CN109980855A - 电机 - Google Patents

Abstract

一种电机(1)包括：壳体(2)，其包括底壁(3)；定子(5)，其与壳体(2)集成为一体并且设置有构成定子绕组(9)的多个线圈(8)；导热且电绝缘的环形的散热器(12)，其插在定子(5)和壳体的底壁(3)之间；该环形的散热器(12)抵靠底壁(3)并且线圈(8)抵靠环形的散热器(12)，该环形的散热器(12)形成定子(5)的止动件。

Description

电机

技术领域

本发明涉及一种电机，更具体地涉及一种旋转电动机，例如用于驱动电通风机的风扇。

本发明涉及用于从辐射体等移除热量的汽车应用的电通风机的技术领域。

背景技术

一般来说，现有技术的电机包括壳体，其容纳刚性连接至壳体的绕线定子以及可旋转地连接至壳体的转子，例如永磁体型转子。

通常在壳体中安装连接至定子的电子模块或电子驱动模块以给定子提供电力。

壳体由盖封闭以形成密封的容器，连接引脚从该密封的容器突出以允许为电子驱动电路供电。

众所周知，电机的绕组，无论是定子绕组还是转子绕组，都是由缠绕在电机的定子和/或转子的两个或更多个极片上的引线的形式的多个导电材料(通常是铜)的线圈构成的。电流穿过的绕组和由铁磁材料制成的极片绝缘。

流过绕组的电流可能很高，并且由于焦耳效应而产生热量，该热量扩散到整个绕组和电机的相邻部分。

已经发现，热量会降低引线的导电性能，从而导致对电流的流动产生较高的电阻并造成高且通常不可接受的能量耗散。

这种情况对于密封型旋转电机尤为严重，在密封型旋转电机中，绕组被封装在由壳体和盖限定的容器中，该容器中冷却空气不能自由循环。

在本申请人的专利文献WO2015015461中描述了旨在克服这些缺点的方案。

该现有技术的电机的壳体包括底壁，该底壁横向于电机的旋转轴线并且具有朝向壳体内部突出的环形突起。

定子组件或铁磁芯抵靠在径向上朝向壳体内部延伸的环形接触表面，同时绕组与上述环形突起是热交换的关系。

上述现有技术的电机包括插在定子绕组和突起之间的一层电绝缘且导热的材料，以保证有足够的电绝缘性并优化定子和壳体之间的热交换。

在文献DE8915212中公开了另一种概念上类似的机器，也就是说，具有用于铁磁芯的邻接构件以及插在定子绕组和壳体之间的一层电绝缘且导热的材料的机器。

这种布局的一个缺点是，在将定子压配合到壳体中时，尽管有铁磁芯的接触表面，但是例如存在绝缘层被绕组中的尖端损坏的风险，从而对电机的运行产生负面影响。

为了克服这个缺点，必须通过适当地确定接触表面和组装公差的尺寸来在定子和突起之间保持一定的安全间隙，但是由此使系统的散热能力变差。此外，特别是在绝缘材料层被分成独立的板的情况下，每个板要在相应定子线圈处放置于壳体中，因此组装电机相对复杂。

例如，在不同类型的现有技术的电机(例如在文献EP2282395或EP0327338中描述的电机)中，在将定子组装到壳体中并停靠在对应的邻接构件上之后，通过使用导热填充物(例如树脂)填充定子和壳体之间的间隙来实现散热。

