CN110832744A - 尤其用于车辆的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尤其用于车辆的电机(1),包括转子(3),所述转子(3)可绕限定所述电机(1)的轴向(A)的旋转轴线(D)旋转,并且包括具有多个定子绕组(6)的定子(2),冷却剂分配室(4)和沿轴向与所述冷却剂分配室间隔开布置的冷却剂收集室(5),所述冷却剂分配室(5)与所述冷却剂收集室(5)借助冷却剂(K)能够流过的至少一个冷却通道(10)流体连通,至少在部分中,尤其整体上,所述至少一个冷却通道(10)和至少一个定子绕组(6)被嵌入由电绝缘塑料组成的塑料化合物(11)中,用于与所述定子绕组(6)热耦合。
Description
技术领域
本发明涉及一种尤其用于车辆的电机,并且涉及一种具有这种电机的车辆。
背景技术
这种类型的电机通常可以是电动机或发电机。电机可以是外部转子或内部转子的形式。
例如从US5,214,325中已知一种所述类型的机器。所述机器包括壳体、后侧壁和前侧壁,所述壳体围绕内部空间,并且具有在壳体的周向上环绕并径向地界定内部空间的外壳,所述后侧壁轴向地在一侧界定轴向内部空间,所述前侧壁轴向地在另一侧界定内部空间。电机的定子固定地连接到外壳。电机的转子布置在定子中,转子的转子轴通过前轴轴承可旋转地安装在前侧壁上。
常规电机的定子通常包括定子绕组,该定子绕组在电机的运行期间被激励。在此过程中产生热量,必须将其散发,以避免定子的过热、损坏甚至毁坏。为此,从传统的电机中已知,所述电机配备有冷却定子(尤其所述定子绕组)的冷却装置。这种冷却装置包括冷却剂流过并且布置在定子中的定子绕组附近的一个或多个冷却通道。通过将热量从定子绕组传递到冷却剂,可以从定子消散热量。
在此已证明不利的是,热量从定子到流过相应冷却通道的冷却剂的有效传递仅与相当大的结构费用有关。然而,这对电机的制造成本具有不利影响。
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种用于电机的改进实施例,其中,基本上或者完全消除了所述缺点。尤其,本发明的目的是提供一种用于电机的改进实施例,其特征在于改进了定子的定子绕组的冷却。
该目的通过独立权利要求的主题解决。优选实施例是从属专利权利要求的主题。
因此,本发明的基本思想是将电机的定子绕组与冷却剂通道一起嵌入,冷却剂流过该冷却剂通道,并且该冷却剂通道用于在由电绝缘塑料组成的塑料化合物中冷却定子绕组。因此,所述塑料首先可以用作用于将热量从定子绕组传递到冷却剂的传热介质,其次可以用作定子绕组的电绝缘体。尤其,由此在定子绕组和被引导通过冷却通道的冷却剂之间产生特别良好的热传递。如果使用具有高导热率的塑料,则尤其如此。尤其,所谓的热固性塑料适用于该目的。同时使用电绝缘塑料确保了待冷却的定子绕组不会由于塑料而发生不希望的电短路。
与传统冷却装置相比,借助于将本发明必要的将所述两个部件嵌入塑料中,带有冷却剂的冷却通道与待冷却的定子绕组的直接热耦合使得产生定子绕组的尤其有效的冷却。因此,即使例如在电机的高负载模式下在定子中产生大量废热时,也可以确保产生的废热可以从定子消散。因此可以避免由于定子的过热而导致的电机损坏或甚至毁坏。对于本发明必要的塑料化合物优选地可以利用要被冷却的定子绕组并且用塑料嵌件成型的冷却通道通过注塑成型来制造,以形成塑料化合物。因此,将定子绕组和冷却通道嵌入塑料化合物中非常简单。由此在根据本发明的电机的制造中产生了明显的成本优势。
根据本发明的,尤其用于车辆的电机包括可绕旋转轴线旋转的转子。旋转轴线限定电机的轴向。另外,所述机器包括具有多个定子绕组的定子。该机器还包括冷却剂分配室和沿轴向与冷却剂收集器相距一定距离布置的冷却剂收集室。通过冷却剂可流过的至少一个冷却通道,冷却剂分配室能够与冷却剂收集室流体连通。优选在冷却剂分配室和冷却剂收集室之间设置多个这种冷却通道。根据本发明,至少一个冷却通道和至少一个定子绕组至少部分地嵌入由电绝缘塑料组成的塑料化合物中,用于与冷却剂的热耦合。
