CN113039706A - 用于电机的绝缘体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括绝缘体(100)的电机。绝缘体(100)包括由塑料(K)构成的外壁(101a、101b、101c、101d)，所述外壁界定主体内部空间(104)。在主体内部空间(104)中设置有用于容纳定子绕组(6)的至少一个绕组区(106a、106b)和用于容纳冷却通道(10)的至少一个通道区(107a、107b)。

Description

用于电机的绝缘体

本发明涉及用于电机的绝缘体以及包括这种绝缘体的电机，特别是用于机动车辆的电机。本发明还涉及包括这种电机的机动车辆。

这种类型的电机通常能够是电动机或发电机。电机能够实施为外转子或内转子。

例如，从US5,214,325中已知一种普通类型的机器。它包括外壳，该外壳包围内部空间并且具有壳体，该壳体沿外壳的周向方向周向地延伸并且径向地界定内部空间，在轴向上在一侧处的后侧壁轴向地界定内部空间，并且在轴向上在另一侧处的前侧壁轴向地界定内部空间。电机的定子固定地连接到壳体。电机的转子布置在定子中，其中转子的转子轴通过前轴承可旋转地安装在前侧壁上。

传统电机的定子通常包括定子绕组，该定子绕组在电机的操作期间被电激励。这会使得热量增加，该热量必须被消散以避免过热和相关的损坏或甚至定子的破坏。为此，从传统的电机中已知为电机配备冷却装置以用于冷却定子，尤其是所述定子绕组。这种冷却装置包括一个或更多个冷却通道，冷却剂流过所述冷却通道，并且所述冷却通道布置在定子中的定子绕组附近，通常布置在形成两个定子齿之间的定子槽的间隙中，所述两个定子齿在定子的周向方向上相邻，所述定子齿也容纳定子绕组。从定子绕组到冷却剂的热传递使得热量能够从定子消散。

在这种情况下，被证明不利的是仅在结构相当复杂的情况下才可实现从定子到流过相应的冷却通道的冷却剂的有效的热传递。然而，这对电机的生产成本具有不利影响。

此外，在传统电机的情况下被证明成问题的是，在某些环境下，如果定子绕组的绕组绝缘被损坏——例如由于制造或在组装过程中引起——并且在定子绕组已经被引入到间隙中之后，所述定子绕组——例如由于组装——接触冷却通道或冷却剂或定子齿，则在定子绕组与通过冷却通道的冷却剂之间以及在定子绕组与定子的定子齿之间可能发生不期望的电短路。

因此，本发明的目的是提供一种电机的改进的实施例，其中该缺点被很大程度地或甚至完全地消除。特别地，本发明提供了一种电机的改进的实施例，其特征在于定子的定子绕组的改进的冷却。

该目的通过独立权利要求的主题来实现。从属权利要求涉及优选实施例。

因此，本发明的基本构思是提供电绝缘体，其能够作为预制结构单元插入电机的定子的两个定子齿之间的间隙——所谓的定子槽——中。在绝缘体被插入间隙中或定子槽中之后，定子绕组能够被引入到间隙中。在这种情况下，在那里存在的绝缘体首先便于定子绕组在相应的间隙中的定位，并且其次能够确保定子绕组相对于冷却通道或在电机的操作期间通过冷却通道的冷却剂所需的电绝缘，也就是说特别地用作热传递介质。这最后意味着由定子绕组产生的废热能够经由塑料传递到冷却通道，该冷却通道存在于间隙中并且在电机的操作期间冷却剂流过该冷却通道。能够通过选择具有高导热性的合适塑料来改善这种效果。由于塑料通常具有电绝缘特性，因此另外可能的是，布置在绝缘体内的定子绕组与定子齿电绝缘。以这种方式，能够防止定子绕组的导体元件之间的不期望的电短路——即使在绕组绝缘损坏的情况下。

根据本发明的用于电机的电绝缘体包括由塑料构成的外壁，该外壁部分地界定了主体的内部空间。优选地，塑料以电绝缘的方式实施。此外，塑料也能够用于热传递。在主体的内部空间中存在用于容纳定子绕组的至少一个绕组区和用于容纳冷却通道的至少一个通道区。

在一个优选实施例中，绝缘体具有由塑料、优选为电绝缘的塑料制成的至少一个分隔壁，所述至少一个分隔壁将主体的内部空间划分成至少一个绕组区和至少一个通道区。如果在绝缘体已经被安装在定子槽中之后，在定子的组装过程中，定子绕组布置在绕组区中并且冷却通道布置在绝缘体的通道区中，则能够以这种方式防止定子绕组——即使在损坏绕组绝缘的情况下——与具有冷却剂的冷却通道之间的不期望的电短路。

在一个优选实施例中，外壁和至少一个分隔壁沿轴向方向延伸。在该实施例中，在垂直于轴向方向的截面中，至少一个绕组区和通道区彼此相邻地布置。这使得可以将定子绕组和用于冷却定子绕组的冷却通道彼此直接相邻地布置。以这种方式，能够实现从定子绕组到冷却通道的特别有效的热传递。同时，通过分隔壁确保了定子绕组与冷却通道之间的期望的电绝缘。

在一个优选的改进方案中，在主体内部设置用于容纳第一和第二冷却通道的两个通道区。在该改进方案中，在垂直于轴向方向的截面中，至少一个绕组区布置在两个通道区之间，并且通过两个分隔壁与这两个通道区分隔开。定子绕组相对于两个冷却通道的这种几何布置使得能够将废热从定子绕组传递到两侧上的两个冷却通道。以这种方式，能够实现定子绕组的特别强烈的冷却。

