CN112042076A - 用于机动车的电机和用于电机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车(28)的电机(1)，所述电机包括可转动地支承的转子(2)并且包括定子(3)，所述定子具有定子内室(4)，所述转子(2)至少局部地插入到定子内室中并且通过气隙(5)在定子(3)的径向延伸方向(6)上与定子(3)的朝向转子(2)的内侧(7)间隔开。所述定子(3)在其内侧(7)上具有引导结构(8)，借助于所述引导结构，处于气隙(5)中的冷却剂(9)由于转子(2)的转动运动(10)而能在定子(3)的轴向延伸方向(11)上从气隙(5)导出。本发明的另一方面涉及一种用于电机(1)的定子(3)。

Description

用于机动车的电机和用于电机的定子

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1的前序部分的用于机动车的电机。本发明的另外的方面涉及一种用于这样的电机的定子以及一种机动车。

背景技术

为了冷却电机例如驱动电机或者发电机，它们可以经受借助于冷却剂的直接冷却，其中，电机的多个单个部件可以被加载冷却剂，即用冷却剂湿润。例如油可以用作为冷却剂。

例如由DE112009003166T5已知一种马达-发电机，其中，线圈遮盖件形成一个围绕一个线圈端部区段的冷却油通道、一个围绕另一个线圈端部区段的另外的冷却通道以及一个冷却油连通通道，所述冷却油连通通道将所述一个冷却通道和所述另外的冷却通道在马达-发电机的定子芯的内侧上连接。马达-发电机还具有导油肋，其防止油在定子芯的循环方向上流动并且取而代之将油引导至在定子芯内侧上的空间。

发明内容

本发明的目的是，实现开头所提类型的一种电机、一种定子以及一种机动车，它们能够实现冷却剂的特别有利的引导。

按本发明，所述目的通过一种具有权利要求1的特征的电机、通过一种按权利要求12的定子以及通过一种按权利要求13的机动车达到。本发明的一些有利的实施方式以及适宜的扩展方案是从属权利要求和说明书的内容，其中，针对本发明的一个方面的阐述、尤其是针对该方面的单个特征的阐述相应地也适用于本发明的其他方面，并且反之亦然。

本发明的第一方面涉及一种用于机动车的电机，所述电机包括可转动地支承的转子并且包括定子，所述定子具有定子内室，所述转子至少局部地插入到定子内室中并且通过气隙在定子的径向延伸方向上与定子的朝向转子的内侧间隔开。所述电机也可以称为电气机械并且例如可以构成为电动机或者发电机。所述转子可以包括转子轴，所述转子可以经由转子轴可转动地支承在电机的壳体元件上。所述壳体元件例如可以是端盖。所述电机例如可以包括滚动轴承，以便可转动地支承转子。定子的内侧可以至少局部地包围限定定子内室。所述内侧可以优选地构造成空心柱形的，使得气隙可以具有一个在定子的通过所述内侧限定的内环周上至少基本上均匀的气隙厚度。

按本发明规定，所述定子在其内侧上具有引导结构，借助于所述引导结构，处于气隙中的冷却剂由于转子的转动运动而能在定子的轴向延伸方向上从气隙导出。这是有利的，因为因此进入到定子与转子之间的气隙中的冷却剂可以由于转动运动而有针对性地在轴向延伸方向上从气隙输出，所述冷却剂例如可以是油。因此，可以减小由于冷却剂的携动而引起的可能的摩擦损失，并且因此可以总体上实现冷却剂的改进的引导，所述携动通过转子的转动运动引起。

本发明基于以下认识：由于转子的转动运动，也包含在气隙中的空气可以被驱动。通过转子的转动运动，可以在气隙中产生空气流，所述空气流可以也使得包含在气隙中或者进入气隙中的冷却剂运动。处于气隙中的被驱动的冷却剂于是可以借助于引导结构从气隙运动出来。本发明还基于以下认识：通过处于气隙中的冷却剂引起的可能的摩擦损失至少近似地以转速的三次方上升，所述转子相对于定子的转动运动可以以所述转速进行。这些摩擦损失可以借助于引导结构显著地降低，使得电机总体上可以以改进的效率或者以较小的损失运行。这有助于机动车的提高的续驶里程，如果该机动车用该电机驱动的话。另一优点在于，通过引导结构可以防止，冷却剂在较长的时间上保留在气隙中并且例如仅仅在定子的环周方向上运动。在气隙中的这样的较长久的停留可以导致对冷却剂的损害，当冷却剂是油时尤其如此。在此，要被列举的损害的例子是由于高的热量输入以及由于在气隙中油的更换的不足而引起的所谓的碳化。

