CN112119571A - 电机和混合电的空中交通工具 - Google Patents
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Abstract
电机，包括具有至少一个单齿绕组载体（40'）的至少一个定子（10'），所述至少一个单齿绕组载体具有至少一个间距保持件（110），所述至少一个间距保持件构造成用于被安置到所述单齿绕组载体（40'）上的单齿绕组（60'）的卷起部（70'）与彼此的间距保持。混合电的空中交通工具具有这样的电机（20'）。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机以及混合电的空中交通工具。
背景技术
永久激励的同步的旋转场机器允许高的功率和转矩密度。这样的旋转场机器具有带有集中绕组的定子，所述集中绕组优选地以扁平导体形成。有利地，能够由此实现高的槽满率（Nutfüllfaktoren）、短的卷绕头部并且由此实现高的空间和重量效率。
然而，集中绕组产生阶梯形的场波，这导致在转子的永磁体中的涡流损失。由于转子场感应地耦合到定子中，在线圈中不利地产生功率损失，所述功率损失强烈地限制了电机的功率。因为线圈的子导体不允许超过一定的温度，由此单个导体和槽绝缘部的绝缘材料没有被损坏。因此绕组必须很有效率地被冷却。
此外，卷起部的单个导体的绝缘是重要的，因为在跨接的卷起部中通过由于转子场的感应能够产生高电流，所述高电流能够导致强烈的温度上升。由于所述温度上升，绝缘材料能够进一步被损伤，从而能够引起整个电机的完全故障。还存在有高的起火风险，所述起火风险尤其在空中交通工具中不能够被接受。
至今，通过限制电流密度和在定子中设置对流的冷却措施来避免在正常运行中的太高的线圈温度。
此外，已知的是，对绕组以冷却液体借助于所谓的直接冷却进行环流。作为冷却液体使用电绝缘的合成油、例如硅油。然而，硅油具有着火点并且由此是潜在可燃的，直到现在这同样呈现出起火风险。
在所谓的单齿绕组中，每个单个齿被实施为线圈，由于彼此相邻的单齿绕组侧的电势差这隐藏着电短路的风险。因此经常必须设置有单齿绕组的空间上的间距，其中，在单齿绕组之间的空间能够被用于冷却通道，冷却油流动通过所述冷却通道。
发明内容
在所述现有技术的背景下，本发明的任务是，提供一种具有单齿绕组的电机，所述电机保证改善了的运行安全性、尤其改善了的过载能力。此外，改善了的电绝缘和改善了的散热应该是可行的。此外，本发明的任务是，提供一种改善了的混合电的空中交通工具。
根据本发明的电机包括具有至少一个单齿绕组载体的至少一个定子，所述至少一个单齿绕组载体具有至少一个间距保持件，所述至少一个间距保持件构造成用于被安置到单齿绕组载体上的单齿绕组的卷起部与彼此的间距保持。
卷起部与彼此间隔开尤其应该被理解为相邻的和/或距离最近的卷起部与彼此间隔开。
优选地，在根据本发明的电机中，至少一个间距保持件构造成用于将布置在单齿绕组载体处的单齿绕组的多个卷起部、优选地所述卷起部中的多数卷起部、尤其全部卷起部与彼此间隔开。
根据本发明，单齿绕组的有效率的和有效果的直接冷却能够通过单齿绕组的单个导体的空间上的分开来实现。通过在卷绕头部中的间距保持件，单齿绕组的单个导体被保持以距离。相比于具有扁平线材的传统的线圈得出基本上较高的独立的表面，所述表面线性地到达能够被传递的热流的高度中。在单齿绕组的单个导体之间的空间能够有利地用作冷却通道。
有利地，通过将至少一个单齿绕组的卷起部间隔开，所述至少一个单齿绕组和因此电机相对于单个导体的绝缘部的热的或通过振动产生的机械的损伤不太容易受到损伤并且因此特别运行安全地并且过载安全地进行构造。尤其在本发明的有利的改进方案中，能够放弃单齿绕组的单个导体的电绝缘部，这有利地进一步改善了热传递。根据本发明，因此机器的较高的过载能力是可行的。