在另一有利的改进方案中，设置两个绕组区，而不是仅一个绕组区，所述两个绕组区在垂直于轴向方向的截面中彼此相邻地布置。在该有利的改进方案中，绕组区借助于由塑料构成的相间绝缘部彼此分隔开。以这种方式，防止了布置在两个不同绕组区中的导体元件之间的不期望的电短路。如果选择电绝缘塑料作为分隔壁的材料，则这尤其适用。这允许导体元件布置在两个绕组区中，这两个绕组区能够以彼此电隔离的方式连接到电源的不同电相。例如，如果电机旨在作为两相电机操作，则这可能是必要的。

有利地，所述相位绝缘体能够由绝缘体的另一分隔壁形成。特别优选地，所述分隔壁材料均匀地或甚至一体地形成在绝缘体的外壁上。这种变型具有特别低的制造成本。

有利地，绝缘体能够是注射成型部件。这种注射成型部件在技术上能够以简单的方式制造，并且因此能够特别成本低廉地制造，特别是能够大批量制造。替代地或附加地，绝缘体能够是整体式主体。这同样对制造成本具有有利的影响。作为替代或除此之外，绝缘体能够是挤出体。

有利地，绝缘体能够具有平行六面体的几何形状。在垂直于轴向方向的截面中，绝缘体同样能够有利地具有梯形的几何形状，优选地具有矩形的几何形状。这意味着绝缘体具有通常与定子槽的几何形状相对应的几何形状，在电机的定子的组装过程中，绝缘体插入定子槽中。在变型中，也可以想到其它几何形状，其中在这样的替代几何形状的情况下，同样适用的是，这样的替代几何形状特别优选地基本上对应于绝缘体插入其中的相关定子槽的几何形状。

根据另一有利的改进方案，能够在绝缘体的相对于轴向方向的轴向端部上、至少一个外壁上形成轴向止动件。这种轴向止动件有助于绝缘体沿轴向方向插入相应的间隙中。特别地，确保了绝缘体在间隙中的正确轴向定位。

根据一个改进方案，该改进方案由于其在技术上能够简单地实现，因而是特别优选的，轴向止动件能够形成为向外突出的壁凸环，该壁凸环成形、优选为一体地成形在绝缘体的至少一个外壁上。该实施例具有特别低的制造成本。

在一个有利的改进方案中，在至少两个外壁上设置间隔件结构，借助于该间隔件结构，外壁能够以限定的距离插入电机的定子的定子槽中。以这种方式，有助于将绝缘体插入形成定子槽的相应间隙中。特别地，绝缘体因此能够特别准确地定位在间隙中。外壁与定子齿和/或定子主体之间的空隙能够用由塑料构成的传热层填充，该空隙可能是由于绝缘体与两个定子齿和/或定子主体相距一定距离地布置而产生的，该传热层有助于向流过冷却通道的冷却剂的热传递。

特别优选地，所述间隔件结构由布置在相应外壁的背离主体内部的外侧上的突出部形成。

该实施例在技术上特别容易实现，并且在制造期间具有成本优势。

根据一个有利的改进方案，所述突出部能够一体地成形在外壁上。该实施例也被证明是特别有成本效益的。

在另一有利的改进方案中，绝缘体被形成为使得其能够沿轴向方向插入定子槽中。由此，绝缘体能够特别简单地安装在定子槽中，由此能够特别成本低廉地实现具有这种绝缘体的电机的制造。

有利地，绝缘体被形成为使得其能够以精确配合的方式插入定子槽中。在此，被证明特别有利的是，绝缘体被形成为使得其能够以过盈配合或过渡配合的方式插入定子槽中。以这种方式形成的绝缘体有利地不需要任何附加的措施来将绝缘体固定在定子槽中。

根据绝缘体的另一优选的改进方案，绝缘体以尺寸上刚性的方式形成。特别优选地，在这种情况下，绝缘体由尺寸上刚性的材料形成。这提供了这样的优点，即如果绝缘体以过盈配合的方式插入定子槽中，则绝缘体能够在没有损坏的情况下吸收安装力。

在另一有利的改进方案中，绝缘体借助于分隔壁来加强。这意味着，除了划分主体内部之外，分隔壁还完成机械地加强绝缘体的任务。因此，能够有利地进一步增大安装力，绝缘体在其安装期间能够在没有损坏的情况下吸收该安装力。

在绝缘体的另一优选的改进方案中，绝缘体以非成型的方式制造。这种绝缘体尤其在没有半成品的弯曲和/或膨胀的情况下生产。因此，有利地，能够有效地避免绝缘体中通常在成形过程中产生的内应力，或者至少将其减小到降低的水平。

根据另一优选的改进方案，绝缘体的主体内部的垂直于轴向方向限定的截面在绝缘体的沿轴向方向延伸的范围内是恒定的。有利地，这种绝缘体尤其是可大量、特别成本低廉地通过挤出方法来制造。

在绝缘体的另一有利的改进方案中，绝缘体的垂直于轴向方向限定的截面在绝缘体的范围内既是轴向对称的也是点对称的。绝缘体的这种实施方式有利地使得可定位在主体内部的部件的特别均匀的分布，所述部件例如带有这种绝缘体的电机的冷却通道和/或定子绕组。这种均匀的分布是期望的，因为能够容纳在主体内部的定子绕组因此能够借助于冷却通道被特别均匀地冷却。