根据一个优选的实施例,冷却剂分配室和/或冷却剂收集室至少部分地布置在至少一种塑料化合物中,用于与冷却剂的热耦合。这允许在冷却剂分配室或冷却剂收集室与定子绕组之间的特别良好的热传递,因此冷却剂分配室或冷却剂收集室也可用于直接从定子绕组吸收热量。
根据另一优选实施例,定子具有定子齿,定子齿沿轴向延伸,沿周向彼此间隔开地布置并且支撑定子绕组。在本实施例中,塑料化合物在沿周向在两个相邻的定子齿之间形成的中间空间中布置有至少一个冷却通道和至少一个定子绕组。该措施确保了在定子绕组和冷却通道之间的特别良好的热传递,因为冷却通道布置在紧邻要冷却的定子绕组的中间空间中。此外,在塑料化合物的制造期间,定子齿之间的所述中间空间可以以浇铸模具的方式使用,塑料化合物的塑料被注入到该铸模中。因为可以省去单独的铸模,所以这简化了塑料的制造。
另一优选的改进方案提出,将中间空间分成第一和第二部分空间。在该改进方案中,至少一个定子绕组布置在第一部分空间中。至少一个冷却通道布置在第二部分空间中。在两个部分空间之间形成有定位辅助件,借助于该定位辅助件,至少一个冷却通道可以定位在第二部分空间中。如果利用塑料化合物的塑料将所述冷却通道与定子绕组一起模压成型在两个定子齿之间的中间空间中,则该措施允许精确且稳定地定位冷却通道(通常是管体或扁平管)。
在该改进方案的有利的扩展中,定位辅助件具有在周向上形成在两个相邻的定子齿上的两个突起。这两个突起在转子的周向上彼此面对,并且伸入到中间空间中以便定位冷却通道。这种改进允许在利用塑料化合物的塑料的嵌件成型之前精确对齐中间空间中的冷却通道。
所述塑料化合物有利地轴向地,优选在两侧从相应的中间空间中伸出。因此,塑料化合物还可以用于部分地界定冷却剂分配室或冷却剂收集室。尤其,可以省去在机器的制造期间从中间空间突出那部分塑料化合物所需要的去除,这与机器制造期间的成本优势相关。
因此,另一有利的改进方案提出,至少一种塑料化合物至少部分地界定冷却剂分配室和/或冷却剂收集室。因此,可以省去为冷却剂分配室或冷却剂收集室例如以壳体的形式提供单独的边界。
根据一个优选实施例,布置在中间空间中的塑料化合物由单一塑料材料组成。在本实施例中,在中间空间中,优选在定子绕组或塑料化合物与定子齿之间布置有由电绝缘材料组成的附加电绝缘。因为在本实施例中,只有一种塑料材料必须引入到中间空间中,所以由所述塑料制造塑料化合物可以在单个注射成型步骤中进行。因此,塑料化合物的制造特别简单,这具有成本优势。
有利地,塑料化合物基本上完全填充中间空间。由此避免例如以气隙的方式形成会导致不期望的传热减少的不期望的中间空间。
塑料化合物的电绝缘塑料有利地包括热固性塑料或为热固性塑料。替代地,塑料化合物的电绝缘塑料可以包括热塑性塑料或者可以是热塑性塑料。在另一种变型中,也可以考虑热固性塑料和热塑性塑料的组合。
有利地,至少两个冷却通道和塑料化合物可分别在沿周向设置在两个分别相邻的定子齿之间的至少一个中间空间中,优选在每个中间空间中。这确保了可将运行中产生的废热从存在的所有定子绕组中消散。
根据另一优选的实施例,至少一个冷却通道在中间空间中布置在相应的定子绕组的径向外部和/或径向内部。这允许进行冷却通道的靠近要被冷却的定子绕组的节省空间的布置,因此电机仅需要很少的构造空间来冷却定子绕组。
一种优选的改进方案提出,将至少一个冷却通道设计为围绕管体内部空间的管体。在该变型方案中,在管体上形成将管体内部空间分成彼此流体分离的至少两个部分冷却通道的至少一个分离件。管体可以借助于所述分离件而被加固,因此,管体的机械强度得以提高。
有利的改进方案提出,将管体设计为扁平管,所述扁平管沿轴向延伸并且在垂直于轴向的横截面中具有两个宽边和两个窄边。有利地,在垂直于轴向的横截面中,扁平管的至少一个宽边基本上垂直于径向延伸。两个宽边的长度可以优选地是两个窄边的长度的至少四倍,优选地至少十倍。
根据另一优选实施例,冷却剂分配室和/或冷却剂收集室由至少部分地,优选完全地存在于塑料化合物中的腔形成。因此,可以省去用于界定冷却剂分配室或冷却剂收集室的单独的盖或壳体的设置。与此相关的是不小的成本优势。
