CN114365389A - 在多个导体与定子或转子的绕组接纳区域的凸部之间具有肩部的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驱动机动车辆的电机(1)，所述电机具有定子(2)和转子(3)，所述转子相对于所述定子(2)以可旋转的方式安装，其中，所述定子(2)或所述转子(3)配备有绕组接纳区域(5)，所述绕组接纳区域具有沿周向方向分布的多个径向延伸的纵向槽(4)，并且其中，每个纵向槽(4)具有朝向一个径向侧(6a)的开口(7)，所述开口(7)的宽度由在周向方向上朝向彼此引导的两个凸部(9a、9b)的两个端部(8a、8b)界定，其中，每个纵向槽(4)在接纳多个导体(10)的室区域(11)与两个所述凸部(9a、9b)之间具有使所述室区域(11)的宽度减小的至少一个肩部(12a、12b)，所述导体(10)在径向方向上支承在所述至少一个肩部(12a、12b)上。

Description

在多个导体与定子或转子的绕组接纳区域的凸部之间具有肩 部的电机

技术领域

本发明涉及用于驱动(混合动力或纯电驱动的)机动车辆比如汽车、卡车、公共汽车或其他商用车辆的电机，该电机具有定子和转子，该转子相对于定子以可旋转的方式安装，其中，定子或转子配备有绕组接纳区域，该绕组接纳区域具有沿周向方向分布的多个径向延伸的纵向槽，并且其中，每个纵向槽具有朝向一个径向侧的开口，该开口的宽度由在周向方向上朝向彼此引导的两个凸部的两个端部界定。

背景技术

从现有技术中已知的这种类型的电机可以在图8中在电机的定子2’的区域中观察到。在这种情况下，多个导体10’接纳在定子2’的纵向槽4’内。在该已知的实施方式中，接纳导体10’的纵向槽4’的区域由楔形件K界定。楔形件K被插入到接纳轮廓中，因此，形成了保留在楔形件K内侧的凸部，所述凸部界定了通向环境的开口。

然而，在从现有技术已知的该实施方式中，存在的缺点是，单独提供的楔形件使定子的构造相对复杂。此外，楔形件要被单独地制造，并且定子要设置有用于这些楔形件的适当接纳部。因此，存在相对较高的安装投入。此外，存在的缺点是，在操作期间产生的如由图8中的附图标记22’所标识的磁场线被存在的接纳部轮廓和楔形件相对强烈地偏转，这继而具有负面影响。

发明内容

因此，本发明的目的是消除现有技术中已知的缺点，并且特别是提供一种兼具尽可能简单的设计和尽可能高的效率的电机。

根据本发明，该目的通过以下方式实现：每个纵向槽在径向上在接纳多个导体的室区域与两个凸部之间设置有使室区域的宽度(周向方向上的尺寸)减小的至少一个肩部，其中，导体在径向方向上支承在至少一个肩部上。

通过设置至少一个肩部，在导体内产生径向区域，磁场线通过该径向区域以不太突然的方式向凸部偏转。这提高了电机的效率。此外，导体由该肩部直接支承，从而消除了对额外元件比如支承楔形件的需要。

另外的有利实施方式通过从属权利要求而被要求保护，并且在下面进行更详细地解释。

如果至少一个肩部与两个凸部径向地间隔开，则可以获得径向区域，在该径向区域内，磁通线被更平缓地重新定向。因此，在该情况下有利的是，纵向槽的宽度保持相同或者在凸部的方向上从至少一个肩部进一步径向减小。

如果在形成在至少一个肩部与凸部之间的腔中布置有优选地呈温度传感器的形式的传感器，则实现了更有效的空间使用。

在这方面，还有利的是，作为附接传感器的替代或除了附接传感器之外，形成在至少一个肩部与凸部之间的腔是冷却剂管道的一部分，并且因此还形成冷却剂管道。这直接冷却电机，并且使电机更高效。

如果每个凸部具有面向导体的圆锥形侧面，则磁场线被更平缓地偏转。

在这种情况下，还有利的是，每个侧面倾斜成使得其在端部的方向上远离导体延伸。

在室区域被实施为具有恒定宽度的区域的情况下，纵向槽的轮廓可以尽可能简单地生产。

绕组接纳区域有利地由布置为堆叠件的多个单独金属片材形成。

此外，有利的是，借助于冲压生产至少一个肩部并且优选地还有(包括凸部的)整个纵向槽。

在设置了布置在相同径向高度处的两个肩部的情况下，可以更有效地实现磁场线的偏转。

换句话说，根据本发明，实现了在定子或转子中的齿头部前方具有槽肩部的电机。根据本发明，设置带倒角或带槽的肩部，以将适当的导体(和绝缘纸)准确地安置在槽中。这也会影响磁场线。槽肩部的几何形状可以对应于绕组或绝缘纸被方便地调整。槽肩部防止绕组在径向方向上从槽掉落或滑出槽。