优选地，所述冷却剂可以借助于引导结构除了在轴向延伸方向上之外还在定子的环周方向上沿着内侧引导。这是有利的，因为因此，在冷却剂从气隙运动出来之前，冷却剂可以在气隙内在特别大的范围上被引导，因此，在冷却剂从气隙离开之前，通过冷却剂可以实现特别大面积的冷却。

在本发明的一种有利的扩展方案中，所述定子包括定子基体，所述定子基体具有至少一个定子槽，所述定子槽具有用于接纳定子绕组的至少一个部分区域的槽内室。这是有利的，因为定子槽能够实现定子绕阻特别确定地容纳在槽内室中。所述定子槽可以构成为槽，所述槽可以沿着定子基体延伸。所述定子槽可以优选地在定子的轴向延伸方向上在定子基体上延伸。所述定子可以包括所述定子绕组。所述定子基体可以构成为所谓的定子叠片组。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述定子基体具有定子轭和至少一个在定子的径向延伸方向上从定子轭朝内伸出的定子齿，所述定子轭和定子齿至少局部地限定所述至少一个定子槽。换言之，所述定子轭和所述至少一个定子齿至少局部地限定所述至少一个定子槽。经由定子齿可以按有利的方式在电机运行时实现磁场的磁力线的特别明确的引导。清楚的是，定子基体除了定子轭可以具有多个定子齿。每个定子齿可以优选地与定子轭一体地连接，使得在装配定子时可以实现定子的特别简单的操纵。所述至少一个定子槽可以在所述多个定子齿之中的两个相邻的定子齿之间延伸。所述多个定子齿之中的所述两个相邻的定子齿可以局部地限定槽内室。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述至少一个定子齿具有背离定子轭的定子齿表面，所述定子齿表面至少部分地构成定子的内侧，并且引导结构至少部分地在所述定子齿表面上延伸。换言之，所述定子齿表面可以构成所述内侧的至少一个部分区域。这种构造是有利的，因为所述定子齿表面因此可以满足双重功能，使得所述定子齿表面可以一方面在电机运行时用于磁场引导并且另一方面用于将处于气隙中的冷却剂导出。因此可以取消将引导结构设置为单独的构件。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述定子具有至少一个封闭元件，所述封闭元件保持在所述至少一个定子齿上并且在径向延伸方向上朝内至少局部地封闭槽内室。这是有利的，因为通过封闭槽内室可以禁止由于在电机运行时空气或冷却剂进入槽内室而引起的流动损失。

所述至少一个封闭元件可以优选地轨道形地构成并且因此可以特别简单地装配在所述至少一个定子齿上。特别优选地，所述封闭元件可以构成为楔子，所述楔子也可以称为槽楔子，因此能够实现槽内室的特别密封的且简单的封闭。

所述至少一个封闭元件可以优选地至少局部地接纳在所述至少一个定子槽中，因此可以实现封闭元件的改进的防丢失。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述至少一个封闭元件可逆地可拆地保持在所述至少一个定子齿上。这是有利的，因为因此可以在维护工作的范围内实现封闭元件的简单加装和/或无破坏地移除。