所述塑料化合物特别优选是由电绝缘塑料组成的注塑成型化合物。注塑成型工艺的使用简化并加速了塑料化合物的制造。这导致电机制造中的成本优势。
在一种有利的改进方案中,定子包括优选为环形的定子主体,定子齿从该定子主体中突出。在该改进方案中,由电绝缘的塑料组成的塑料化合物布置在定子主体的外周侧上,并且优选在所述外周侧上形成塑料涂层。因此,定子可以与周围环境电绝缘。因此可以省去用于容纳定子主体的单独的壳体的设置。在一种可选的变型方案中,也可以考虑在定子主体的至少一个或两个端面上涂覆塑料。在另一变体中,塑料可以优选地完全包围定子主体。
根据一种优选的实施例,在工艺中,所述塑料化合物至少部分地包围至少一个定子绕组的至少一个绕组部分,所述绕组部分轴向地从定子主体的中间空间中伸出,并且部分地包围冷却剂分配室和/或冷却剂收集室,使得定子绕组的所述绕组部分相对于冷却剂电绝缘。由此防止了在电机运行期间冷却剂与定子绕组的不期望的电短路。
根据有利的改进,冷却剂分配室通过多个冷却通道与冷却剂收集室流体连通。
有利地,多个冷却通道分别沿轴向彼此间隔一定距离而延伸。该措施确保了定子绕组的所有轴向部分都被冷却。
冷却通道优选地沿着定子的周向彼此间隔开地布置。该措施确保了所有定子绕组都沿周向被冷却。
根据另一优选实施例,冷却剂分配室和/或冷却剂收集室特别在定子主体的轴向延伸中邻近定子主体布置。优选地,在本实施例中,冷却剂分配室或冷却剂收集室在定子主体或定子的径向上不突出超过定子主体或定子。本实施例在径向上仅需要非常小的构造空间。
特别优选地,至少一个定子绕组被设计成在电机运行期间至少在相应的中间空间内的区域中与冷却剂和定子主体电绝缘。对于电机的所有定子绕组尤其优选,从而利用冷却剂防止了在电机运行期间定子绕组与定子主体的不希望的电短路。
尤其有利的是,至少一个定子绕组与定子主体,优选还与界定中间空间的定子齿之间的电绝缘完全由上面已经提到的塑料和/或附加电绝缘体形成。由此可以省略另外的电绝缘体的设置。
根据另一优选实施例,中间空间内的附加电绝缘体沿着轴向在中间空间的整个长度上如测得的轴向上那样延伸,使得所述绝缘体使定子绕组与定子主体以及与界定各自中间空间的定子齿绝缘。
根据有利的改进,附加电绝缘体在中间空间内沿着中间空间的至少整个长度沿着定子绕组的周围围绕定子绕组。
在特别优选的实施例中,至少一个定子绕组也与为管体形式的冷却通道电绝缘。在此,电绝缘由塑料和/或附加电绝缘体形成。
所述定子绕组可以特别优选地是分布式绕组的一部分。
此外,本发明涉及一种车辆,尤其是机动车辆,包括上面提出的电机。因此,电机的上述优点也适用于根据本发明的车辆。
本发明的其他重要特征和优点从从属权利要求、附图以及根据附图的对附图的相关描述中得出。
不言而喻,在不脱离本发明的范围的情况下,上述的特征和下面将要说明的特征不仅可以在相应陈述的组合中使用,而且可以在不同的组合中使用或单独使用。
附图说明
在附图中示出了本发明的优选的实施例,并且在下面的说明中将对其进行详细说明。
在附图中,分别示意性地:
图1在沿转子的旋转轴线的纵截面中示出了根据本发明的电机的示例,
图2以垂直于转子的旋转轴线的横截面示出了根据图1的电机的定子,
图3示出了图2的定子在周向上在两个相邻的定子齿之间的中间空间的区域中的详细图示,
图4示出了根据图3的变型的改进,
图5示出了图1的电机的第一变型,其中流过冷却通道的冷却剂也用于冷却转子的轴承,
图6示出了根据图1的电机的第二变体,该第二变体占据特别小的结构空间,并且
图7示出了根据图1的电机的第三变型,其允许特别有效地冷却定子绕组。
具体实施方式
图1以截面图示出了根据本发明的电机1的示例。电机1的尺寸设计成使得它可以用在车辆中,优选在公路车辆中。
电机1包括在图1中仅示意性地示出的转子3和定子2。为清楚起见,在图2中的定子2在以垂直于沿着图1的相交线II-II的旋转轴线D的横截面中示出为单独图示。根据图1,转子3具有转子轴31,并且可以具有多个磁体(未在图1中具体示出),其磁极化沿周向U改变。转子3可绕旋转轴线D旋转,旋转轴线D的位置由转子轴31的中心纵向轴线M界定。旋转轴线D限定平行于旋转轴线D延伸的轴向A。径向R垂直于轴向A。周向U围绕旋转轴D旋转。