附图说明

现在将参照附图对本发明进行更详细地解释，在该附图的内容中，还示出了各种示例性实施方式。

在附图中：

图1示出了根据第一示例性实施方式的根据本发明的具有详细示出的定子的电机的示意性横截面图，其中，截面平面选择成使得可以清楚地观察到形成绕组接纳区域并沿周向方向分布的多个纵向槽，

图2示出了图1中所使用的定子在纵向槽的区域中的详细视图，

图3示出了定子的与图2类似的详细视图，其中，现在示意性地表示了在操作中建立的多条磁通线，

图4示出了定子在三个相邻的纵向槽的区域中的详细视图，

图5示出了根据第二示例性实施方式的根据本发明的电机的纵向槽的详细视图，在该第二示例性实施方式中，与第一示例性实施方式相比，温度传感器被插入到纵向槽的在多个导体与绕组接纳区域的两个凸部之间的腔中；

图6示出了根据第三示例性实施方式实施的根据本发明的电机的定子的正视图，其中，定子现在具有四个紧固装置接纳孔，

图7示出了根据图6的定子在三个纵向槽的区域中的详细视图，以及

图8示出了现有技术的定子在纵向槽的区域中的详细视图。

具体实施方式

这些附图本质上仅为示意性的，并且仅用于理解本发明。相同的元件设置有相同的附图标记。原则上，各种示例性实施方式的不同特征也可以彼此自由组合。

图1示出了基于第一示例性实施方式的根据本发明的电机1的基本结构。电机1在混合动力或纯电机动车辆的驱动系中用作驱动机器。

电机1通常具有定子2和转子3，定子固定至壳体，转子安装成使得该转子可以相对于该定子2旋转。在该实施方式中，电机1被实施为内部转子，并且因此，转子3接纳在环形定子2的径向内侧。

此外，原则上可以观察到，在定子2中实施了根据本发明所设计的并且在下面进行了更详细描述的绕组接纳区域5。因此，转子3配备有多个磁体，所述多个磁体在操作期间与绕组接纳区域5相互作用。然而，在根据本发明的另外的实施方式中，选择了相反布置，使得转子3直接配备有绕组接纳区域5。

为了完整起见，应该指出的是，在此所使用的方向信息将轴向地、径向地和沿周向方向/切向地与转子3的旋转轴线19联系起来。因此，轴向方向是沿着旋转轴线19的方向，径向方向是垂直于旋转轴线19的方向，并且周向方向是绕旋转轴线19同轴延伸的圆形线。

定子2具有多个单独金属片材17，所述金属片材沿轴向方向堆叠并被实施为相同的零部件。这些单独金属片材17中的一个金属片材可以在图1中观察到。每个单独金属片材17以及因此还有单个金属片材17的整个堆叠/叠片组设置有沿轴向方向延伸并且沿径向方向向内敞开的多个纵向槽4。这些纵向槽4一起形成绕组接纳区域5。纵向槽4全部以相同的方式实施，并且沿周向方向均匀地分布。在各个纵向槽4内布置有多个杆形导体10(在此为六个导体10)，并且所述多个杆形导体用于形成对应的线圈绕组/线圈。

在图2和图4中，可以观察到纵向槽4中的较近的纵向槽的轮廓。相应地，作为所有其他纵向槽4的代表所示出的纵向槽4具有室区域11，该室区域(仅)沿径向方向延伸，并且在周向方向上具有恒定的宽度/尺寸。室区域11在图2和图4的横截面图中具有矩形形状。

导体10被接纳在室区域11中，从而形成导体组/绕组组。导体10用绝缘纸20包裹为整体。导体组、即具有绝缘纸20的导体10在室区域11中沿径向方向被共同固定就位。如下面更详细地解释的，沿周向方向突出的两个肩部12a、12b用于径向地固定导体10，在根据本发明的另外的实施方式中仅设置了两个肩部中的一个肩部12a或12b。

