JP2018126052A - 電気駆動機械を製造する方法および電気駆動機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気駆動機械を製造する方法および電気駆動機械を提供する。
【解決手段】 本発明は、電気駆動機械（１００）を製造する方法に関し、その方法は、以下のステップ、すなわち、ロータ（１０２）を導入する空洞を有するステータ（１０１）を用意するステップと、硬化性封止手段（１０６）を空洞に導入して、この封止手段（１０６）をステータ（１０１）と接触させるステップと、次いで、封止手段（１０６）を硬化させるステップとを含む。
【選択図】 図５

Description

本発明は、請求項１で主張する電気駆動機械を製造する方法と、請求項４で主張する電気駆動機械とに関する。

電気駆動機械では、動作中に、一部の構成要素から熱が発生する。この熱は、冷却液を用いて持ち去られる。冷却液によって取り込まれた熱は、周囲環境に放出され、その結果として、冷却剤は再度温度が下がり、熱を発生させている構成要素から再度熱を持ち去ることができる。

電気駆動機械は、巻線を含む電気コイルを有する。巻線は、ベース部の凹部に配置される。ベース部は、ステータ積層パックと呼ばれることもある。巻線は、多くの場合、熱の大部分を発生させ、したがって、特に十分に冷却されなければならない。したがって、巻線から冷却液への特に良好な熱伝達を達成するために、冷却液、例えば、オイルが巻線の周囲に直接流されることが多い。その結果、冷却液がロータ空間に漏出するのを防止するために、凹部をロータ空間に対して封止する必要がある。ロータ空間内の冷却液は、大きな引きずり損失をもたらす。さらに、この場合に、ステータは、冷却媒体が、ステータ空間のみを流れる場合にだけ効果的に冷却される。

（特許文献１）は、ステータとロータとの間を封止するために、締まり嵌めを用いて薄肉缶を圧入することができる電気駆動機械を開示している。（特許文献２）は、巻線ヘッドを仕切るために、ステータの前端に平行に配置された端部プレートを開示している。

独国実用新案第２０ ２０１０ ０１８ ０７８Ｕ１号明細書 独国特許第１０ ２０１０ ０５５ ８２３ Ｂ４号明細書

それに対して、本発明は、特に薄い封止手段の、ステータへの特に安定した結合を可能にする電気駆動機械を製造する、より簡単な方法を考案するという目的に基づくものである。さらに、目的は、特に薄く、機械的に安定した封止手段を有する電気駆動機械と、そのような駆動機械を有する自動車両とを考案することである。

この目的は、請求項１で主張する方法と、請求項４で主張する電気駆動機械と、請求項１０で主張する自動車両とによって達成される。本発明の実施形態は、従属請求項に明示される。

最初に、ロータを導入するための空洞を有するステータが用意される。これは、先行技術から公知の態様で行うことができる。完成した状態で、ステータはロータに隣接し、少なくとも１つの開口、好ましくは２つの互いに反対側の開口が、長手方向に設けられる。ステータは、例えば、電気コイルの巻線が配置される凹部を有する。さらに、ロータが、ステータを取り囲むこともできる。簡単にするために、以下の本文では、ロータがステータ内に配置される内側ロータとして公知のものについて説明する。

硬化性封止手段が空洞に導入され、この封止手段はステータと接触する。この説明において、「硬化性の」という用語は、特に、封止手段が、最初の状態において比較的可撓性であり、硬化工程後に比較的剛性であることを意味すると解釈される。硬化は、例えば、熱の作用を用いて実施することができる。例えば、封止手段用の材料として、繊維強化プラスチックを使用することができる。封止手段は、１つまたは複数の繊維強化プラスチックからなる複数の層で構成することが特に可能である。

封止手段を回転対称に形成することが可能である。例えば、封止手段は、スリーブの態様で形成することができる。完成した状態では、封止手段は、ステータの凹部をロータに対して封止することができる。

硬化性封止手段を空洞に導入した後、封止手段は硬化される。好ましくは、封止手段は、硬化工程中にステータとの一体結合を始める。こうして、ステータと封止手段との間の特に安定した結合が得られる。方法はさらに、きわめて薄い封止手段の製造を可能にする。次いで、ロータを空洞に導入することができ、それにより、封止手段は、ロータとステータとの間に配置される。