所述至少一个封闭元件和所述至少一个定子齿可以例如相互构成形锁合连接。换言之，所述封闭元件可以与定子齿形锁合地连接。形锁合连接能够实现封闭元件的特别简单的装配和拆卸。形锁合连接可以例如通过在封闭元件与定子齿之间的燕尾槽连接结构构成。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述至少一个封闭元件具有背离槽内室的元件上侧，所述元件上侧至少部分地构成定子的内侧，并且引导结构至少部分地在所述元件上侧上延伸。因此，所述元件上侧可以至少部分地构成定子的内侧，因此朝向气隙并且局部地限定气隙。这是特别有利的，因为封闭元件因此可以满足双重功能。一方面借助于封闭元件可以实现槽内室的封闭，并且另一方面可以实现冷却剂从气隙导出。因此，封闭元件特别有助于电机的低损耗运行。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述引导结构具有至少一个引导元件，所述引导元件在定子的内侧上延伸，并且所述引导元件至少在其主延伸方向上与一个中平面不正交且不平行，所述中平面配属于定子并且垂直于轴向延伸方向定向。这是有利的，因为处于气隙中的冷却剂可以通过所述至少一个引导元件的这种不正交且不平行的定向而由于转子的转动运动特别有效地从气隙导出。表述“不正交”在本发明范围内可以理解成“非正交”，即“不垂直”。表述“不平行”在本发明范围内可以理解成“非平行”。“中平面”在本发明范围内可以理解成一个在数学意义上的平面，定子的中心可以通过该平面定义。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述至少一个引导元件构成为肋或沟槽。这是有利的，因为肋或沟槽可以似乎特别简单地制造并且能够实现冷却剂的有效的引导。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述至少一个引导元件具有至少两个元件侧面，所述元件侧面定向成，沿着定子的内侧彼此成锐角地延伸。这是有利的，因为通过锐角可以避免冷却剂在引导元件上的堵塞，这种堵塞妨碍导出，并且取而代之，可以引起冷却剂划分成多个单个的冷却剂流。这些单个的冷却剂流可以在它们从气隙导出时湿润电机的特别大的面积并且因此在离开气隙之前实现特别良好的冷却效果。所述至少两个元件侧面之中的至少一个元件侧面可以与在所述至少一个引导元件的主延伸方向中定向的引导元件轴线构成角度。但是所述至少两个元件侧面也可以关于主延伸方向对称地定向。

在本发明的一种另外的有利的扩展方案中，所述引导结构包括至少两个引导元件，它们关于中平面彼此对称地定向。换言之，中平面可以构成所述至少两个引导元件的对称平面。所述至少两个引导元件的这种对称定向是有利的，因为冷却剂因此可以在中心在特别短的路径上从气隙导出。通过对称定向能够实现，将冷却剂在定子的彼此对置的端部上从气隙导出。

本发明的第二方面涉及一种定子，其用于按本发明第一方面的电机。这种定子可以具有定子内室，电机的转子能在构成气隙的情况下至少局部地插入到定子内室中并且能在定子的径向延伸方向上与定子的朝向转子的内侧间隔开。所述定子可以在其内侧上具有引导结构，借助于引导结构，处于气隙中的冷却剂能由于转子的转动运动而在定子的轴向延伸方向上从气隙导出。

本发明的第三方面涉及一种机动车，其具有按本发明第一方面的电机，并且附加地或替选地具有按本发明第二方面的定子。

本发明的一些其他特征从权利要求书、附图和针对附图的说明中得到。前面在说明书中提及的特征和特征组合以及后面在针对附图的说明中提及的和/或在附图中单独显示的特征和特征组合不仅可以在相应地说明的组合中应用，而且可以在其他组合中或者单独地应用。

附图说明

现在借助于优选实施例以及参照附图来更详细地说明本发明。其中：

图1显示在机动车中用作为驱动马达的电机的部分区域的剖视图；

图2显示电机的定子的定子基体的部分区域的透视图，其中可见多个从一个定子轭伸出的定子齿；

图3显示定子齿的相应的定子齿表面的俯视图，其中可见关于中平面对称地定向的并且设置在定子齿表面上的引导元件；

图4显示定子基体的部分区域的另一透视图，其中，相应的定子槽的相应的槽内室通过相应的封闭元件封闭；

图5显示封闭元件的相应的元件上侧按在图4中用虚线圈出的区域A的俯视图；并且

图6显示封闭元件之一的部分区域的透视图。

具体实施方式

图1显示电机1的部分区域的剖视图，所述电机用作为在当前仅在图1中示意性描述的机动车28中的驱动马达。在此，所述部分区域当前显示一个象限并且因此显示电机1的1/4。所述电机1可以例如构成为电动机。所述电机1也可以作为发电机运行。