有利地，绝缘体的外壁彼此连接。特别有利地，绝缘体的外壁彼此无接缝和/或无接头地连接。这对绝缘体的机械性能具有有利的影响。

本发明还涉及一种电机，特别是用于车辆的电机。该电机包括转子和定子，该转子能够绕限定电机的轴向方向的旋转轴线旋转，该定子具有导电的定子绕组。此外，电机包括至少一个冷却通道，冷却剂能够流过该冷却通道，以用于冷却定子绕组。在这种情况下，定子具有定子齿，所述定子齿沿轴向方向延伸的并且沿着转子的周向方向彼此相距一距离地布置，所述定子齿从定子的定子主体突出，优选地径向向内突出，并且承载定子绕组。在周向上相邻的两个定子齿之间分别形成有间隙。

根据本发明，如上所述的绝缘体布置或容纳在至少一个间隙中。因此，绝缘体的前述优点也适用于根据本发明的电机。优选地，这种绝缘体布置在定子的多个间隙中，特别优选地布置在所有间隙中。根据本发明，在这种情况下，定子绕组布置在绝缘体的至少一个绕组区中。同样，在绝缘体的至少一个通道区中布置用于冷却剂流过的冷却通道。

在一个优选实施例中，绝缘体插入间隙中。绝缘体到间隙中的这种插入简化了预制绝缘体在相应间隙中的安装，并且因此简化了电机的定子的组装。

有利地，绝缘体的轴向方向平行于电机的轴向方向延伸。

特别有利地，布置在间隙中的绝缘体沿着整个间隙长度延伸，该长度是沿着电机的轴向方向测量的。

特别优选地，绝缘体包括两个通道区，这两个通道区在垂直于轴向方向的截面中布置在间隙的径向内端部和径向外端部中。在该变型中，第一冷却通道布置在第一通道区中，并且第二冷却通道布置在第二通道区中。以这种方式，在两个通道区或端部之间的区域中提供了足够的结构空间，用于容纳具有大量导体元件的定子绕组。同时，通过两个冷却通道同时确保了这些定子绕组的有效冷却。

有利地，具有第一冷却通道的第一通道区能够布置在间隙的径向内端部中，并且具有第二冷却通道的第二通道区能够布置在间隙的径向外端部中。定子绕组相对于径向方向布置在两个冷却通道之间，结果，从定子绕组到通过两个冷却通道的冷却剂的有效热传递成为可能。

优选地，至少一个绕组区沿定子的径向方向布置在两个通道区之间。特别优选地，两个绕组区，即第一和第二绕组区，沿着径向方向布置、优选地直接一个接一个地布置在两个通道区之间。因此，在该变型中，第一通道区、第一绕组区、第二绕组区和第二通道区沿径向方向从径向内侧到径向外侧一个接一个地布置。

在另一有利的改进方案中，绝缘体包括两个绕组区，这两个绕组区在垂直于轴向方向的截面中彼此相邻地布置。在该改进方案中，两个绕组区借助于由塑料构成的相间绝缘部彼此分隔开。这允许设置在间隙中的定子绕组的导体元件布置在两个绕组区中，这两个绕组区用于连接到电源的不同电相。如果电机旨在作为两相电机操作，则这可能是必要的。

根据另一优选实施例，定子绕组是分布式绕组的一部分。在该实施例中，绝缘体被形成为使得其径向向内敞开，也就是说朝向间隙或定子槽的开口。

根据一个有利的改进方案，绕组包括第一导体元件和第二导体元件。在该改进方案中，第一导体元件布置在第一绕组区中并且相互电连接以便连接到电源的公共第一相。类似地，在该改进方案中，第二导体元件布置在第二绕组区中并且彼此电连接以便连接到电源的公共第二相。这使得电机能够作为具有高操作可靠性的两相电机来运行。

特别优选地，在垂直于轴向方向的截面中，布置在间隙中的定子绕组的至少一个第一导体元件或/和第二导体元件被塑料包围。特别优选地，这对于定子绕组的所有第一导体元件或/和第二导体元件都是成立的。以这样的方式，确保了不会发生定子绕组与流过冷却通道的冷却剂的不期望的电短路。

有利地，第一导体元件或/和第二导体元件能够被形成为由导电材料构成的绕组条。特别优选地，这些导体元件以机械刚性的方式形成，导体元件的这样的实施例为绕组条，特别地由机械刚性的材料构成，有助于将导体元件引入到布置在定子的间隙中的绝缘体中，以用于电机的组装。

根据另一优选的实施例，在垂直于轴向方向的截面中，至少一个绕组条、优选地为所有绕组条具有矩形的几何形状，该矩形具有两个窄边和两个宽边，这被证明是特别节省结构空间的。

特别优选地，第一导体元件借助于相间绝缘部与第二导体元件电绝缘。以这种方式，能够避免在两个导体元件之间的不期望的电短路，所述两个导体元件被连接到或旨在被连接到电源的不同电相。

根据另一有利的改进方案，在定子绕组与绝缘体之间布置由塑料构成的第一传热层。以这种方式能够改善定子绕组的散热。特别地，能够避免将减少从定子绕组的散热的不期望的气隙或空气夹杂物的形成。

此外，第一传热层能够布置在至少两个相邻的导体元件之间。以这样的方式，能够防止两个相邻导体元件之间的不期望的电短路。

根据另一优选实施例，由塑料构成的第二传热层布置在冷却通道与绝热体之间。因此，能够改善向冷却通道或流过冷却通道的冷却剂的热传递。特别地，能够避免将减少朝向冷却通道的热传递的不期望的气隙或空气夹杂物的形成。

