CN114026772B - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，该电机包括机器壳体(2)，机器壳体包含：定子，定子具有包括多个导体的绕组，导体与一个或更多个相相关联并且相互连接；以及电源连接部(3)，电源连接部布置在绕组外部并且具有与相的数目对应的数目的线部分(7、8、9)，所述线部分连接至导体并且连接至相连接部(4、5、6)或形成相连接部，线部分(7、8、9)至少部分地容置在具有腔(18)的连接壳体(13)中，线部分(7、8、9)延伸穿过腔，所述腔在连接壳体(13)已经插入到机器壳体(2)中之后与设置在机器壳体中的冷却剂通道(15)连通，使得在冷却剂通道中流动的冷却剂流动通过腔(18)。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机，该电机具有机器壳体，机器壳体包含定子和电源连接部，定子具有包括多个导体的绕组，这些导体与一个或更多个相相关联并且相互连接；电源连接部布置在绕组外部并且具有与相的数目对应的数目的线部分，所述线部分连接至导体并且连接至相连接部或形成相连接部。

背景技术

包括转子和定子的电机用于不同的应用领域。将电机用于电动混合动力车辆和电动车辆或用于轮毂驱动仅作为示例而被提及。如果将这种电机用作驱动机器，则通常将这种电机设计为内部转子，即定子围绕该内部转子。经由定子产生移动磁场，该移动磁场致使转子旋转。为此，定子具有包括大量导体的绕组，其中，导体被分配给一个相或通常更多个相。

在绕组几何结构的设计中不仅包括相的数目，而且还包括每个相的线的数目以及定子齿部内的每个槽的线的数目以及极对的数目。这种多个导体和绕组参数创建了复杂的导体网络，该复杂的导体网络使用不同的绕组技术来构建。示例包括发夹式绕组或条形波式绕组。在此，导体借助于弯曲成U形形状的杆形成，这些杆被放置在一起以形成绕组笼。导体铺设在多个径向平面上，其中，可以说导体从一个平面移动至另一平面。为了形成这些曲折的周向导体，这些导体在其端部处相应地连接，这通常通过对彼此相邻的导体端部进行焊接而完成。导体端部以所谓的星形的形式会聚在一个点处或一个绕组侧部上，导体端部在这一个点处或一个绕组侧部上彼此连接。在该区域中，必须实现各个相与用于产生磁场的外部电源、即电源连接部的连接，出于安装空间的原因，该连接通常很难实现。因此，绕组的各个相经由该电源或电源连接部供电以产生移动磁场。

电机的概念设计、特别是绕组区域中的设计的核心方面是系统本身的冷却。因为可以执行的冷却效率越高，整个系统的效率就越高。首先也是最重要的，任何功率损失都要借助于合适的设计来最小化。然而，通过适当的构造来降低功率损失或使这些功率损失最小化通常是不够的，因此需要主动直接冷却。

发明内容

本发明基于为电机提供改进冷却的问题。

为了解决该问题，在上述类型的电机中，根据本发明提供的是，线部分至少部分地容置在具有腔的连接壳体中，线部分穿过腔并且腔在线壳体插入到机器壳体中之后与设置在机器壳体中的冷却剂通道连通，使得在冷却剂通道中流动的冷却剂流动通过腔。

在根据本发明的电机中，优选地除了对机器进行基本冷却外，还对电源连接部的相连接部、即高压端子进行主动冷却。电源连接部或高压端子通常具有与不同相的数目对应的数目的线部分，例如对应的母线等，线部分在一个端部处具有输入连接部并且线部分通过线部分的另一端部直接地或经由合适的连接导体连接至对应的与相有关的绕组导体。这意味着产生磁场并且因此操作电机所需的操作电流经由这些线部分流动。根据本发明，现在意在至少部分地直接冷却这些线部分，即在整个线中实现附加的散热件。

为此，根据本发明，线部分至少部分地容置在连接壳体、例如简易的塑料壳体中，线部分在连接壳体中相应地结合并且在端部处突出有对应的连接部分以用于与电流输入部或绕组导体进行进一步接触。该连接壳体——例如线部分、即母线等例如被浇铸或注射在连接壳体中——现在具有腔，线部分穿过该腔，即，线部分自由地延伸穿过腔。在组装位置中，连接壳体至少部分地插入到机器壳体的对应接纳部中。机器壳体本身具有至少一个冷却剂通道。在连接壳体已经插入之后，该冷却剂通道现在与腔连通，使得在冷却剂通道中流动或循环的冷却剂不可避免地也延伸穿过腔，并且因此与线部分接触，从而在过程中对线部分进行冷却。这意味着连接壳体以连接壳体结合到现有冷却剂回路中的方式结合在机器壳体上，以便因此允许对线部分进行冷却。

如所描述的，线部分优选地浇铸在连接壳体中并且腔形成在铸件中。这是确保将腔对于连接壳体密封的简单方式。替代性地，当然还可以设想在壳体部件中单独地铺设线部分并且相应地对腔进行密封。