所述电机1包括可转动地支承的转子2和定子3，所述定子具有定子内室4，转子2插入到定子内室中并且通过气隙5在定子3的径向延伸方向6上与定子3的朝向转子2的内侧7间隔开。所述转子2可以经由转子2的转子轴可转动地支承在电机1的一个在此为进一步显示的壳体元件上。

所述定子3在其内侧7上具有在图2至图6中分别至少部分地显示的引导结构8，借助于引导结构，处于气隙5中的冷却剂9可以由于转子2的转动运动10而在定子3的轴向延伸方向11上从气隙5导出。所述冷却剂可以为此在转动运动10的方向上沿着内侧7被拖曳，如在图3和图5中示例性地显示的。

所述定子3包括在图2中部分地并且放大地显示的定子基体12，其具有多个定子槽13，所述定子槽相应地具有设置用于接纳定子绕组14的至少一个部分区域的槽内室15。所述定子3当前包括定子绕组14，但是后者由于整体概括的原因仅仅在图1中显示。

所述定子基体12具有一个定子轭16和多个在定子3的径向延伸方向6上从定子轭16朝内伸出的定子齿17，所述定子齿分别成对地局部地限定其中一个定子槽13。在此，所述定子齿17与定子轭16一体地连接。在电机1运行时延伸经过定子3和转子2的相应的磁力线27可以引导经过定子齿17，如在图1中可见。

所述定子齿17分别具有一个背离定子轭16的定子齿表面18，所述定子齿表面至少部分地构成定子3的内侧7，并且引导结构8至少部分地在定子齿表面上延伸。相应的定子齿表面18特别清楚地在图2和图3中可见。

此外，所述定子3可以具有多个封闭元件19，它们例如可以分别在构成形锁合连接的情况下并且因此可逆地可拆地保持在相应的两个相邻的定子齿17上，并且可以分别将其中一个相应的槽内室15在径向延伸方向6上朝内至少局部地封闭。所述封闭元件当前构成为轨道形的，并且在图4和图5中在它们的相应的安装位置上显示，在所述安装位置上，封闭元件19将相应的槽内室15在径向延伸方向6上朝着气隙5或者朝着转子2封闭。

所述封闭元件19分别具有一个背离槽内室15的元件上侧20，所述元件上侧至少部分地构成定子3的内侧7，并且引导结构8可以部分地在元件上侧上延伸，如尤其是在图4和图5中可见。

所述引导结构8具有多个引导元件21、22，这些引导元件在定子3的内侧7上延伸，并且这些引导元件在它们的主延伸方向23上与一个中平面24不正交且不平行地定向，所述中平面配属于定子3并且垂直于轴向延伸方向11定向，如尤其是在图3和图5中可见。

引导元件21、22当前构成为相应的肋，但是也能构成为沟槽。

所述引导元件21、22在当前具有两个元件侧面25、26，它们定向成，沿着定子3的内侧7彼此成锐角α，如在图5中所示。

引导元件21当前参考中平面24与引导元件22对称，使得在图3和图5中通过相应的箭头表示的冷却剂9可以在定子3的彼此对置的端部上并且因此在特别短的路径上从气隙5导出。

所述引导结构8可以优选地不仅在至少若干个定子齿表面18上而且在至少若干个元件上侧20上延伸，这当前仅仅在图1中局部地显示。因此可以实现冷却剂9从气隙5特别流畅的导出。

总之，当前构成为油的冷却剂9在电机1运行时被转子2(其也可以称为内转子)拖曳并且在此通过离心力压向定子3。引导结构8用作为导油轮廓，其可以直接设置中定子3上，以便将油(冷却剂9)在运行中从气隙5输出。已证实特别有效的是，引导元件21、22构成为肋，它们也可以称为导油肋，这些引导元件可以仅仅伸入到气隙5中十几毫米并且将油在轴向上从气隙5输出。这些导油肋(引导元件21、22)可以例如设置在当前构成为具体的槽楔子的封闭元件19上，并且作为单独的构件插入到定子3的定子槽13的相应的槽缝中。附加地或替选地，导油肋也可以直接地作为冲压轮廓在定子叠片组(定子基体12)中构成。