也就是说，有利地，在根据本发明的电机中，由于定子的至少一个单齿绕组的各个卷起部的空间上的间隔开能够实现有效率的直接冷却和较高的运行安全性的功能集成。用于直接冷却的提高了的表面实现在单齿绕组的单个导体中的较高的电流密度并且由此实现电机的较高的过载能力。根据本发明，直到现在没有被解决的由于绝缘失灵的卷起部短路的问题通过将卷起部间隔开来避免。在单齿绕组之间的短路能够通过应用在相邻的单齿绕组之间的绝缘材料来避免。
优选地，根据本发明的电机包括至少一个单齿绕组，所述单齿绕组相应地布置在至少一个单齿绕组载体处，也就是说，电机包括至少一个单齿绕组。
在根据本发明的电机的适宜的改进方案中，所述电机是永久激励的旋转场机器。刚好在永久激励的旋转场机器中能够得到高的功率和转矩密度，其中，根据本发明的解决方案运行安全地实现集中绕组的使用。
合适地，在根据本发明的电机中，至少一个间距保持件构造成用于将卷起部与彼此以卷起部的高度（也就是说，适宜地，卷起部沿径向的，也就是说垂直于转子的旋转轴线定向的方向的尺寸）的至少八分之一、优选地至少五分之一、理想地至少四分之一的自由的间距间隔开。在本发明的所述改进方案中，对于典型的绕组尺寸能够得到足够的间距用于构造冷却通道。
在根据本发明的电机中，间距保持件在有利的改进方案中构造成用于将卷起部与彼此以至少0.1 mm、优选地至少0.175 mm并且理想地至少0.25 mm的自由的、处于卷起部之间的间距间隔开。在本发明的所述改进方案中实现足够大的间距用于构造冷却通道。有利地，用于典型的永久激励的旋转场机器的单齿绕组的间距足够大，以便同时确保卷起部与彼此的电绝缘。也就是说，由于在单齿绕组的各个卷起部之间的小的电势差，对于电绝缘必要的在卷起部之间的间距如此小，使得所述间距通过对于构造冷却通道必要的间距已经被明显超过。有利地，根据本发明的电机包括具有旋转轴线以及至少两个单齿绕组载体的定子，所述至少两个单齿绕组载体相应地横向于旋转轴线沿径向方向延伸离开所述旋转轴线并且在所述至少两个单齿绕组载体中构造有间距保持件，以将卷起部沿所述径向的、也就是说垂直于转子的旋转轴线定向的方向间隔开。
优选地，在根据本发明的电机中，至少两个单齿绕组载体与彼此沿周缘方向最多以卷起部和/或单齿绕组的单个导体的2.5倍宽度、优选地最多以2.25倍宽度与彼此间隔开。优选地，卷起部以扁平导体形成。合适地，卷起部的单个导体的宽度应该理解为如下宽度，也就是说导体横向于其传导方向的最大的尺寸。“以一定的宽度间隔开”这一短语就所述改进方案而言合适地指的是，在不考虑卷起部或单齿绕组本身的情况下在单齿绕组载体之间的净宽为所述一定的宽度。
合适地，根据本发明的电机具有单齿绕组绝缘件，所述单齿绕组绝缘件为了单齿绕组与彼此的绝缘布置在单齿绕组载体之间。在应用在两个单齿绕组之间的绝缘材料时，由于现在所存在的在单齿绕组的卷起部之间的冷却通道不再需要在线圈之间的空间，从而借助于槽的提高和变窄能够有利地得到与在已知的解决方案中类似的槽满率。
优选地，根据本发明的电机具有一个或多个带有相应冷却流体垫的冷却通道，所述冷却流体垫构造成用于处于卷起部之间的中间空间的穿流。合适地，冷却通道构造成用于引导合成油。
根据本发明的混合电的空中交通工具具有如上面所描述的根据本发明的电机。
优选地，混合电的空中交通工具包括冷却循环，其中，所述电机电机如在上面的改进方案中的一个中所阐释的那样具有一个或多个冷却通道并且其中，冷却通道是冷却循环的部分。
附图说明