为了布置机器壳体上，优选地在机器壳体上形成有用于连接壳体的接纳空间，其中，冷却剂通道利用入口和出口通向接纳空间中，并且其中，在连接壳体插入到接纳空间中之后，连接壳体的腔的入口和出口与冷却剂通道连通。因此，当连接壳体以其对应部段插入到接纳空间时，接纳空间中的冷却剂通道开口自动连接至腔，使得冷却剂可以流动。该设计非常简单且紧凑，因为在连接壳体插入到接纳空间中时，不可避免地获得在接纳空间处被中断的冷却剂通道与腔的连接，并且没有附加的组装工作。替代性地，当然还将可以设想不将连接壳体结合到这种接纳空间中，而是经由对应的单独的线连接将冷却剂通道连接至腔。

在横截面方面，腔可以对应于冷却剂通道横截面，即，冷却剂在过程中几乎直接流动通过，仅通过线部分并且对线部分进行冷却。然而，作为该方案的替代方案，优选地可以设想的是，腔具有比冷却剂通道大的入口横截面和出口横截面。这意味着腔比冷却剂通道宽，使得一定量的冷却剂可以累积在腔中。这是有利的，因为它在腔内产生了湍流，这有利于将热量从线部分传递至冷却剂。

为了确保在腔体与冷却剂通道的连接区域中不发生泄漏，根据本发明的有利的进一步改进，优选地在连接壳体上设置有用于将腔相对于机器壳体密封的一个或更多个密封装置。这种或这些密封装置——优选至少一个、特别地至少两个密封环——确保例如在连接壳体插入到接纳空间中时安全且自动的密封。特别地，它们可以为径向或轴向作用的密封装置或密封环。

线部分本身设置有绝缘涂层，至少在线部分穿过腔的区域中设置有绝缘涂层，使得尽管线部分之间的距离较小，但不会发生短路并且这些短路不会由冷却剂引起。

线部分优选为母线，即具有足够大的表面积的稳定的实心导体，这有利于良好的热交换。

如果使用这种母线，则母线优选在横截面方面为矩形并且布置在腔中，使得母线的较长侧部平行于冷却剂流动通过腔的方向。这意味着冷却剂从下方流入，例如，逆着窄侧部流动，然后沿着纵向侧部流动通过连续的流动路径上的腔。

附图说明

下面参照附图基于示例性实施方式对本发明进行说明。各附图是示意性图示，在附图中：

图1示出了根据本发明的电机的局部视图，其中，电源连接部插入在机器壳体中，

图2示出了图1中的装置的侧视图，

图3示出了来自图1的穿过马达壳体和连接壳体的用以示出腔和穿过腔的线部分以及冷却剂通道的截面图，

图4示出了从上方观察的电源连接部的局部视图，

图5示出了电源连接部的另一(剖切)局部视图，

图6示出了流体流动通过连接壳体中的腔的示意图，以及

图7示出了冷却剂的循环的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的具有机器壳体2的电机1，定子以及对应的转子等以本身已知的方式容置在机器壳体中，定子具有包括多个导体的绕组，这些导体与一个或更多个相相关联并且相互连接。在此处示出的3相机器的情况下，具有对应数目的相连接部4、5、6的电源连接部3用于供应分配给不同相的绕组导体。电流以本身已知的方式经由所谓的动力电子设备提供和控制。来自电源的对应输入导体连接至图2中示出的相连接部4、5、6。相连接部4、5、6连接至对应的线部分7、8、9或形成对应的线部分的部分(尤其参见图5)，其中，线部分7、8、9沿绕组的方向延伸并且在端部处具有其他相连接部10、11、12，相连接部在此成对设置或者分支成对。线部分7、8、9优选为具有所有相连接部4、5、6和相连接部10、11、12的一件式母线。

电源连接部3还具有连接壳体13，该连接壳体为由塑料制成的铸造壳体。这意味着线部分7、8、9被浇铸到该塑料连接壳体13中并且牢固地嵌入在浇铸复合物中。连接壳体13具有与线部分7、8、9的形状对应的几何结构，其中，线部分7、8、9由于相连接部4、5、6和相连接部10、11、12的位置而相应地转变角度若干次。

在组装位置中—参见根据图3的截面图，该截面图示出了穿过机器壳体2以及连接壳体13的截面图—[连接壳体]插入到形成在机器壳体2中的对应的接纳空间14中，其中，该接纳空间14在前部处并朝向侧部(参见图1)处敞开以设置对应的连接接合部。

冷却剂通道15形成在机器壳体2中，冷却剂通道为冷却系统的一部分，冷却剂通过冷却剂通道循环。冷却剂可以是油、水、气体或其他冷却介质。该冷却剂通道15利用入口16以及利用出口17在接纳空间14处敞开或通向接纳空间中，如图3所示。两个流动箭头P通过示例表示冷却剂流动通过冷却剂通道15。