除了由于组装公差导致的缺点之外，这些方案还具有与填充物的注入相关的缺点，该注入涉及严格的工艺以充分地限制填充物本身弄脏机器和设备。

发明内容

在这种情况下，本公开的主要目的是克服上述缺点。

本发明方案的一个目标是提出一种具有用于冷却定子绕组从而冷却整个机器的有效系统的电机。

该发明方案的另一个目标是提供一种比现有技术的方案更容易组装的旋转电机。

该发明方案的再一个目标是提供一种比现有技术的方案更坚固和可靠的旋转电机。

上述技术目的和目标实质上通过根据权利要求1的电机实现。

本公开涉及一种旋转电机，其包括：

壳体，其包括横向于电机的旋转轴线的底壁；

用于封闭壳体的盖；

定子，其与壳体集成为一体并设置有多个极片和至少一根引线，该至少一根引线缠绕在极片上以限定构成定子绕组的多个线圈。

为了简便起见，下文参照作为旋转电机的例子的电机，但不失一般性。

根据本公开的一个方面，电机包括插在定子和壳体的底壁之间的导热且电绝缘的环形的散热器。

根据本公开的一个方面，散热器有利地抵靠壳体的底壁并且定子线圈以其端部抵靠环形的散热器。

有利地，在将定子插入壳体后，散热器形成定子的邻接或止动构件。

这样，不需要在壳体的内表面上设置其他的邻接部件，热交换能力被最大化并且组装公差被最小化。

环形的散热器可以是插在定子和壳体之间的、为圆形的冠状物形式的刚性环。

定子抵靠环形的散热器并受到它的阻挡，环形的散热器由适于承受将定子插入壳体的推力而不被损坏的材料制成。

如已经提到的，由于可以将绕组推靠在环形的散热器上，因此壳体不需要设置用于叠片组件的止动件。

根据本公开的一个方面，为了使定子和环形的散热器之间的热交换表面最大化，环形的散热器包括至少一个托架，定子线圈的至少第一线圈优选定位在该托架中。

根据本公开的一个方面，托架具有底部、从底部朝向定子延伸的第一侧面和从底部朝向定子延伸的、面向第一侧面的第二侧面。

线圈有利地至少部分地(例如，以其端部)插在第一侧面和第二侧面之间。

线圈可以插入托架中并抵靠或搁置在托架本身的底部上。

根据本公开的一个方面，线圈可以抵靠或搁置在托架的第一侧面和/或第二侧面上。

环形的散热器优选地包括多个托架，每个托架用于对应的定子线圈。

根据本公开的一个方面，每个线圈至少部分地(例如，以其端部)定位在相应的托架中。

托架优选不间断地沿着环形的散热器一个接一个地延伸。

实际上，根据本公开的一个方面，环形的散热器具有朝向定子延伸的多个齿，并且每个齿将相邻的托架分开。

每个齿具有限定托架的第一侧面的第一侧面和限定托架的第二侧面的第二侧面，齿的第二侧面与前者相邻且没有间断。

根据本公开的一个方面，环形的散热器设置有多个通孔，通孔优选至少部分地形成在一个托架或所有托架的底部。

根据本公开的一个方面，电机包括插在线圈和环形的散热器之间和/或环形的散热器和壳体之间的导热且电绝缘的膏状物，也称为“间隙填充物”，以优化电机的定子绕组和壳体之间的热交换。