随后，根据在附图中示出的实施例更详细地阐释本发明。其中：
图1示意性地以横截面示出具有两个单齿绕组的已知的永久激励的旋转场机器的定子的部分，
图2示意性地以纵剖面示出根据图1的定子的部分，
图3示意性地以横截面示出根据本发明的永久激励的旋转场机器的定子的部分，
图4示意性地以纵剖面示出根据图3的定子的部分，以及
图5示意性地以俯视图示出根据本发明的混合电的飞机。
具体实施方式
在图1中示出的定子是永磁激励的旋转场机器20的定子10。定子10构造成用于绕旋转轴线旋转，多个单齿绕组载体40沿径向方向50延伸离开所述旋转轴线。
单齿绕组载体40承载单齿绕组60，所述单齿绕组以各个卷起部70绕单齿绕组载体40进行卷绕。卷起部70以扁平导体形成，所述扁平导体具有一毫米的高度和四毫米的宽度。在此，扁平导体如下地布置，使得其高度沿径向方向50延伸并且其宽度沿周缘方向，也就是说沿垂直于径向方向50的并且垂直于平行于旋转轴线的方向30的方向延伸。
卷起部70沿径向方向50在彼此处贴靠地绕单齿绕组载体40卷绕。在径向方向50上，单齿绕组60具有十个卷起部70并且因此具有大约10毫米的尺寸。
单齿绕组载体40与彼此以大约11.3毫米沿周缘方向间隔开，从而在单齿绕组之间开辟沿周缘方向3.3毫米宽的冷却通道80，借助于所述冷却通道能够对单齿绕组60进行冷却。冷却通道80在旋转场机器20的运行中以形成电绝缘体的合成油穿流，以用于冷却单齿绕组60。
单齿绕组60相对于单齿绕组载体40借助于槽绝缘部90电绝缘。槽绝缘部90在所示出的实施例中以面绝缘材料、例如以芳香族聚酰胺层压材料（Aramidlaminat）形成。此外，单齿绕组60的各个卷起部70借助于卷起部绝缘件70与彼此电绝缘，从而能够避免电压击穿100。
在图3中示出的定子10'是根据本发明的永久激励的旋转场机器20'的定子10'。定子10'同样能够绕旋转轴线旋转并且如之前所描述的定子10那样具有用于单齿绕组60'的单齿绕组载体40'。根据本发明，绕组载体40'如在图4中所示出的那样相应地具有带有与彼此间隔开的凹口120的梳形件110。梳形件110的凹口120构造成容纳单齿绕组60'的卷起部70'并且将其与彼此间隔开。
单齿绕组60'的卷起部70'如上面所描述的卷起部70那样以扁平导体形成，所述扁平导体具有一毫米的高度和四毫米的宽度。在此，扁平导体同样如下地布置，使得其高度沿径向方向50延伸并且其宽度沿周缘方向，也就是说沿垂直于径向方向50的并且垂直于平行于旋转轴线的方向30的方向延伸。
在此，单齿绕组60'的卷起部70'通过梳形件110如下地与彼此间隔开，使得卷起部70'处于中间地包围0.3毫米的净宽。由于所述附加的净宽，单齿绕组60'沿径向方向50具有变大了几毫米的延伸部。由于单齿绕组60'的卷起部70'沿径向方向50间隔开，卷起部70'径向地处于中间地开辟冷却通道130，冷却流体以形成电绝缘体的合成油的形式流动通过所述冷却通道，以用于冷却单齿绕组60'。
由于在卷起部70'之间开辟冷却通道130，沿周缘方向在单齿绕组载体40'之间能够放弃冷却通道80。代替其能够如在图3和4中所示出的那样设置有绝缘件140，所述绝缘件要求小于设置在单齿绕组60'之间的中间空间的2毫米。绝缘件140作为分离壁由与槽绝缘部90相同的材料形成。分离壁平坦地并且更确切地说沿径向方向50并且沿平行于旋转轴线的方向30延伸。由于在周缘方向上的设置在单齿绕组60'之间的较小的中间空间，单齿绕组60'以小于卷起部70'的扁平导体的2.25倍宽度与彼此间隔开。
在所示出的实施例中，卷起部70'不特意进行绝缘，而是通过其与彼此间隔开和无气泡地流动通过冷却通道130的合成油被足够地电绝缘。在另外的、没有特意示出的实施例中，能够附加地存在有卷起部70'的绝缘件。