如图3进一步示出的，铸造连接壳体13具有在两个相反侧部上敞开的腔18，还参见图4和图5，该腔由线部分7、8、9穿透，线部分因此横向地延伸穿过腔18。线部分的窄侧部与根据箭头P的流动方向垂直，而线部分的平坦长侧部与根据箭头P的流动方向平行。

在两个侧部上敞开的腔18和与冷却剂通道15的对应的输入部16和输出部17对应的输入部和输出部连通，如图3所示。这意味着冷却剂从冷却剂通道15流出而流入腔18，流经线部分7、8、9，从而在过程中对线部分进行冷却，并且离开腔18进入相反侧上的冷却剂通道15。

为了将腔18相对于机器壳体2密封，设置了呈密封环19的形式的两个密封装置，特别地参见图3，两个密封装置对机器壳体2进行密封。密封环在连接壳体13的对应接纳凹槽20中围绕接纳凹槽环形地延伸并且以完全密封的方式抵靠机器壳体2的接纳空间14的内壁。这防止了冷却剂泄漏。虽然在示例中示出了径向作用的密封环19，但也可以使用其他类型的密封环、特别是轴向作用的密封环。如果使用与电机中相同的油作为冷却剂，则仅一个密封环就足够，因为这时仅需要对动力电子设备进行密封，而不需要对电机进行密封。

图6和图7分别示出了穿过电源连接部3、连接壳体13和腔18的截面图。还如由此处的双箭头P所示，在这种情况下，主流动方向为垂直通过腔18并且沿着线部分7、8、9的纵向表面。然而，如图7所示，也存在如图中由箭头P所示的循环，该循环由下述事实导致：由于腔18相对于冷却剂通道15的略微偏移，因此冷却剂不是恰好在中心供应，而是略微偏心。此外，还存在由于结合在腔18中的线部分7、8、9导致的紊流。

线部分7、8、9优选地由铜制成，但也可以由另一材料制成。线部分优选地设置有合适的涂层以防止由于距离不足或爬电距离不足而可能导致的短路。

虽然在示例性实施方式中示出了三个线部分7、8、9以及因此三个单独的相，同样可以设想实现更多或更少的相，从而导致在穿过腔18的电源连接部3中设置对应的不同数目的线部分。

附图标记列表

1机器 2机器壳体 3电源连接部 4相连接部 5相连接部 6相连接部 7线部分 8线部分 9线部分 10相连接部 11相连接部 12相连接部 13连接壳体 14接纳空间 15冷却剂通道 16入口 17出口 18腔 19密封环 20接纳凹槽。

Claims (9)

1.一种电机，所述电机具有机器壳体(2)，所述机器壳体包含定子和电源连接部(3)，所述定子具有包括多个导体的绕组，所述导体与一个或更多个相相关联并且相互连接；所述电源连接部布置在所述绕组外部并且具有与相的数目对应的数目的线部分(7、8、9)，所述线部分连接至所述导体并且连接至相连接部(4、5、6)或形成相连接部，所述线部分(7、8、9)至少部分地容置在具有腔(18)的连接壳体(13)中，所述线部分(7、8、9)延伸穿过所述腔，所述腔在所述连接壳体(13)已经插入到所述机器壳体(2)中之后与设置在所述机器壳体中的冷却剂通道(15)连通，使得在所述冷却剂通道中流动的冷却剂流动通过所述腔(18)；

在所述机器壳体(2)中形成有用于所述连接壳体(13)的接纳空间(14)，其中，所述冷却剂通道(15)利用入口(16)和出口(17)通向所述接纳空间(14)中，并且其中，在所述连接壳体插入到所述接纳空间(14)中之后，所述连接壳体(13)的所述腔(18)的入口和出口与所述冷却剂通道(15)连通。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述线部分(7、8、9)浇铸在所述连接壳体(13)中并且所述腔(18)形成在铸件中。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述腔(18)具有比所述冷却剂通道(15)大的入口横截面和出口横截面。

4.根据前述权利要求中的一项所述的电机，其特征在于，在所述连接壳体(13)上设置有用于将所述腔(18)相对于所述机器壳体(2)密封的一个或更多个密封装置。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，设置至少一个、优选地至少两个密封环(19)作为密封装置。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，设置一个或更多个径向或轴向作用的密封环(19)。

7.根据前述权利要求中的一项所述的电机，其特征在于，所述线部分(7、8、9)至少在穿过所述腔(14)的区域中设置有绝缘涂层。

8.根据前述权利要求中的一项所述的电机，其特征在于，母线设置为所述线部分(7、8、9)。

9.根据权利要求8所述的电机，其特征在于，所述母线在横截面方面为矩形并且布置在所述腔中使得所述母线的较长侧部平行于所述冷却剂流动通过所述腔(18)的方向。