硬化中の温度と他のパラメータとの選択により、封止手段とステータとの間に機械的張力を確立することができる。封止手段が、繊維強化プラスチックからなる場合に、機械的張力を確立するためのパラメータとして、繊維角度（ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ａｎｇｌｅ）を使用することもできる。

本発明の一実施形態によれば、封止手段は、硬化中にステータに押し付けることができる。このようにして、特に良好な一体結合が、ステータと封止手段との間に形成される。例えば、封止手段は、内部空間に隣接し、スリーブの態様で形成することができる。製造工程の終わりに、ロータが内部空間に挿入される。硬化中に、アルミニウムボルト、シリコーン、または膨張可能なベローズなどの力作用手段を内部空間に配置することができる。有利にも、力作用手段は、硬化中に、ステータおよび封止手段よりも大きく膨張するので、封止手段は、ステータに押し付けられる。硬化後、力作用手段を取り外すことができ、ロータを内部空間に挿入することができる。

本発明の一実施形態によれば、ステータは、複数のステータ積層板（ｓｔａｔｏｒ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎｓ）を含むことができる。ステータ積層板は、封止手段の硬化中に、互いに一体に結合することができる。封止手段のステータへの一体結合により、溝および積層板は共に軸方向に結合され、それにより、溝と積層板間の空間とは共に、ロータ空間に対して封止される。

例えば、ステータ積層板にはコーティング（例えば、ワニス（ａ ｖａｒｎｉｓｈ））を施すことができ、このコーティングは、加熱処理中に、ステータ積層板を互いに一体に結合する。こうして、コーティングの硬化が、封止手段の硬化と同時に行われるという点で、製造がさらに簡単化される。さらに、封止手段とステータとの間の特に良好な一体結合が得られる。

請求項４で主張する電気駆動機械は、ステータ、ロータ、および封止手段を含む。電気駆動機械は、本発明の一実施形態で主張した方法によって製造することができるのが好ましい。ステータは、凹部を有するベース部と、凹部に配置された電気コイルの巻線とを含む。封止手段は、凹部をロータに対して封止する。それに加えて、封止手段は、ステータの積層パック間の間隙をロータに対して封止することもできる。封止手段は、密着嵌め（ｆｏｒｍ−ｆｉｔｔｉｎｇ）、および／または圧力嵌め（ｆｏｒｃｅ−ｆｉｔｔｉｎｇ）の態様で、ステータに結合される。封止手段は、互いから識別できる少なくとも２つの層を含む。層は、同じ材料でも、または異なる材料でも構成することができる。例えば、両方の材料は、単繊維強化プラスチックとすることができ、この場合に、層はそれぞれ１つの薄板層に対応することができる。層が同じ材料で構成される場合に、層は、異なる繊維角度を有することができる。これは、繊維強化プラスチックの繊維が、様々に整列することを意味することができる。層構造により、とりわけ、封止手段とステータとの間の機械的張力を確立することができる。

封止手段がただ１つの層を有することも可能であり、この層内の繊維角度は一様でない。この説明において、この構成は、識別可能層と解釈することもできる。

本発明の一実施形態によれば、封止手段は、予備含浸繊維を含むことができる。こうして、ステータへの特に良好な一体結合を得ることができる。

本発明の一実施形態によれば、封止手段は、本質的に安定した態様で硬化することができる。この場合に、封止手段は、ベース部だけに支持される。

本発明の一実施形態によれば、ステータは、ベース部と封止手段との間に配置された支持手段を含むことができる。その代替案として、支持手段は、ベース部に隣接して配置することができる。支持手段は、封止手段を機械的に支持するように設計することができる。封止手段は、密着嵌めの態様で支持手段に結合することができる。

支持手段は、例えば、ベース部に固定することができる。固定は、密着嵌めの、および／または一体化した態様で行うことができる。例えば、支持手段は、支持リングとして形成することができ、この支持リングは、ベース部の出っ張りに押し込まれる、または圧入される。支持手段は、ベース部に突起として形成することもできる。

本発明の一実施形態によれば、巻線は巻線ヘッドを有することができる。巻線ヘッドの領域では、ステータは、ベース部に押し込まれる、または隣接する仕切り手段を含むことができる。仕切り手段は、封止手段に一体に結合することができる。仕切り手段は、巻線ヘッドが配置される領域をロータから仕切ることができる。仕切り手段は、支持手段とは別に設けることができる。その代替案として、仕切り手段は、支持手段の機能を果たすこともできる。仕切り手段は、ベース部に隣接するように実装することもできる。