如图1所示,转子3布置在定子2中。因此,此处示出的电机1是所谓的内部转子。然而,也可以想到以所谓的外部转子的形式的转子3布置在定子2的外部的实现方式。转子轴31在第一轴承32a中绕旋转轴线D可旋转地安装在定子2上,并且在第二轴承32b中与其轴向间隔地安装在定子2上。
此外,定子2以已知的方式包括可以被激励以产生磁场的多个定子绕组6。转子3通过由转子3的磁体产生的磁场与由定子绕组6产生的磁场的磁相互作用而旋转。定子绕组6可以是分布式绕组的一部分。
从图2的横截面可以看出,定子2可以具有例如由铁制成的环形定子主体7。尤其,定子主体7可以由沿着轴向A彼此堆叠并且彼此粘结的多个定子主体板(未示出)形成。多个定子齿8在径向上一体地形成在定子主体7的内部,该定子齿沿轴向A延伸,从定子主体7径向向内突出并且沿周向U彼此间隔开。每个定子齿8带有一个定子绕组6。各个定子绕组6一起形成一个绕组装置。取决于要由定子绕组6形成的磁极的数量,整个绕组装置的各个定子绕组6可以以合适的方式彼此电连接。
在电机1的运行中,电激励的定子绕组6产生必须从电机1消散的废热,以防止电机1过热和相关的损坏甚至毁坏。因此,定子绕组6借助于冷却剂K被冷却,所述冷却剂被引导通过定子2,并且通过热传递吸收由定子绕组6产生的废热。
为了引导冷却剂K通过定子2,电机1包括冷却剂分配室4,冷却剂K可以经由冷却剂入口33引入冷却剂分配室4。冷却剂收集室5沿轴向A布置成距冷却剂分配室4一定距离。冷却剂分配室4通过多个冷却通道10与冷却剂收集室5流体连通,在图1的图示中只能看到其中一个冷却通道。冷却剂分配室4与冷却剂收集室5在垂直于轴向A的横截面中均可以具有环形的几何形状(图中未示出)。多个冷却通道10沿周向U彼此间隔开地布置,并且每个冷却通道沿着轴向A从环形冷却剂分配室4延伸到环形冷却剂收集室5。因此,可以经由冷却剂入口33将引入到冷却剂分配室4的冷却剂K分配给各个冷却通道10。在流过冷却通道10并吸收定子绕组的热量之后,冷却剂K被收集在冷却剂收集室5中,并再次从电机经由设置在定子2上的冷却剂出口34排放。
从图1和2的图示中可以看出,定子绕组6布置在中间空间9中,该中间空间分别在周向U上形成在两个相邻的定子齿8之间。本领域技术人员成为“定子槽”或“定子缝”的中间空间9像定子齿8一样沿轴向A延伸。
现在将注意力转向图3的图示,其在详细图示中示出了在周向U上在两个相邻的定子齿8之间形成的中间空间9,在下文中也称为定子齿8a,8b。为了改善由定子绕组6产生的废热向流过冷却通道10的冷却剂K的传递,在根据图3的每个中间空间9中设置有由塑料制成的塑料化合物11。塑料化合物11特别优选是由电绝缘塑料组成的注塑成型化合物。注塑成型工艺的使用简化并加速了塑料化合物的制造。在图3的示例中,塑料化合物11由单一塑料材料组成。布置在中间空间9中的冷却通道10和布置在相同的中间空间9中的定子绕组6被嵌入在例如可以由热固性塑料或热塑性塑料构成的塑料化合物11中。不言而喻,根据图3布置在中间空间9中的定子绕组6分别部分地属于第一定子绕组6a,该第一定子绕组6a由第一定子齿8a承载,并且部分地分配给第二定子绕组6b,该第二定子绕组6b由在周向U上与第一定子齿8a相邻的第二定子齿8b承载。在图3中示出了虚拟的分隔线12以阐明该情况。图3中的分离线12的左侧所示的绕组线13a属于由定子齿8a承载的定子绕组6a。在分离线12的右侧示出的绕组线13b属于由定子齿8b承载的定子绕组6b。
如图3的详细图示进一步所示,在塑料化合物11和定子主体7之间或在界定该中间空间的两个定子齿8a,8b之间的相应的中间空间9中布置有由电绝缘材料组成的附加电绝缘体15。由纸构成的电绝缘体15被证明是特别经济的。如果塑料化合物11由于热过载而破裂或以其他方式损坏,则可以避免定子绕组6与定子主体7或定子齿8或8a,8b的材料(通常为铁或其他合适的导电材料)发生不希望的电短路。