作为第一和/或第二传热层的替代或补充，由塑料构成的第三传热层能够设置在绝缘体与具有两个相邻的定子齿的定子主体之间。以这种方式，能够改善从定子齿或从定子主体的热传递的消散。特别地，可以避免将减少从定子齿或从定子主体的热传递的不期望的气隙或空气夹杂物的形成。

有利地，第一导体元件能够布置在径向内部的绕组区中并且能够彼此电连接以便连接到电源的公共第一相。在该变型中，第二导体元件布置在径向外部的绕组区中并且彼此电连接以用于连接到电源的公共第二相。该变型使得电机能够作为两相电机实现或操作，而仅需要很小的结构空间。特别地，以这种方式，定子绕组的特别大量的导体元件能够布置在相应的间隙中，这提高了电机的性能。

根据另一优选实施例，在垂直于轴向方向的截面中，至少一个第一或/和第二导体元件、优选地为所有第一或/和第二导体元件被塑料包围。以这种方式，导体元件的电绝缘、特别是相对于冷却通道的电绝缘以冗余的方式得到改善。

有利地，绝缘体的间隔件结构能够支撑在定子齿上，并且替代地或附加地，支撑在定子主体上。以这种方式，绝缘体机械稳定地固定在间隙中。

在另一有利的改进方案中，能够在两个定子齿或/和定子主体的面向间隙的那些表面区段上设置支撑结构，绝缘体的外壁支撑在该支撑结构上，使得该外壁分别被布置与定子齿或/和定子主体相距一定距离。以这种方式，有助于将绝缘体插入形成定子槽的相应间隙中。特别地，以这种方式，绝缘体能够特别准确地定位在间隙中。然后，外壁与定子齿和/或定子主体之间的气隙或空气夹杂物能够用由塑料构成的传热层填充，该气隙或空气夹杂物可能是由于绝缘体与两个定子齿和/或定子主体相距一定距离地布置而产生的。这致使改善了在电机运行期间在定子绕组和定子主体处产生的热量到流过冷却通道的冷却剂的传递。

有利地，支撑结构由分别从定子齿或/和从定子主体突出到间隙中的突出部形成。该实施例在技术上特别容易实现，因此在制造期间具有成本优势。

根据一种有利的改进方案，突出部分别一体地形成在定子齿上或/和定子主体上。该实施例被证明是特别有成本效益的。

在另一优选实施例中，在定子主体中、特别是在定子主体的界定间隙的两个定子齿之间的区域中形成附加的冷却通道。这种附加的冷却通道例如能够在相应的定子主体中以穿孔的形式或以孔的形式来实现。特别优选地，附加的冷却通道布置在定子主体的在外侧径向界定间隙并且从该间隙径向向内邻接间隙的区域中。以这种方式，可以在间隙中产生附加的冷却效果，这与改善从布置在所述间隙中的定子绕组的散热有关。

在另一优选实施例中，第一传热层的塑料由第一塑料材料、优选地为电绝缘的第一塑料材料形成。替代地或附加地，在该实施例中，第二传热层的塑料能够由第二塑料材料、优选地为电绝缘的第二塑料材料形成。替代地或附加地，在该实施例中，第三传热层的塑料能够由第三塑料材料、优选地为电绝缘的第三塑料材料形成。替代地或附加地，在该实施例中，绝缘体的塑料、尤其是绝缘体的外壁的塑料能够由第四塑料材料、优选地为电绝缘的第四塑料材料形成。

有利地，第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料能够是热塑性塑料。替代地或附加地，第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料能够是热固性塑料。在这种情况下，能够通过选择材料组成来设置热固性塑料和热塑性塑料的热导率。因此，热塑性塑料的热导率能够大于或等于热固性塑料的热导率，反之亦然。使用热塑性塑料与使用热固性塑料相比具有各种优点。作为示例，由于在其加工过程中采用的可逆成型方法，与热固性塑料相比，热塑性塑料显示出更好的可回收性或具有更低的脆性和改进的阻尼性能。然而，由于热塑性塑料的采购通常比热固性塑料更昂贵，因此出于成本原因，推荐选择性地使用热塑性塑料。在那些对热传递不太关键的区域中使用具有降低的热导率的热固性塑料与降低电机的制造成本相关。

有利地，第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料具有相同的热导率。替代地或附加地，第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料能够具有不同的热导率。

有利地，第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料能够是相同的材料。同样，第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料也能够是不同的材料。

有利地，塑料的热导率、特别是第一塑料材料或/和第二塑料材料或/和第三塑料材料或/和第四塑料材料的热导率至少为0.5W/m K，优选至少为1W/m K。

根据一个特别优选的实施例，定子绕组是分布式绕组的一部分。

本发明还涉及一种包括上述电机的机动车辆。因此，电机的上述优点也适用于根据本发明的机动车辆。

本发明的其它重要特征和优点从从属权利要求、从附图以及从参照附图的相关附图描述中显而易见。

不言而喻，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征和下面将要解释的特征不仅能够分别以所示的组合使用，而且能够以其它组合使用或单独使用。

本发明的优选示例性实施例在附图中示出，并且在以下描述中更详细地解释。

在附图中，分别示意性地：

图1以等距视图示出了根据本发明的绝缘体的一个示例，

图2以截面视图示出了图1的绝缘体，

图3示出了根据本发明的包括图1和图2的绝缘体的电机的一个示例，

图4以垂直于转子的旋转轴线的截面示出了根据图3的电机的定子，

图5示出了图4中的定子在圆周方向上相邻的两个定子齿之间的间隙区中的详细图示，

图6、图7示出了图5的示例的变型。

图1和图2示出了根据本发明的用于电机定子的绝缘体100的一个示例，该绝缘体由塑料11构成。有利地，绝缘体100是注射成型部件。此外，绝缘体100能够是整体式主体，并且替代地或附加地，可以是挤出体。