有利地，除了由散热器本身传递的热量之外(如上所述，散热器本身由导热材料制成)，散热器中可能存在的上述孔有助于限定用于传递热量的优先通道。

根据本公开的一个方面，壳体的底壁包括在平行于电机的旋转轴线的方向上朝向壳体的内部突出的至少一个突起。

突起可以是环形不间断或断开的突起，并且环形的散热器优选至少部分地抵靠突起。

优选地，散热器具有用于接合突起(或壳体)的基本上平坦的面部，并且托架在与突起相对的一侧从环形的散热器延伸出。

根据本公开的一个方面，散热器具有基本上平坦的面部和限定有线圈托架的面部。界定托架的齿从限定有托架本身的面部延伸出。

根据本公开的一个方面，环形的散热器通过成型具有所需的电绝缘、导热和插入电机的定子和壳体之间所需的压缩强度的性能的塑料材料而获得，塑料材料在必要时被增强。

例如，环形的散热器可以由LATICONTHER_80_GR_50或E5101(导热的聚苯硫醚(PPS))或导热的PET制成。

根据本公开的一个方面，环形的散热器可以与电机的壳体共成型。

附图说明

根据本公开的电机的其他特征和优点在对附图所示的其优选但非排他性的实施方式的非限制性描述中更清楚，在附图中：

图1是根据本公开的电机的示意性分解立体图，其中一些部分被切除以便更清楚；

图2是根据本公开的电机的示意性截面，其中一些部分被切除以便更清楚；

图3是根据本公开的电机的一部分的示意性立体图；

图4是根据本公开的电机的从上方俯视的平面图，其中一些部分被切除以便更清楚；

图5是根据本公开的电机的细节的示意性截面。

具体实施方式

参照附图，附图标记1表示旋转电机，例如，永磁电机，在不失一般性的情况下明确参照该永磁电机。

下文仅在理解本公开所需的范围内示出和描述机器1。

具有旋转轴线R的机器1包括壳体2和用于封闭壳体2的盖(没有示出)。

壳体2具有横向于旋转轴线R的底壁3和从该壁3延伸的侧壁4，侧壁4优选为圆柱形。

壳体2和盖在平行于旋转轴线R的方向上装配在一起并形成封闭的容器，优选为密封型容器。

电机1包括与壳体2为一体的定子5以及可旋转地连接至壳体2和盖的永磁转子(没有示出)。

例如，转子包括轴，该轴具有至少一个端部，该至少一个端部从由壳体和盖形成的容器突出，并且例如电通风机的风扇可以固定到该至少一个端部。

定子5包括多个极片6和缠绕在极片6上的相引线7。

缠绕在极片6上的相引线7限定多个线圈8，在所示的例子中，线圈8构成定子绕组9。

每个线圈8具有面朝壳体2的底部的端部10以及端部11，该端部10和端部11在平行于轴线R的方向上彼此对齐。

机器1包括插在定子和壳体2的底壁3之间的导热且电绝缘的环形的散热器12。

由于如下所述定子抵靠散热器，因此环形的散热器12优选通过成型塑料材料制成，例如，塑料材料为在电绝缘、导热和压缩强度方面提供所需性能的塑料材料，例如LATICONTHER_80_GR_50或E5101导热聚苯硫醚(PPS)或石墨增强的PET。

在没有示出的替代实施方式中，散热器12与壳体2共成型。

散热器12抵靠底壁3并且线圈8在与壁3相对的一侧抵靠散热器12。

根据本公开，当定子插入壳体2时，环形的散热器12形成用于定子5的邻接或止动构件。

散热器12是环形并且围绕电机1的旋转轴线R延伸。

如图所示，散热器12与定子5同轴地插入壳体2中。

散热器12具有朝向定子5的第一面部12a和朝向底壁3的第二面部12b。

优选地，散热器12的径向延伸部基本上对应于线圈8的径向延伸部，使得线圈8在其整个径向尺寸上抵靠散热器12，从而使定子5和散热器12之间的热交换表面最大化。

在没有示出的实施方式中，散热器12类似于具有基本上平坦的面部12a和12b的环形冠状物。

在这样的情况下，线圈抵靠面部12a，而面部12b靠着底壁3设置。

在所示的实施方式中，散热器12包括多个托架13，每个托架用于对应的线圈8。

每个托架13由从散热器12的面部12a延伸的一对齿14界定。

托架13沿着散热器12的面部12a一个接一个设置，优选不间断地一个接一个设置，并且每个齿14将两个相邻的托架13分开。

在没有示出的实施方式中，散热器12具有从面部12a延伸的多个齿14，并且每对齿14包围两个或更多个线圈8；也就是说，并非所有线圈8都具有相应的托架13，或者换言之，每个托架13容纳多于一个线圈8。

在所示的优选实施方式中，每个线圈8至少部分地以其端部10定位在相应托架13中。

每个齿14具有第一侧面14a和第二侧面14b。

相邻的齿14的第一侧面14a和第二侧面14b界定相应的托架13；齿14和托架13沿着散热器12的面部12a优选不间断地一个接一个设置。

因此，每个托架13由侧面14a和14b以及底部15界定。

侧面14a和14b从底部15朝向定子5延伸，并且每个线圈8至少部分地插在相应的托架13的相对的侧面14a和14b之间。

在一个实施方式中，线圈8抵靠相应的托架13的底部15。

优选地，线圈8、更具体地至少其端部10抵靠相应的托架13的侧面14a、14b，以使每个线圈8和相应托架13之间的热交换表面最大化。

如图5中特别所示，电机1包括插在线圈8和散热器12之间的导热且电绝缘的膏状物16，例如称为“间隙填充物”类型的膏状物，以便填充任何空的空间并优化线圈8和散热器12之间的热交换。