如图3的详细说明所示,冷却通道10各自可以由围绕管体内部空间22的例如由铝组成的管体13形成。如图3的详细图示所示,将冷却通道10分成彼此分开的部分冷却通道19的一个或多个分离件18可选地在管体16上形成。由此可以提高冷却剂K在冷却通道10中的流动性能,这与改善向冷却剂K的热传递相关。此外,管体16因此被附加地机械加固。图3通过示例的方式示出了三个这样的分离件18,从而形成了四个部分冷却通道19。不言而喻,在该示例的变型中,可以有不同数量的分离件18。形成冷却通道10的管体16设计为扁平管17,该扁平管在垂直于转子3的旋转轴线D的横截面中(参见图3)具有两个宽边20和两个窄边21。在图3所示的横截面中,垂直于轴向A,扁管17的两个宽边20垂直于径向R延伸。两个宽边20的长度至少是两个窄边21的长度的四倍,优选至少十倍。
在图1至3的示例中,冷却通道10在相应的中间空间9中布置在定子绕组6的径向外侧。因此,冷却通道10与转子3的旋转轴线D的径向距离大于定子绕组6相对于旋转轴线D的径向距离。然而,冷却通道10在径向内部的布置也是可以想到的。
为了制造根据图1至3的电机1,首先将由管体16或扁平管17形成的冷却通道10引入到中间空间9中。电绝缘体15例如由纸制成,然后将定子绕组6插入到中间空间9中。之后,将定子绕组6布置在定子齿8上,并且因此也将定子绕组6引入到中间空间9中,并且随后将其与形成塑料化合物11的例如热固性塑料的塑料一起模制成型。在制造塑料化合物11的工艺中,定子主体7也可以与制造塑料化合物11的塑料(即,尤其热固性塑料)一起嵌件模制。
根据图3,中间空间9包括其中布置有定子绕组6的第一部分空间9c和其中布置有冷却通道10并且与第一部分空间9c互补以形成中间空间9的第二部分空间9d。如图3和图4所示,可以在两个部分空间之间布置一个固定装置27,通过该固定装置可以将冷却通道10固定在第二部分空间9d中。所述固定装置27包括形成在两个定子齿8a,8b上的两个突起28a,28b,这两个定子齿在周向U和中间空间9上相邻。两个突起28a,28b在周向U彼此面对,并且伸入中间空间以固定冷却通道。突起28a,28b用作呈管体16或扁平管17的形式的冷却通道10的径向止挡件,该止挡件防止冷却通道10沿径向向内的不期望的运动,尤其在通过注塑模制塑料化合物11进行的制造期间。
图4示出了图3的示例的扩展。图4的扩展与图3的示例的不同之处在于,如在图3的示例中冷却通道10可以是管体16或扁平管17的形式,在中间空间9中不仅在径向外部设置而且还在径向内部设置。通过示例的方式,径向内部冷却通道10被示为具有两个分离件18和三个部分冷却通道19的扁平管17。关于图3的示例的以上说明,必要时应作必要的变通也适用于图4的示例。
再次参考下面的图1。如图1所示,一体成型的塑料化合物11可以从中间空间9轴向两侧突出。这也使得可以将冷却剂分配室4(替代地或附加地)和冷却剂收集室5嵌入塑料化合物11中,用于热耦合到轴向布置在各个中间空间9外部的各个定子绕组6的两个轴向端部14a,14b。这使得即使在相关定子绕组6的传统上特别热负荷的轴向端部14a,14b的区域中,也可以有效地将热量传递到存在于要制造的冷却剂分配室4或冷却剂收集室5中的冷却剂K。该措施允许特别有效地冷却定子绕组6的两个轴向端部14a,14b。
此外,根据图1,具有定子主体7和定子齿8的定子2轴向地布置在第一端板25a和第二端板25b之间。
如图1所示,冷却剂分配室4的一部分布置在第一端板25a中,而冷却剂收集室5的一部分布置在第二端板25b中。因此,冷却剂分配室4和冷却剂收集室5分别部分地由设置在塑料化合物11中的腔41a,41b形成。
第一腔41a在此由形成在第一轴承板25a中的腔42a补充,以形成冷却剂分配室4。以相应的方式,第二腔41b由在第二端板25b中形成的腔42b补充,以形成冷却剂收集室5。在上面说明的变型实施例中,塑料11因此至少部分地界定了冷却剂分配室4和冷却剂收集室5。
