伸，其中导热的介质在每个支承齿的外侧上以两个平行的轴向的通道延伸；

图3是相应于图2的视图，然而在支承环的罩面上的两个轴向的导热通道之间具有连接桥；

图4是具有支承环的段状的区段以及一体构造在其上的支承齿的环段；

图5是两个组合在一起的环段；

图6a和6b是两个单个的环段；

图7是两个组合在一起的环段的另一实施方式，其中相互邻接的支承齿的线圈通过合成材料分隔元件分开；

图8是与图7类似的视图，然而经由两个合成材料分隔元件在相邻的线圈之间具有双重隔离；

图9到图11是形成定子的不同的方法步骤；

图12是定子的俯视图，该定子具有由导热材料制成的沿轴向喷注到支承齿上的拱顶。

在附图中相同的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出的定子1是EC内转子电动马达的部件。该定子1围绕可旋转支承的仅仅示意性示出的转子2。该定子1包括大量平行布置的板片，所述板片沿径向在外面形成了支承环3，在该支承环上一体地布置了径向向内延伸的支承齿4，所述支承齿分别是可通电的线圈6的载体。每个支承齿4包括基体4a、沿径向向外定向的支承齿底部4b以及在径向内侧上包括沿圆周方向拓展的形成极靴的齿顶部4c，通过所述支承齿底部将支承齿与支承环连接，所述齿顶部面对转子2。在相邻的支承齿4之间存在线圈容纳空间5，在该线圈容纳空间中容纳相邻的线圈6的电线绕组。

在每个支承底部4b的范围内，沿轴线方向延伸的导热通道7以凹槽形式置入定子1中，该导热通道用导热的介质填充，尤其用热塑性物质例如聚酰胺（PA）6.6或者热固性材料进行填充。所述导热通道7有针对性地在定子1的整个轴向长度上延伸。该导热通道7位于支承齿底部4b和支承环3之间的过渡区域内并且将支承齿底部4b分成两个单个的臂，通过所述臂将支承齿4与支承环3连接。所述导热通道7在其定位以及其尺寸和其横截面方面如此设计，即两个臂4b的厚度b合起来至少与支承齿基体4a在最狭窄位置上的宽度或者说厚度a一样大。沿径向在导热通道7和支承环的径向外面的支承环罩面8之间的间距r₂至少与线圈容纳空间5和支承环罩面8之间的径向间距r₁一样大。由于这种尺寸关系，确保了支承齿4的足够的稳定性。所述导热通道7的横截面近似三角形，其中三角的底侧面对支承环罩面8并且顶角沿径向向内定向。

每个支承齿4设有合成材料外罩9，该合成材料外罩给线圈容纳空间5加衬，该线圈容纳空间由相邻的支承齿界限。作为用于合成材料外罩9的材料，优选使用导热的介质，用该介质填充导热通道7。除了导热的特性以外，所述介质也有针对性地具有电绝缘的功能。因为不仅所述合成材料外罩9而且具有位于其中的介质的导热通道7也在定子的整个轴向长度上延伸，所以对于导热介质来说也适合粘贴的将定子的各个板片集合在一起的功能。此外，通过合成材料外罩9在线圈空间5中也实现了拉平的功能，方法是从合成材料外罩9看补偿了各个板片沿轴线方向的高度差。

在按图2的实施例中，在定子环3的位于径向外面的支承环罩面8上额外地施加了沿轴线方向延伸的导热通道10形式的导热的材料，所述导热通道10在支承环的罩面上抬高。除了在支承齿底部和支承环之间置入定子中的导热通道7之外，还设置了位于外面的导热通道10。为每个支承齿4设置了位于内部的导热通道7以及两个位于外部的施加到支承环罩面8上的导热通道10。所有导热通道10相互平行地延伸并且在定子的轴向长度上延伸。位于外面的导热通道10相对于内部的中间的导热通道7沿圆周方向略微错开地布置。

按图3的实施例在很大程度上相应于按图2的实施例，然而两个位于外面的导热通道10通过导热介质制成的连接段11相互连接。所述连接段11的径向厚度显著地小于导热通道10在外圆周上的厚度。所述连接段11要么可以在定子的整个轴向长度上延伸并且由此占据导热通道10之间的空间，要么根据替代的实施方式仅仅在轴向的部分长度上延伸。也可以在通道10之间以轴向间隔设置多个单个的没有相互连接的并且沿圆周方向延伸的连接段11。

按照图1至3的实施例涉及具有沿圆周方向单体地设计的支承环3以及设置在其上的支承齿4的定子。按照图4至8的实施例则涉及由单体的环段组成的定子，其中每个环段分别包括扇段形的支承环3节段以及正好一个支承齿4。在按照图4的实施例中，环段设有导热通道7和10，其与图3所示实施例相应。在导热通道10之间延伸连接段11。

相邻的环段之间的连接以形状配合的方式借助于槽榫原理在支承环段3的圆周端侧上实现。由导热材料制成的相应的形状配合元件也位于支承齿4上极靴4c的圆周端侧上。所述由导热材料制成的形状配合元件喷注到极靴4c的圆周端侧上。