优选地，膏状物16还设置在环形的散热器12和壳体2、特别是壳体2的底壁3之间，以填充联接表面之间的任何凹凸不平处并优化散热器12和壳体2之间的热交换。

散热器12具有多个通孔17，在通过举例示出的实施方式中，通孔17优选位于每个托架13的底部15。

膏状物16通常也设置在孔17内，从而通过膏状物16限定额外的热交换通道，以将热量从定子5传递至壳体2。

如上所述，散热器12的面部12b抵靠壳体2的底壁3，优选膏状物16插在两者之间。

在没有示出的实施方式中，壁3的朝向壳体2内部的面部基本上是平坦的，并且实际上散热器12抵靠壳体2的底部，并且其面部12b与壁3共面。

在图5特别示出的实施方式中，例如，可以观察到底壁3具有朝向壳体2内部突出的突起18。

突起18是环形并且具有环形冠状物形状的顶面18a。

换言之，突起18远离底壁3的朝向电机1内部空间的定位平面延伸。

散热器12以其面部12b抵靠突起18、特别是抵靠面部18a，并且膏状物16插在突起18和散热器12之间。

在所示的实施方式中，例如散热器12包括从面部12b朝向壁3延伸的环形齿19，以使散热器12在突起18上居中。

这样，热量通过散热器12从定子5流到突起18，即流到壳体2；突起18也可以通过在电机1内循环的空气冷却。

上述任何实施方式中组装电机的方法包括将环形的散热器12定位或插入定子5和壳体2之间，并将定子插入壳体中。

将定子5推入壳体2中直到它压紧散热器12，散热器12实际上构成了阻止定子进一步插入壳体中的邻接构件。

在一个实施方式中，将散热器12插入壳体2中直到其抵靠壳体的底壁3。

然后，将定子5推入壳体2中直到其抵靠散热器12。

在一个实施方式中，如已经提到的，散热器12可以与壳体2在壳体的底壁3内共成型。

在一个实施方式中，例如环或散热器12通过插入将其保持就位的膏状物16而联接至定子5。

然后，将定子5和散热器12作为一体插入并推入壳体2中直到散热器12抵靠壳体的底壁3，从而为定子5形成阻止定子进一步插入的邻接构件。

有利地，与具有电绝缘且导热的材料层的方案(例如其需要在壳体中形成邻接构件以压缩绝缘层)相比，本发明方案的电机的环形的散热器12在能够不被损坏的情况下承受将定子5插入壳体2中的推力的意义上是不可压缩的。

如上所述，所使用的材料对于压缩具有足够的刚性以便在插入定子时保持不受影响，并且当定子插入壳体中时构成定子的邻接构件。

这样，定子可以压靠在散热器上，而不需要用于将定子和壳体彼此联接的非常精确的间隙，获得该间隙是昂贵且复杂的。

简化了电机1的组装，不再需要在定子和壳体之间具有特殊的公差，并且不再需要考虑确切地由于机械公差而导致的热阻变化，在现有技术的方案中，机械公差不允许定子和壳体彼此有效地热联接。

托架使定子绕组和散热器之间的热交换表面最大化，特别是与膏状物16结合使定子绕组和散热器之间的热交换表面最大化，因为空的空间(如果存在的话)填充有间隙填充物。

散热器12制成单个环，优选由导热塑料制成。

在组装电机1的优选模式中，环或散热器12安装在定子5上并通过膏状物16保持就位。

当将由定子和散热器组成的组件插入壳体2中时，孔17允许膏状物穿过并且膏状物也可以在面部12b上铺开；优选地，还在壳体2所在的一侧将一层膏状物16施加于散热器12上。