第一轴承板25a还可以包含冷却剂进料35,该冷却剂进料35将冷却剂分配室4流体地连接到冷却剂入口33,该冷却剂入口33设置在第一端板25a的外侧,尤其如图1所示的外周侧。第二端板25b可以相应地包含冷却剂排放口36,该冷却剂排放口36将冷却剂收集室5流体地连接到设置在端板25b的外侧(尤其如图1所示的外周侧)上的冷却剂出口34。这允许冷却剂分配室4和冷却剂收集室5分别在径向上分别在相关定子绕组6的第一端部14a和第二端部14b的外侧上并且沿着轴向的布置,作为所述端部14a,14b的延伸部。通过该措施也特别有效地冷却了定子绕组6的在电机1的运行过程中特别热负荷的端部14a,14b。
根据图1,由电绝缘塑料组成的塑料化合物11也可以布置在定子主体7的外周侧30上,并且因此可以在外周侧面30上形成塑料涂层11.1。因此,通常由导电的定子板形成的定子2可以与周围环境电绝缘。因此可以省去用于容纳定子主体7的单独的壳体的设置。
图5示出了图1的示例的变型。为了在机器1的运行期间进一步冷却转子轴31和两个轴轴承32a,32b,冷却剂进料35可以热耦合至在第一端板25a中布置的第一轴轴承32a。类似地,冷却剂排放口36可以热耦合到布置在第二端板25b中的第二轴承32b。由此可以允许用于冷却轴承32a,32b的单独的冷却装置,这导致了不小的成本优势。在图5的示例中,冷却剂入口33和冷却剂出口34设置在相应的端板25a,25b的外端侧26a,26b上。但是,也可以考虑周向或径向布置。在根据图5和1的变型中,定子绕组6相对于径向R径向地布置在冷却通道10内。
定子绕组6通过设置在第二端板25b中的引线39实现的电连接50从定子2向外导引,因此可以从外部给所述定子绕组激励。
引线39在径向上布置在冷却剂分配室4或冷却剂收集室5与旋转轴线D之间。
在示出相对于图5简化的实施例的图6的示例中,冷却剂分配室4和冷却剂收集室5仅布置在冷却通道10的轴向延伸部中。该变型需要特别小的结构空间,以用于冷却剂分配室4和用于冷却剂收集室5。
在根据图6的变型中,定子绕组6相对于径向R径向地布置在冷却通道10内。定子绕组6利用通过设置在第二端板25b中的引线39实现的电连接50从定子2向外引导,使得所述定子绕组可以从外部激励。引线39相对于冷却剂分配室4或冷却剂收集室5的外部的径向在径向上布置在第二端板25b中。
在图7的示例中示出了图5的扩展。在该扩展中,冷却剂分配室4以U形的方式围绕相应的定子绕组6的第一轴向端部部分14a,(即,在图7所示的沿旋转轴线D的纵向截面中,轴向地端侧、在径向内侧和径向外侧)。相应地,冷却剂收集室5以U形的方式围绕相应定子绕组的第二轴向端部14b(即,在沿旋转轴线D的纵向截面中,端侧、在径向内侧和径向外侧)。在这种变型中,冷却通道10既设置在定子绕组6径向内部又设置在定子绕组6径向外侧。因此,包括轴向端部14a,14b的各个定子绕组6经由冷却通道10以及冷却剂分配室4和冷却剂收集室5与冷却剂K直接热接触。这允许包括暴露于热负荷的轴向端部14a,14b在内的定子绕组6特别有效地冷却。
在工艺中,塑料化合物11还可以围绕定子绕组6的轴向地从定子主体的中间空间9中伸出的绕组部分,并且可以部分地界定冷却剂分配室4或冷却剂收集室5,使得当冷却剂在机器1的运行期间被引导通过相关冷却通道10时,相关定子绕组6或定子绕组6的相关绕组部分相对于冷却剂电绝缘。
有利地,冷却剂分配室4和冷却剂收集室5在定子主体7的轴向延伸方向上邻近定子主体7布置。冷却剂分配室4或冷却剂收集室5优选沿定子主体7或定子2的径向R伸出不超过定子主体7或定子2。
定子绕组6分别被设计成使得其在电机运行期间至少在相应中间空间9内的区域中与冷却剂K和定子2的定子主体7电绝缘。由此利用冷却剂K防止了定子绕组6与定子主体7的不期望电短路(在电机1的运行期间)。定子绕组6相对于定子主体7的这种电绝缘,优选地还相对于界定中间空间9的定子齿8的电绝缘有利地完全由上文提到的塑料11和/或已经由附加电绝缘体15形成。
附加电绝缘体15有利地在中间空间9内在中间空间9的整个长度上如沿轴向A测得那样延伸,使得电绝缘体将定子绕组6与定子主体7和/或定子绕组6绝缘。附加电绝缘体15同样便于在中间空间9内在整个中间空间9的至少整个长度上沿其圆周边界围绕定子绕组6。有利地,定子绕组6也与呈管体16形式的冷却通道电绝缘。这里,电绝缘由塑料化合物形成,或者替代地或附加地由附加电绝缘体15形成。