在按图5的实施例中示出了两个环段处于组装在一起的状态下的情况。每个环段刚好具有一个导热通道7，该导热通道布置在支承齿底部与支承环之间的过渡区域内。极靴4c的相互面对的圆周端侧根据图4的实施例设有由导热材料制成的喷注的形状配合元件，所述形状配合元件在组装在一起的状态下相互形状配合地卡住。

在图6a和6b中示出了其它分别具有支承齿4的环段，其中支承齿罩面设有合成材料外罩9。根据图6a，所述合成材料外罩在支承齿4的侧面上通过支承齿表面延伸出来并且形成了合成材料分隔元件12，该合成材料分隔元件在按图7的翻在一起的状态下伸入线圈容纳空间5中并且相互分配相邻的线圈。

在按图6的实施例中，所述合成材料外罩9在支承齿4的两个侧面上延伸并且超过支承齿的极靴。在按图8的装在一起的状态下，所述合成材料分隔元件可以根据铰链的类型折拢，使得合成材料分隔元件12在线圈容纳空间中相互隔开所述相邻的线圈6；以这种方式在共同的线圈容纳空间中给出相邻的线圈的双重绝缘。

在图9到11中分别示出定子的多个环段在制造中处于不同的方法步骤中的情况。如从图9中获知，首先在每个支承齿4上施加合成材料外罩9。两个相邻的支承齿4的侧面设有由导热材料制成的连续的合成材料外罩9，该合成材料外罩桥接相邻的环段之间的空隙。在施加合成材料外罩12之后，借助于缠绕机构13将线圈16施加到每个支承齿4上。

因为各个环段在施加合成材料外罩9是相互隔开，所以在合成材料外罩上形成了突出部分，该突出部分在环段压在一起时用作合成材料分隔元件12，该合成材料分隔元件如图10和11中所示相互分开位于共同的线圈容纳空间5内部的相邻的线圈6。以各个环段连接在一起来获得环形的结构，如在图11中所示。

如图12中所示，在线圈6所围绕的支承齿上可以轴向连接合成材料拱顶14，该合成材料拱顶由导热的材料制成并且突出超过支承齿的轴向端侧。在图12中示出了定子的俯视图，该定子具有各个板片，所述板片形成了具有径向指向内定的支承齿的支承环。各个板片涂有背漆或者说专门导热的并且同时电或者说电磁绝缘的表面。该覆层可以涉及导热的介质，该介质也用于导热通道。所述拱顶12也有针对性地由这种材料制成。

Claims (16)

1.电动马达，具有定子（1）和转子（2），其中这两个部件中的至少一个具有大量布置在圆周上的支承齿（4）并且每个支承齿（4）设有缠绕的线圈（6），并且为至少一个支承齿（4）分配沿轴线方向延伸的带有导热介质的导热通道（7），其中所述导热通道（7）作为轴向凹槽在支承齿底部（4b）和支承环（3）之间的过渡区域中延伸，在该支承环上布置了所述支承齿（4），其特征在于，所述导热通道（7）与支承环罩面（8）之间的径向间距（r2）与位于相邻的支承齿（4）之间的线圈容纳空间（5）与支承环罩面（8）之间的径向间距（r1）至少一样大，其中作为导热介质使用导热的合成材料为热塑性材料或热固性材料，其中所述导热介质还附有粘贴的、将定子的各个板片集合在一起的功能。

2.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，所述导热通道（7）将支承齿（4）分成两个臂，其中沿圆周方向看两个臂的厚度（b）合在一起至少相当于支承齿（4）在其最狭窄的位置上的厚度（a）。

3.按权利要求1或2所述的电动马达，其特征在于，为每个支承齿（4）分配两个隔开的、平行延伸的、施加到支承环罩面（8）上的导热通道（10）。

4.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，所述导热通道（7）具有近似三角形的横截面。

5.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，所述支承齿（4）设有合成材料外罩（9）。

6.按权利要求5所述的电动马达，其特征在于，所述合成材料外罩（9）由和导热通道（7）中导热介质一样的材料形成。

7.按权利要求5或6所述的电动马达，其特征在于，位于相邻的支承齿（4）之间的线圈容纳空间（5）用合成材料进行加衬。

8.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，在所述线圈容纳空间（5）内部布置合成材料分隔元件（12）用于分成两个单个空间。

9.按权利要求8所述的电动马达，其特征在于，所述合成材料分隔元件（12）一体地与合成材料外罩（9）进行构造。

10.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，使用聚酰胺（PA）作为导热介质。

11.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，使用PA6.6作为导热介质。

12.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，在至少一个支承齿（4）上沿轴向喷注由导热材料制成的拱顶（14）。

13.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，所述电动马达是车辆中的伺服或驱动马达。

14.按权利要求1所述的电动马达，其特征在于，所述电动马达的定子（1）设有支承齿（4），为该支承齿分配导热通道（7）。

15.用于制造按权利要求1到14中任一项所述的电动马达的方法，在第一步骤中分别分段地用合成材料对大量分别具有支承齿（4）的环段进行覆层，在第二步骤中将线圈线缠绕到支承齿（4）上并且在第三步骤中将设有线圈（6）的环段组装成环。

16.按权利要求15所述的方法，其特征在于，在第一步骤中分别对相邻的环段的两个支承齿（4）共同地用合成材料进行覆层，并且在组装时将合成材料覆层的区段作为相邻的环段之间的合成材料分隔元件（12）折拢到线圈容纳空间（5）中。