图2还示出了在导体10/室区域11的径向内侧，在周向方向上指向彼此的两个凸部9a、9b与形成室区域11的相应的单独金属片材17/定子2的部段被实施为一件。因此，第一凸部9a具有(第一)自由端部8a，该自由端部在周向方向上与第二凸部9b的(第二)自由端部8b相对/面向第二凸部的自由端部。两个凸部9a、9b本质上大小相同。

凸部9a、9b的两个端部8a、8b在周向方向上间隔开，使得在两个端部之间形成径向开口7。在该实施方式中，径向开口7布置在呈导体10的径向内侧的形式的第一径向侧6a。如可以在图1中观察到的，相应的单独金属片材17的连续周向环形区域21背离第一径向侧6a延伸至导体10的第二径向侧6b(径向外侧)。因此，凸部9a、9b一起形成定子2的齿头部24。

与凸部9a、9b类似，两个肩部12a、12b布置在相反的周向侧。在第一肩部12a位于与第一凸部9a相同的周向侧时，第二肩部12b位于与第二凸部9b相同的周向侧。两个肩部12a、12b的大小相同。肩部12a、12b布置在凸部9a、9b的径向外侧。此外，肩部12a、12b与凸部9a、9b在径向方向上间隔开，使得在导体10的内侧与凸部9a、9b之间形成对应的腔13。

根据同时用作用于导体10的径向止挡件/熔断器的肩部12a、12b的这种构型，在操作期间产生了可以在图3中观察到的磁场线的阶梯状过渡。肩部12a、12b形成为使得所述肩部减小了室区域11的宽度/使得所述肩部在周向方向上相对于室区域11的周向侧边缘偏移。

朝向肩部12a、12b的径向内侧，纵向槽4继而越过过渡区域23延伸至凸部9a、9b。在这种情况下，过渡区域23具有恒定的宽度(在周向方向上的尺寸)，并且还对腔13进行界定。凸部9a、9b继而向过渡区域23的径向内侧远离地延伸。

此外，在第一示例性实施方式中，凸部9a、9b设置有侧面16a、16b，侧面在面向导体10的径向侧上沿周向方向呈圆锥形地延伸。因此，(第一凸部9a的)第一侧面16a沿着其路线增加了其从导体10朝向自由端部8a的距离。(第二凸部9b的)第二侧面16b沿着其路线增加了其从导体10朝向自由端部8b的距离。

在根据本发明的另外的实施方式中，可以结合根据图5的第二示例性实施方式观察到的是，原则上，另一部件可以附接在腔13中。在该实施方式中，呈温度传感器形式的传感器14一体地形成在腔13中。

此外，该腔13设计为冷却装置的冷却剂管道15的一部分。因此，在操作期间，冷却剂轴向流动穿过该腔13/定子2。在另外的实施方式中，两个凸部9a、9b之间的开口7还由盖封闭。

此外，根据图6和图7的第三实施方式，有利的是，凸部9a、9b具有非圆锥形的延伸，并且因此设置有直的侧面16a、16b，直的侧面平行于导体10的内侧/仅轴向地延伸。

换句话说，根据本发明实现了槽几何形状(纵向槽4的几何形状)，通过该槽几何形状，绕组10可以以更明确的方式被安置在槽4中，并且电磁线可以以更有针对性的方式被导引，由此减少了铁损耗。在这种情况下，额外的部件比如槽密封楔形件应该被省去。这使部件的数量、过程步骤以及因此成本较低。此外，在必要时，通过该解决方案可以在定子2(或转子3)中产生空间，以便能够将必要的部件比如传感器或工具安置在最佳位置。

图1和图2示出了可以观察到本发明方案的定子2。在齿头部24前方(由于肩部12a、12b)存在渐缩形部。该槽肩部12a、12b尤其取代了之前使用的槽密封楔形件，并且被有针对性地使用，以便将导体10和绝缘纸20精确地定位在槽4中。这也影响了磁通线。由于在此仅需要小的肩部12a、12b，几何形状可以对应于绕组10或绝缘纸20被容易地调整。

槽肩部12a、12b防止绕组10在径向方向上脱落或移位。肩部12a、12b已经在金属片材切割时引入，即，在冲压定子金属片材17时被引入，并且不需要任何额外的过程步骤。与已知的槽密封楔形件——在已知的槽密封楔形件中，由于用于固定在槽中的凹口或类似部，发生了场线的事与愿违的偏转——相比，根据本发明的槽肩部12a、12b的设计产生了所生成的那些场线22(图3)的更平滑或仅略微偏转的路线。