图1以等距视图示出了绝缘体100，并且图2以截面视图示出了该绝缘体。绝缘体100界定了主体内部104。根据图1，绝缘体100具有平行六面体的几何形状。该平行六面体由塑料11构成的四个外壁101a、101b、101d形成。四个外壁101a-d沿轴向方向a延伸。在如图2所示的垂直于轴向方向a的截面中，外壁101a-d形成两个窄边102a、102b和两个宽边103a、103b。两个窄边102a、102b彼此相对。类似地，两个宽边103a、103b彼此相对。两个窄边102a、102b优选地与两个宽边103a、103b正交地布置。

如图1和图2所示，主体内部104通过由塑料11构成的分隔壁105a、105b、105c被分成第一和第二绕组区106a、106b以及第一和第二通道区107a、107b，所述分隔壁同样沿轴向方向a延伸。因此，第一分隔壁105a布置在第一缠绕区106a与第一通道区107a之间。第二分隔壁105b布置在第二绕组区106b与第二通道区107b之间。

第三分隔壁105c布置在第一绕组区106a与第二绕组区106b之间。在图2所示的截面中，三个分隔壁105a、105b、105c分别彼此平行地延伸并且另外平行于两个外壁101c、101d延伸。因此，三个分隔壁105a、105b、105c垂直于两个外壁101a、101b延伸。

两个通道区107a、107b分别用于容纳第一冷却通道和第二冷却通道(图1和图2中未示出)。类似地，两个绕组区106a、106b用于容纳定子绕组的导体元件(图1和图2中未示出)。

如图1和图2所示，两个绕组区106a、106b彼此相邻且一个接一个地布置。两个绕组区106a、106b附加地布置在两个通道区107a、107b之间。此外，两个绕组区106a、106b通过由塑料11构成的相间绝缘部108电绝缘并且在空间上彼此分隔开，相间绝缘部108由已经存在的分隔壁105c形成。

根据图1，能够在绝缘体100的四个外壁101a-101d的轴向端部111处形成轴向止动件109。

轴向止动件109能够形成为向外突出的、部分或完全周向的壁凸环110，其在绝缘体100的所有四个外壁101a-d上一体地成形。

下面参照图3和图4呈现包括上述绝缘体100的电机1。电机1的尺寸被设计为使得其能够用在车辆中，优选地用在公路车辆中。图3以纵向截面示出了电机1，并且图4以截面示出了该电机。

电机1包括转子3和定子2，转子在图3中仅示意性地示出。为了说明，图4以单独的视图在沿图3的剖面线II-II的、垂直于旋转轴线D的截面中示出了定子2。根据图3，转子3具有转子轴31，并能够具有多个磁体，图3中没有更具体地示出这些磁体，这些磁体的磁极化沿圆周方向U交替。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限定。旋转轴线D限定平行于旋转轴线D延伸的轴向方向A。径向方向R垂直于轴向方向A。圆周方向U围绕旋转轴线D旋转。

如从图3中能够看出的，转子3布置在定子2中。因此，这里所示的电机1是所谓的内转子。然而，也可以设想所谓的外转子的实现方式，其中转子3布置在定子2的外部。转子轴31安装在第一轴承32a中，并且在轴向上与其相距一定距离地安装在第二轴承32b中，该第二轴承可绕旋转轴线D在定子2上旋转。

还已知定子2包括多个定子绕组6，这些定子绕组可被电激励以产生磁场。由转子3的磁体产生的磁场与由导电定子绕组6产生的磁场之间的磁相互作用致使转子3旋转。

图2中的截面显示了定子2能够具有环形定子主体7，例如由铁构成的环形定子主体。特别地，定子主体7能够由多个定子主体板(未示出)形成，所述多个定子主体板沿着轴向方向A在彼此的顶部上堆叠并且彼此黏附地接合。多个定子齿8在定子主体7上径向向内一体地形成，这些定子齿沿轴向方向A延伸，径向向内远离定子主体7突出，并且沿周向U彼此相距一定距离地布置。每个定子齿8承载定子绕组6。各个定子绕组6一起形成绕组装置。取决于定子绕组6所形成的磁极的数量，整个绕组装置的各个定子绕组6能够相对应地电气地连接在一起。

在电机1的运行过程中，电激励的定子绕组6产生废热，该废热必须从电机1中消散，以防止电机1过热和相关的损坏或甚至毁坏。因此，定子绕组6借助于冷却剂K被冷却，该冷却剂K穿过定子2并且通过热传递吸收由定子绕组6产生的废热。

为了使冷却剂K穿过定子2，电机1包括冷却剂分配室4，冷却剂K能够经由冷却剂入口33引入到该冷却剂分配室中。冷却剂收集室5沿轴向方向A与冷却剂分配室4彼此相距一定距离地布置。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3的图示中仅能看到其中的一个。在垂直于轴向方向A的截面中，该截面在图中未示出，冷却剂分配室4和冷却剂收集室5各自能够具有环形几何形状。沿周向方向U，多个冷却通道10彼此相距一定距离地布置，这些冷却通道分别沿轴向方向A从环形的冷却剂分配室4延伸到环形的冷却剂收集室5。因此，通过冷却剂入口33引入到冷却剂分配室4中的冷却剂K能够分配到各个冷却通道10中。在流过冷却通道10并从定子绕组6吸收热量之后，冷却剂K被收集在冷却剂收集室5中并经由设置在定子2上的冷却剂出口34再次引出电机1。