Claims (28)
1.一种尤其用于车辆的电机(1),
-包括转子(3),所述转子(3)可绕限定所述电机(1)的轴向(A)的旋转轴线(D)旋转,并且包括具有定子绕组(6)的定子(2),
-包括冷却剂分配室(4)和沿轴向与所述冷却剂分配室间隔开布置的冷却剂收集室(5),其中,所述冷却剂分配室(5)与所述冷却剂收集室(5)借助冷却剂(K)能够流过的至少一个冷却通道(10)流体连通,用于所述定子绕组(6)的冷却,
-其中,所述至少一个冷却通道(10)和至少一个定子绕组(6)被嵌入由电绝缘塑料组成的塑料化合物(11)中用于热耦合。
2.根据权利要求1所述的电机,
其特征在于,
所述冷却剂分配室(4)和/或所述冷却剂收集室(5)至少部分地布置在至少一种塑料化合物(11)中,用于与所述定子绕组(6)热耦合。
3.根据权利要求1或2所述的电机,
其特征在于,
-所述定子(2)具有定子齿(8),所述定子齿(8)沿轴向(A)延伸,沿所述转子(3)的周向(U)彼此间隔一定距离布置,并支撑所述定子绕组(6),
-其中,所述塑料化合物(11)与所述至少一个冷却通道(10)和所述至少一个定子绕组(6)一起布置在周向(U)上形成在两个相邻的定子齿(8)之间的中间空间(9)中。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电机,
其特征在于,
-所述中间空间(9)包括布置有所述至少一个定子绕组(6)的第一部分空间(9c)和布置有所述至少一个冷却通道(10)的第二部分空间(9d),
-在所述两个部分空间(9c,9d)之间布置有定位辅助件(27),借助于所述定位辅助件,所述至少一个冷却通道(10)能够定位在所述第二部分空间(9d)中。
5.根据权利要求4所述的电机,其中,
其特征在于,
所述定位辅助件(27)包括在所述周向(U)上形成在两个相邻定子齿(8a,8b)上的两个突起(28a,28b),
-两个突起(28a,28b)在所述周向(U)上彼此面对,并且突出到所述中间空间(9)中以便定位所述冷却通道(10)。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述塑料化合物(11)轴向地从所述中间空间(9)伸出。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述塑料化合物(11)至少部分地界定所述冷却剂分配室(4)和/或所述冷却剂收集室(5)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
-在至少一个中间空间(9)中,所述塑料化合物(11)由单一塑料(塑料材料)组成,
-在所述中间空间(9)中布置有由电绝缘材料组成的附加电绝缘体(15)。
9.根据权利要求8所述的电机,
其特征在于,
在所述定子绕组(6)和所述定子齿(8)之间,优选在所述塑料化合物(11)和所述定子齿(8)之间,布置有附加电绝缘体(15)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
-所述电绝缘塑料(11)包括热固性塑料或为热固性塑料,和/或
-所述电绝缘塑料(11)包括热塑性塑料或为热塑性塑料。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
在沿所述周向(U)的两个分别相邻定子齿(8a,8b)之间的至少一个的,优选在所述两个分别相邻定子齿(8a,8b)每个的中间空间(9)中设置至少一个冷却通道(10)和所述塑料化合物(11)。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述至少一个冷却通道(10)在相应定子绕组(6)的径向外部和/或径向内部布置在中间空间(9)中。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述至少一个冷却通道(10)设计为围绕管体内部空间(22)的管体(16),