Claims (17)

1.一种电机，其具有旋转轴线(R)并且包括：

壳体(2)，其包括横向于所述旋转轴线(R)的底壁(3)；

定子(5)，其与所述壳体(2)集成为一体，并且设置有多个极片(6)和至少一根引线(7)，所述至少一根引线(7)缠绕在所述多个极片(6)上以限定构成定子绕组(9)的多个线圈(8)；

所述电机的特征在于，所述电机包括插在所述定子(5)和所述壳体的所述底壁(3)之间的导热且电绝缘的环形的散热器(12)；所述环形的散热器(12)抵靠所述底壁(3)并且所述线圈(8)抵靠所述环形的散热器(12)，所述环形的散热器(12)形成所述定子(5)抵靠所述壳体(2)的止动或邻接构件。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述环形的散热器(12)包括用于所述线圈(8)中的至少第一线圈的至少一个托架(13)；所述第一线圈至少部分地定位在所述托架(13)中。

3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述托架(13)具有底部(15)、从所述底部(15)朝向所述定子(5)延伸的第一侧面(14a)和从所述底部(15)朝向所述定子(5)延伸的、面向所述第一侧面(14a)的第二侧面(14b)，所述第一线圈至少部分地插在所述第一侧面(14a)和所述第二侧面(14b)之间。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述第一线圈抵靠所述托架(13)的所述底部(15)。

5.根据权利要求3或4所述的电机，其特征在于，所述第一线圈抵靠所述托架(13)的所述第一侧面(14a)和/或所述第二侧面(14b)。

6.根据前述任一项权利要求所述的电机，其中，所述环形的散热器(12)设置有多个通孔(17)。

7.根据权利要求3和6所述的电机，其特征在于，所述通孔(17)至少部分地设置在所述托架(13)的所述底部(15)上。

8.根据前述任一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述环形的散热器(12)包括多个托架(13)，每个托架用于对应的线圈(8)，每个线圈(8)至少部分地定位在相应的托架(13)中。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述托架(13)沿着所述环形的散热器(12)不间断地一个接一个设置。

10.根据前述任一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述电机包括插在所述线圈(8)与所述散热器(12)之间和/或所述散热器(12)与所述壳体(2)之间的导热且电绝缘的膏状物(16)。

11.根据前述任一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述底壁(3)包括在平行于所述旋转轴线(R)的方向上朝向所述壳体(2)的内部突出的至少一个突起(18)，所述环形的散热器(12)至少部分地抵靠所述突起(18)。

12.根据前述任一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述环形的散热器(12)通过成型塑料材料制成。

13.根据前述任一项权利要求所述的电机，其特征在于，所述环形的散热器(12)与所述壳体(2)共成型。

14.一种用于组装根据前述任一项权利要求所述的电机的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将所述环形的散热器(12)定位在所述定子(5)与所述壳体(2)的所述底壁(3)之间；

将所述定子(5)插入所述壳体(2)中直到它压紧所述定子(5)和所述底壁(3)之间的所述散热器(12)，所述环形的散热器(12)形成防止所述定子(5)进一步插入所述壳体(2)中的邻接或止动构件。

15.根据权利要求14所述的组装方法，其特征在于，将所述环形的散热器(12)定位在所述定子(5)与所述壳体(2)的所述底壁(3)之间的步骤包括在将所述定子(5)插入所述壳体(2)之前将所述环形的散热器(12)插入所述壳体(2)中的步骤。

16.根据权利要求14所述的组装方法，其特征在于，将所述环形的散热器(12)定位在所述定子(5)与所述壳体(2)的所述底壁(3)之间的步骤包括在将所述定子(5)插入所述壳体(2)之前将所述环形的散热器(12)联接至所述定子(5)的步骤。

17.根据权利要求14所述的组装方法，其特征在于，将所述环形的散热器(12)定位在所述定子(5)和所述壳体(2)的所述底壁(3)之间的步骤包括将所述环形的散热器(12)与所述壳体(2)共成型的步骤。