如图3和图4所示，分别在圆周方向U上相邻的两个定子齿8之间形成间隙9。所述间隙9对于相关领域的技术人员来说也被称为所谓的“定子槽”或“定子狭缝”，它们像定子齿8一样沿着轴向方向A延伸。由塑料11构成的用于容纳定子绕组6和冷却通道10的绝缘体100插入在每个间隙9中。在这种情况下，绝缘体100以这样的方式布置在相应的间隙9中，即绝缘体100的轴向方向A平行于电机1或定子2的轴向方向A延伸。

有利地，布置在相应的间隙9中的绝缘体100沿着整个间隙长度I延伸，该长度I是沿着电机1的轴向方向A测量的(在这方面，也参见图3)。

下面对图5的视图进行说明，该视图示出了在沿圆周方向U相邻的两个定子齿8之间形成的间隙9的详细视图，所述定子齿在下文中也被称为定子齿8a、8b。图5以垂直于轴向方向A的截面示出了间隙9。

根据图5，间隙9具有径向地在内侧上的开口52，也就是说，该开口形成为使得其在内侧上径向地敞开。间隙9在垂直于轴向方向A的截面中能够具有梯形的几何形状，特别是矩形的几何形状。这同样适用于绝缘体100在所述截面中的几何形状。特别有利地，间隙9和绝缘体100具有相同的几何形状或外轮廓。在图5的示例中，第一冷却通道10布置在间隙9或定子槽54的径向内端部56a的区域中，也就是说布置在开口52的区域中。在间隙9的径向外端部56b的区域中，也就是说在沿径向的外侧上限定间隙9的定子主体7的附近，设置有另一个第二冷却通道10。

如图5所示，布置在间隙9中或主体内部104中的定子绕组6包括第一和第二导体元件60a、60b。第一导体元件60a布置在绝缘体100的第一绕组区59a中，并且能够彼此电连接以便连接到电源(未示出)的公共第一相。该电连接能够在间隙9或定子槽54的轴向外部实现。第二导体元件60b布置在绝缘体100的第二绕组区59b中，并且能够彼此电连接以便连接到电源的公共第二相。这种电连接也能够在间隙9或定子槽54的轴向外部实现。因此第一导体元件60a通过相间绝缘部108与第二导体元件60b电绝缘。

如图5所示，第一和第二导体元件60a、60b分别实施为绕组条65a、65b，所述绕组条由导电材料构成——由于它们的条状实施例——并且成机械刚性的形式。在垂直于轴向方向A的截面中，绕组条65A、65b分别具有矩形66的几何形状，该矩形具有两个窄边67和两个宽边68。

具有第一冷却通道10的第一通道区107a布置在间隙9的相对于径向方向R的径向内端部56a中。因此，具有第二冷却通道10的第二通道区107b布置在间隙9的相对于径向方向R的径向外端部56b中。因此，两个绕组区106a、106b布置在两个通道区107a、107b之间。因此，沿径向方向R从径向内侧到径向外侧，具有第一冷却通道10的第一通道区107a之后是具有第一导体元件60a的第一绕组区106a。沿径向方向R，第一绕组区106a之后是具有第二导体元件60b的第二绕组区106b，所述第二绕组区之后又是具有第二冷却通道10的第二通道区107b。

如图5另外所示，由塑料11构成的第一传热层112a能够在垂直于轴向方向A的截面中布置在定子绕组6的第一和/或第二导体元件60a、60b与绝缘体100之间。如图5所示，第一传热层112a也能够布置在两个相邻的导体元件60a、60b之间。优选地，所有第一和第二导体元件60a、60b在垂直于轴向方向A的截面中被塑料11包围。

作为第一传热层112A的替代或补充，在垂直于轴向方向A的截面中，由塑料11构成的(第二)传热层112b能够布置在相应的冷却通道10与绝缘体100之间。

如图5所示，在绝缘体100的外壁101a、101c、101d上形成有间隔件结构113，通过该间隔件结构，外壁101a、101c、101d能够在间隙9中与定子齿8a、8b和/或定子主体7相距一定距离地布置。有利地，间隔件结构113由布置在相应外壁101b、101c、101d的外侧上的突出部114形成，该突出部背离绝缘体100的主体内部104。特别有利地，突出部114能够在相应的外壁101a、101c、101d上一体地成形。因此，间隔件结构113被支撑在定子齿8a、8b和定子主体7上。在该示例的简化变型中，能够省去间隔件结构113。

在外壁101b、101c、101d与定子齿8a、8b和/或定子主体7之间形成的空隙61能够用由塑料11构成的第三传热层112c填充。这意味着，作为第一和/或第二传热层112a、112b的替代或补充，能够在绝缘体100与定子主体7之间布置由塑料11构成的第三传热层112c，其中两个相邻的定子齿在垂直于轴向方向A的截面中。

如图5中的虚线所示，在定子主体7中能够形成和布置另一冷却通道10'，其在内部在径向上与间隙9相邻。这种附加的冷却通道10'能够以孔或穿孔的形式实现。

图6示出了图5的示例的一个变型。下面仅解释两个变型之间的差异。根据图6，支撑结构120能够形成在两个定子齿8a、8b和定子主体7的面向间隙9的那些表面部分上，绝缘体100的外壁101b、101c、101d可以支撑在该支撑结构上。支撑结构120也能够以类似于绝缘体100的间隔件结构113的方式由从定子齿8a、8b和/或从定子主体7伸入到间隙9中的突出部121形成。支撑结构120的突出部121能够在两个定子齿8a、8b上和/或在定子主体7上一体地成形。