由于槽肩部12a、12b的原理，一直到肩部12a、12b的槽4可以从已经测试过的定子2中用于另外的定子2，使得仅需要改变齿头部24的区域来进行优化。图6和图7示出了该优点。因此，示出了不同的电机1的两个不同的定子2。两个不同定子的几何尺寸并且因此还有其性能类别不同。然而，定子2的绝缘纸20和绕组10的区域中的槽4的几何形状可以被转移至另一定子。在此，有关设计的优化发生在齿头部24中。然而，在图1和图6的两个定子2中，导体材料、绝缘纸20和导体10的区域中的槽几何形状是相同的。

另一优点是使用导体材料与用于额外部件的气隙之间的区域(腔13)的可能性。在此，例如，存在安装温度传感器14以便能够确定绕组10、叠片组或位于其中的介质的温度的可能性(图5)，替代性地或另外地，可以使用在用于主动冷却的整个主动长度上延伸的安装空间。在此，冷却通道15可以被抽吸，冷却介质流动通过该冷却通道并且可以直接应用至绕组10。在导体材料与气隙之间所产生的空间也可以用于不能通过齿头部24中的间隙7配装的工具(例如，插入工具)。

因此，通过实施为在齿头部24前方的渐缩形部的槽肩部12a、12b，可以总结出下面的优点：-在不需要额外部件的情况下对槽4中的绕组10的安置进行控制；-对电磁流进行有针对性的控制；-对不同的定子2/转子3，在绕组10中使用相同几何形状的槽4(使得开发时间更短)；-对不同的定子2/转子3，使用相同的线材10和绝缘纸20(这导致财务节省、更少的部件以及更短的开发时间)；-使用导体材料与气隙之间的空间13以用于工具或部件(例如传感器14)。

附图标记列表

1电机 2定子 3转子 4纵向槽 5绕组接纳区域 6a第一侧 6b第二侧 7开口 8a第一凸部的端部 8b第二凸部的端部 9a第一凸部 9b第二凸部 10导体 11室区域 12a第一肩部 12b第二肩部 13腔 14传感器 15冷却剂管道 16a第一凸部的侧面 16b第二凸部的侧面17单独金属片材 18紧固装置接纳孔 19旋转轴线 20绝缘纸 21环形区域。

Claims (10)

1.一种用于驱动机动车辆的电机(1)，所述电机具有定子(2)和转子(3)，所述转子相对于所述定子(2)以可旋转的方式安装，其中，所述定子(2)或所述转子(3)配备有绕组接纳区域(5)，所述绕组接纳区域具有沿周向方向分布的多个径向延伸的纵向槽(4)，并且其中，每个纵向槽(4)具有朝向一个径向侧(6a)的开口(7)，所述开口(7)的宽度由在周向方向上朝向彼此引导的两个凸部(9a、9b)的两个端部(8a、8b)界定，其特征在于，每个纵向槽(4)在接纳多个导体(10)的室区域(11)与两个所述凸部(9a、9b)之间具有使所述室区域(11)的宽度减小的至少一个肩部(12a、12b)，其中，所述导体(10)在径向方向上支承在所述至少一个肩部(12a、12b)上。

2.根据权利要求1所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个肩部(12a、12b)与两个所述凸部(9a、9b)径向地间隔开。

3.根据权利要求1或2所述的电机(1)，其特征在于，传感器(14)布置在形成于所述至少一个肩部(12a、12b)与所述凸部(9a、9b)之间的腔(13)中。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的电机(1)，其特征在于，形成在所述至少一个肩部(12a、12b)与所述凸部(9a、9b)之间的腔(13)是冷却剂管道(15)的一部分。

5.根据权利要求1至4中的一项所述的电机(1)，其特征在于，每个凸部(9a、9b)具有面向所述导体(10)的呈圆锥形延伸的侧面(16a、16b)。

6.根据权利要求5所述的电机(1)，其特征在于，每个侧面(16a、16b)倾斜成使得其在所述端部(8a、8b)的方向上远离所述导体(10)延伸。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的电机(1)，其特征在于，所述室区域(11)被实施为具有恒定宽度的区域。

8.根据权利要求1至7中的一项所述的电机(1)，其特征在于，所述绕组接纳区域(5)由布置为堆叠组的多个单独金属片材(17)形成。

9.根据权利要求1至8中的一项所述的电机(1)，其特征在于，所述至少一个肩部(12a、12b)通过冲压生产。

10.根据权利要求1至9中的一项所述的电机(1)，其特征在于，设置了布置在相同径向高度处的总共两个肩部(12a、12b)。

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