其中在所述管体(16)上形成有将所述管体内部空间(22)分成彼此流体地分离的至少两个部分冷却通道(19)的至少一个分离件(18)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述管体(16)设计为扁平管(17),
其中,在垂直于所述轴向(A)的横截面中,所述扁平管(17)的至少一个宽侧(20)基本垂直于所述径向(R)延伸。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述塑料化合物(11)是由电绝缘塑料构成的注塑成型化合物。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
-所述定子(2)包括优选为环形的定子主体(7),
-由电绝缘塑料构成的所述塑料化合物(11)布置在所述定子主体(7)的外周侧(30),并且优选在所述外周侧(30)上形成外涂层(11.1)。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
在工艺中,所述塑料化合物(11)至少部分地包围所述定子绕组(6)的至少一个绕组部分,所述绕组部分轴向地从所述中间空间(9)伸出,并部分地界定所述冷却剂分配室(4)和/或所述冷却剂收集室(5),使得所述绕组部分在所述机器(1)运行期间相对于所述冷却剂(K)电绝缘。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述冷却剂分配室(4)通过多个冷却通道(10)与所述冷却剂收集室(5)流体连通。
19.根据权利要求18所述的电机,
其特征在于,
所述多个冷却通道(10)沿所述轴向(A)彼此间隔开地延伸。
20.根据权利要求18或19所述的电机,
其特征在于,
所述冷却通道(10)沿所述定子(2)的周向(U)彼此间隔开地布置。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述冷却液分配室(4)和/或所述冷却液收集室(5)仅在所述定子主体(7)或定子(2)的轴向延伸方向上邻近所述定子主体(7)或定子(2)布置,并且优选沿着所述定子主体(7)或定子(2)的径向方向不伸出超过所述定子主体(7)或定子(2)。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述至少一个定子绕组(6)被设计成在所述电机(1)的运行期间至少在相应中间空间(9)内的区域中与所述冷却剂(K)和所述定子主体(7)电绝缘。
23.根据权利要求22所述的电机,
其特征在于,
特别优选完全由塑料化合物(11)和/或附加电绝缘体(15)形成所述至少一个定子绕组(6)与所述定子主体(7)的所述电绝缘,优选与界定所述中间空间(9)的定子齿(8)的所述电绝缘。
24.根据权利要求8至23中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述中间空间内的所述附加电绝缘体(15)延伸所述中间空间的如沿轴向(A)所测得的整个长度,使得所述定子绕组(6)与所述定子主体(7)绝缘,并且与界定相应中间空间(9)的所述定子齿(8)绝缘。
25.根据权利要求8至24中的任一项所述的电机,
其特征在于,
附加电绝缘体(15)至少在所述中间空间(6)的整个长度上沿其圆周包围所述中间空间(9)内的定子绕组(6)。
26.根据权利要求24或25所述的电机,
其特征在于,
所述至少一个定子绕组(6)通过所述塑料化合物(11)和/或所述附加电绝缘体(15)与管体(16)的形式的所述冷却通道(10)电绝缘。
27.根据前述权利要求中的任一项所述的电机,
其特征在于,
所述定子绕组(6)是分布式绕组的一部分。
28.一种车辆,尤其是机动车辆,包括至少一个根据前述权利要求中的任一项所述的电机(1)。
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