根据本发明的混合电的飞机400如在图5中所示出的那样为了驱动螺旋桨410和/或推进装置（在附图中未示出）而具有根据本发明的带有定子10'的旋转场机器20'。
Claims (12)
1.电机，包括具有至少一个单齿绕组载体（40'）的至少一个定子（10'），所述至少一个单齿绕组载体具有至少一个间距保持件（110），所述至少一个间距保持件构造成用于被安置到所述单齿绕组载体（40'）上的单齿绕组（60'）的卷起部（70'）与彼此的间距保持。
2.根据前述权利要求所述的电机，在所述电机中，所述至少一个间距保持件（110）构造成用于将布置在所述单齿绕组载体（40'）处的单齿绕组（60'）的多个卷起部（70'）、优选地所述卷起部中的多数卷起部、尤其全部卷起部间隔开。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电机，包括至少一个单齿绕组（40'），所述至少一个单齿绕组相应地布置在所述至少一个单齿绕组载体（40'）处。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电机，所述电机是永久激励的旋转场机器（20'）。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电机，在所述电机中，所述间距保持件（110）构造成用于将所述卷起部（70'）与彼此以卷起部（70'）的高度的至少八分之一、优选地至少五分之一、理想地至少四分之一的自由的间距间隔开。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的电机，在所述电机中，所述间距保持件（110）构造成用于将所述卷起部（70'）与彼此以至少0.1 mm、优选地至少0.175 mm并且理想地至少0.25 mm的自由的间距间隔开。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电机，包括具有旋转轴线以及至少两个单齿绕组载体（40'）的定子（20'），所述至少两个单齿绕组载体相应地横向于所述旋转轴线沿径向方向延伸离开所述旋转轴线并且在所述至少两个单齿绕组载体中构造有所述间距保持件（110），以将所述卷起部（70'）沿所述径向方向间隔开。
8.根据前述权利要求所述的电机，在所述电机中，所述至少两个单齿绕组载体（40'）与彼此沿周缘方向最多以所述卷起部（70'）和/或所述单齿绕组（60'）的单个导体的2.5倍宽度、优选地最多以2.25倍宽度与彼此间隔开。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电机，所述电机具有单齿绕组绝缘件（140），所述单齿绕组绝缘件为了使所述单齿绕组（60'）与彼此绝缘布置在所述单齿绕组载体（40'）之间。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电机，所述电机具有一个或多个带有相应冷却流体垫的冷却通道（80），所述冷却流体垫构造成用于处于所述卷起部（70'）之间的中间空间的穿流。
11.混合电的空中交通工具，具有根据前述权利要求中任一项所述的电机（20'）。
12.根据前述权利要求所述的混合电的空中交通工具，所述空中交通工具具有冷却循环，其中，所述电机（20'）是根据权利要求10所述的电机（20'）并且所述冷却通道是所述冷却循环的部分。
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