图7示出了图5的示例的另一变型。下面仅解释两个变型之间的差异。在图7的示例中，在垂直于轴向方向A的截面中，绝缘体100具有在相应的两个相邻外壁101a、101b、101c、101d之间具有非直角的中间角的梯形的几何形状。此外，在唯一的绕组区106a中布置有具有柔性的导体元件60c的定子绕组6。在图7的示例中，提供了两个冷却通道10，其中第一冷却通道10布置在间隙9的径向内端部56a中，并且第二冷却通道10布置在间隙9的径向外端部56b中。因此，绝缘体100的具有第一冷却通道10的第一通道区107a布置在径向内端部56a的区域中。由此，具有第二冷却通道10的第二通道区107b布置在间隙9的径向外端部56b的区域中。在图7的变型中，绝缘体100形成为使得其在内侧径向地敞开，也就是说朝向间隙9或定子槽54的开口52敞开。这意味着省略了绝缘体100的外壁101a。

如图7所示，分隔壁105b仅设置在绕组区106a与第二通道区107b之间。相比之下，在绕组区106a与第一通道区107a之间省去了这种分隔壁。在一个变型中，此处也能够设置这种分隔壁。因此，在另一变型中，能够省略图7中所示的外壁105c。另外的组合可能性从图7中直接显现出来，这对于相关领域的技术人员而言是显而易见的，因此将不作明确地解释。

在示例性情形中，第一传热层112a的塑料11由电绝缘的第一塑料材料K1形成，第二传热层112b的塑料11由电绝缘的第二塑料材料K2形成，并且第三传热层112c的塑料11由电绝缘的第三塑料材料K3形成。电绝缘体100的塑料11，特别是电绝缘体100的外壁101a-101d的塑料，由同样电绝缘的第四塑料材料K4形成。

在图中的示例中，绝缘体100的第四塑料材料K4是热固性塑料，而三个传热层112a、112b、112c的第一、第二和第三塑料材料K1、K2、K3是热塑性塑料。不言而喻，在其变型中，四种塑料材料K1、K2、K3、K4的热塑性塑料和热固性塑料的其它分配也是可能的。在示例性情形中，第一、第二和第四塑料材料K1、K2、K4每个具有比第三塑料材料K3更高的热导率。以这种方式确保了从定子绕组6到冷却通道10的有效热传递。在图中的示例中，四种塑料材料K1、K2、K3、K4是不同的材料。在这种情况下，所有四种塑料材料K1、K2、K3、K4的热导率为至少0.5W/m K，优选为至少1W/m K。

在下文中，再次参照图3，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罩25a与第二端罩25b之间。

如图3所示，冷却剂分配室4的一部分布置在第一端罩25a中，并且冷却剂收集室5的一部分布置在第二端罩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组合物11中的空腔41a、41b形成。此处，第一空腔41a由实施在第一端罩25a中的空腔42a补充以形成冷却剂分配室4。相应地，第二空腔41b由实施在第二端罩25b中的空腔42b补充以形成冷却剂收集室5。因此，在上述实施例变型中，塑料11至少部分地界定冷却剂分配室4和冷却剂收集室5。

此外，冷却剂供给部35能够实施在第一端罩25a中，并且将冷却剂分配室4流体连接到设置在第一端罩25a上的外侧上、特别是设置在如图1中所示的周向侧上的冷却剂入口33。相应地，冷却剂排放部36能够实施在第二端罩25b中，并且将冷却剂收集室5流体连接到设置在端罩25b上的外侧上、特别是设置在图1所示的周向侧上的冷却剂出口34。由此，能够将冷却剂分配室4和/或冷却剂收集室5分别径向地布置在相应的定子绕组6的第一和/或第二端部14a、14b的外侧上并且也在所述端部14a、14b的沿着轴向方向A的延伸部中。定子绕组6端部14a、14b也通过该措施被特别有效地冷却，所述端部在机器1运行期间特别是承受热负荷。

根据图3，塑料11也能够布置在定子主体7的外周侧30上，并且因此能够在外周侧30上形成塑料涂层11.1。因此，定子2的定子主体7能够与周围环境电绝缘，典型地，所述定子主体由导电定子板形成。因此能够避免提供用于容纳定子主体7的单独的外壳。

图1、2、4、5、6和7另外示出了绝缘体100形成为使得其能够沿着轴向方向a插入定子2的定子槽54中。在这种情况下，根据所示的示例，绝缘体100形成为使得其能够以精确配合的方式插入定子槽54中。在这种情况下，绝缘体100以这样的方式形成，即绝缘体100能够以过盈配合或过渡配合的方式插入定子槽54中。当然，这预先假定在图4、5和6的示例中绝缘体100和可插入或插入绝缘体100的定子槽54之间的相应配合。绝缘体100以尺寸上刚性的方式形成。在这种情况下，有利地，绝缘体100由尺寸上刚性的材料形成。绝缘体100借助于分隔壁105a、105b、105c来加强。这意味着，除了划分主体内部104之外，分隔壁105a、105b、105c还完成机械地加强绝缘体100的任务。根据所示的示例以非成型的方式制造绝缘体100。此外，明显的是，绝缘体100的主体内部104的垂直于轴向方向a限定的截面在绝缘体100的范围内是恒定的。在这种情况下，绝缘体100的长度沿着轴向方向a延伸。