因此，冷却剂9可以借助于引导结构8在电机1运行时有效地从气隙5输出。因此，可能的油摩擦损失和因此电机1的能量消耗可以明显地降低。电机1的效率可以因此提高，这在电池的电池容量保持不变时可以导致机动车28的续驶里程的提高，电机1可以为了交换电能而与电池耦合。

附图标记列表

1 电机

2 转子

3 定子

4 定子内室

5 气隙

6 径向延伸方向

7 内侧

8 引导结构

9 冷却剂

10 转动运动

11 轴向延伸方向

12 定子基体

13 定子槽

14 定子绕组

15 槽内室

16 定子轭

17 定子齿

18 定子齿表面

19 封闭元件

20 元件上侧

21 引导元件

22 引导元件

23 主延伸方向

24 中平面

25 元件侧面

26 元件侧面

27 磁力线

28 机动车

α 角度

Claims (13)

1.一种用于机动车(28)的电机(1)，所述电机包括可转动地支承的转子(2)并且包括定子(3)，所述定子具有定子内室(4)，所述转子(2)至少局部地插入到定子内室中并且通过气隙(5)在定子(3)的径向延伸方向(6)上与定子(3)的朝向转子(2)的内侧(7)间隔开，其特征在于，所述定子(3)在其内侧(7)上具有引导结构(8)，借助于所述引导结构，处于气隙(5)中的冷却剂(9)由于转子(2)的转动运动(10)而能在定子(3)的轴向延伸方向(11)上从气隙(5)导出。

2.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述定子(3)包括定子基体(12)，所述定子基体具有至少一个定子槽(13)，所述定子槽具有用于接纳定子绕组(14)的至少一个部分区域的槽内室(15)。

3.根据权利要求2所述的电机(1)，其特征在于，所述定子基体(12)具有定子轭(16)和至少一个在定子(3)的径向延伸方向(6)上从定子轭(16)朝内伸出的定子齿(17)，所述定子轭和定子齿至少局部地限定所述至少一个定子槽(13)。

4.根据权利要求3所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个定子齿(17)具有背离定子轭(16)的定子齿表面(18)，所述定子齿表面至少部分地构成定子(3)的内侧(7)，并且引导结构(8)至少部分地在所述定子齿表面上延伸。

5.根据权利要求3或4所述的电机(1)，其特征在于，所述定子(3)具有至少一个封闭元件(19)，所述封闭元件保持在所述至少一个定子齿(17)上并且在径向延伸方向(6)上朝内至少局部地封闭槽内室(15)。

6.根据权利要求5所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个封闭元件(19)可逆地可拆地保持在所述至少一个定子齿(17)上。

7.根据权利要求5或6所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个封闭元件(19)具有背离槽内室(15)的元件上侧(20)，所述元件上侧至少部分地构成定子(3)的内侧(7)，并且引导结构(8)至少部分地在所述元件上侧上延伸。

8.根据上述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，所述引导结构(8)具有至少一个引导元件(21、22)，所述引导元件在定子(3)的内侧(7)上延伸，并且所述引导元件至少在其主延伸方向(23)上与一个中平面(24)不正交且不平行，所述中平面配属于定子(3)并且垂直于轴向延伸方向(11)定向。

9.根据权利要求8所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个引导元件(21、22)构成为肋或沟槽。

10.根据权利要求8或9所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个引导元件(21、22)具有至少两个元件侧面(25、26)，所述元件侧面定向成，沿着定子(3)的内侧(7)彼此成锐角(α)地延伸。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电机(1)，其特征在于，所述引导结构(8)包括至少两个引导元件(21、22)，所述两个引导元件关于所述中平面(24)彼此对称地定向。

12.一种用于根据权利要求1至11中任一项所述的电机(1)的定子(3)。

13.一种机动车(28)，其具有根据权利要求1至11中任一项所述的电机(1)和/或根据权利要求12所述的定子(3)。

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