图1、2、4、5和6还示出了垂直于轴向方向a限定的绝缘体100的截面既是轴向对称的也是点对称的。绝缘体的外壁101a、101b、101c、101d彼此连接。根据所示的示例，绝缘体100的外壁101a、101b、101c、101d彼此无接缝和/或接头地连接。

Claims (25)

1.一种用于电机(1)的绝缘体(100)，

具有由塑料(K)构成的外壁(101a、101b、101c、101d)，所述外壁界定主体内部(104)，在所述主体内部中设置有用于容纳定子绕组(6)的至少一个绕组区(106a、106b)和用于容纳冷却通道(10)的至少一个通道区(107a、107b)。

2.根据权利要求1所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)具有由塑料(K)、优选为电绝缘的塑料构成的至少一个分隔壁(105a、105b、105c)，所述至少一个分隔壁将所述主体内部(104)分成所述至少一个绕组区(106a、106b)和至少一个通道区(107a、107b)。

3.根据权利要求1或2所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

-所述外壁(101a-101d)和所述至少一个分隔壁(105a-105c)沿轴向方向(a)延伸；

-在垂直于所述轴向方向(a)的截面中，所述至少一个绕组区(106a、106b)和所述通道区(107a、107b)彼此相邻地布置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

-存在用于容纳第一和第二冷却通道(10、10)的两个通道区(107a、107b)，

-在垂直于所述轴向方向(a)的截面中，所述至少一个绕组区(106a、106b)布置在两个通道区(107a、107b)之间并且借助于两个分隔壁(105a、105b)与所述两个通道区分隔开。

5.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

-提供两个绕组区(106a、106b)，所述两个绕组区在垂直于所述轴向方向(a)的截面中彼此相邻地布置，

-所述绕组区(106a、106b)借助于由塑料(K)构成的相间绝缘部(108)彼此分隔开。

6.根据权利要求5所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述相间绝缘部(108)由所述绝缘体(100)的分隔壁(105c)形成。

7.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

-所述绝缘体(100)是注射成型部件；或/和

-所述绝缘体(100)是整体式主体；或/和所述绝缘体(100)是挤出体。

8.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)具有平行六面体的几何形状；或/和

所述绝缘体(100)在垂直于所述轴向方向(a)的截面中具有梯形的几何形状，优选地具有矩形的几何形状。

9.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

在所述绝缘体(100)的轴向端部(111)处、至少一个外壁(101a-d)上形成有轴向止动件(109)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述轴向止动件(109)形成为向外突出的壁凸环(110)，所述壁凸环成形、优选一体地成形在所述绝缘体(100)的至少一个外壁(101a-d)上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

在至少两个外壁(101b-d)上设置间隔件结构(113)，借助于所述间隔件结构，外壁(101a-d)能够以限定的距离插入电机(1)的定子(2)的定子槽(54)中。

12.根据权利要求11所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述间隔件结构(113)由布置在相应外壁(101b-101d)的背离所述主体内部(104)的外侧上的突出部(114)形成。

13.根据权利要求12所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述突出部(114)一体地成形在相关的外壁(101a-d)上。

14.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)被形成为使得其能够沿着所述轴向方向(a)插入定子槽(54)中。

15.根据权利要求14所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)被形成为使得其能够以精确配合的方式、特别是以过盈配合或过渡配合的方式插入所述定子槽(54)中。

16.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体，

其特征在于，

所述绝缘体(100)以尺寸上刚性的方式形成，特别是由尺寸上刚性的材料形成。

17.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)借助于分隔壁(105a、105b、105c)来加强。

18.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)以非成型的方式制造。

19.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)的主体内部(104)的垂直于所述轴向方向(a)限定的截面在所述绝缘体(100)的沿所述轴向方向(a)延伸的范围内是恒定的。

20.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)的垂直于所述轴向方向(a)限定的截面在所述绝缘体(100)的范围内既是轴向对称的又是点对称的。

21.根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

其特征在于，

所述外壁(101a、101b、101c、101d)彼此连接，特别是无接缝和/或接头地彼此连接。

22.一种电机(1)，特别是用于机动车辆的电机，

-包括转子(3)并且包括具有导电的定子绕组(6)的定子(2)，所述转子能够绕限定所述电机(1)的轴向方向(A)的旋转轴线(D)旋转，

-包括至少一个冷却通道(10)，冷却剂(K)能够流过所述至少一个冷却通道，以用于冷却所述定子绕组(6)，

-其中，所述定子(2)具有定子齿(8)，所述定子齿沿着所述轴向方向(A)延伸并且沿着所述转子(3)的周向方向(U)彼此相距一距离地布置，所述定子齿从所述定子(2)的定子主体(7)突出，优选地径向向内突出，并且承载所述定子绕组(6)，

-其中，在沿所述周向方向(U)相邻的两个定子齿(8、8a、8b)之间分别形成间隙(9)，

-其中，在至少一个间隙(9)中布置有根据前述权利要求中任一项所述的绝缘体(100)，

-其中，在所述绝缘体(100)的至少一个绕组区(106a、106b)中布置有定子绕组(6)，并且在所述绝缘体(100)的至少一个通道区(107a、107b)中布置有用于冷却剂(K)流过的冷却通道(10)。

23.根据权利要求22所述的电机(1)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)插入所述间隙(9)中。

24.根据权利要求22或23所述的电机(1)，

其特征在于，

所述绝缘体(100)的轴向方向(a)平行于所述电机(1)的轴向方向(A)延伸。

25.一种机动车辆，包括根据权利要求22至24中任一项所述的电机(1)。

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