本発明の一実施形態によれば、仕切り手段および／または支持手段は、電気絶縁材料で構成することができるし、または電気的に絶縁した態様でコーティングすることもできる。これは、電気駆動機械が良好に機能するのに有利である。これに代えて、またはこれに加えて、巻線ヘッドは、電気絶縁した態様でコーティングすることもできる。

本発明の一実施形態によれば、封止手段は、ベース部の全長にわたって、一定の断面領域を有することができる。このようにして、封止手段は、特に薄く形成することができ、その結果として、電気駆動機械の効率を向上させるために、ステータとロータとの間のギャップを特に小さくすることができる。特に、封止手段を広い領域にわたってステータのベース部に付着させることによって、封止手段を特に薄く形成することができる。有利にも、封止手段は、溝領域以外のベース部全体に付着する。一定の断面領域はさらに、エアギャップを小さくするのに有益である。

巻線は、封止手段の導入の前または後に任意選択で導入することができるので、本発明の実施形態は特に有益である。

添付図を参照した、好ましい例示的な実施形態の以下の説明を使用することで、本発明のさらなる特徴および利点が明らかになるであろう。この場合に、同じ符号が、同じ、または同様の構成要素と、同じ、または同様の機能を有する構成要素とに使用される。

（Ａ）は、本発明の一実施形態による電気駆動機械の概略的な断面図を示している。（Ｂ）は、（Ａ）の中からの拡大詳細図を示している。 本発明の一実施形態による封止手段の概略的な斜視図を示している。 図２の封止手段の概略的な斜視図を示している。 本発明の一実施形態による電気駆動機械の概略的な断面図を示している。 図４の駆動機械の概略的な断面図を示している。 本発明の一実施形態による電気駆動機械の細部の概略的な断面図を示している。 本発明の一実施形態による電気駆動機械の概略的な分解図を示している。 図７の駆動機械の概略的な分解図を示している。 図７の駆動機械の概略的な分解図を示している。 本発明の一実施形態による封止手段を有するステータの概略的な断面図を示している。 図１０のステータを含む、本発明の一実施形態による電気駆動機械の概略的な断面図を示している。 封止手段のない図１０のステータの概略的な断面図を示している。 本発明の一実施形態による電気駆動機械の概略的な斜視図を示している。 本発明の一実施形態による電気駆動機械の細部の概略的な斜視図を示している。

電気駆動機械１００は、ステータ１０１およびロータ１０２を含む。電磁力でロータ１０２を駆動するのに必要な電気コイルの巻線１０３は、ステータ１０１に配置されている。コイルはそれぞれ、それらの長辺の端部に巻線ヘッド１０４を有する。

巻線１０３は、動作中に流体によって冷却される。封止手段１０６は、ステータ１０１とロータ１０２との間に配置され、流体が、ロータ１０２またはロータ空間に入るのを、あるいはロータ１０２とステータ１０１との間の間隙に入るのを防止するために、ステータ１０１の巻線１０３をロータ１０２から封止する。封止手段１０６は、ステータに一体に結合され、ステータによって支持されている。特に、巻線ヘッド１０４の領域において、封止手段１０６は、ステータ１０１のベース部に一体成形された突起１０５の形態の支持手段によって支持されている。

電気駆動機械を製造するために、好ましくは１つまたは複数の繊維強化プラスチックからなる封止手段１０６は、軟質の変形可能な状態でステータ１０１に置かれ、次に硬化して、ステータ１０１と封止手段１０６との間に一体結合が形成される。硬化時に（硬化の間）、封止手段１０６は、ステータ１０１に押し付けられる。これは、例えば、封止手段１０６の内側に配置された力作用手段によって行うことができる。力作用手段は、例えば、熱を受けてステータおよび／または封止手段１０６よりも大きく膨張する膨張可能なベローズまたは金属コアとすることができる。硬化後、力作用手段は封止手段１０６から取り出され、ロータ１０２を挿入することができる。

ステータ１０１に押し付けた状態で硬化させることにより、封止手段１０６とステータ１０１との間に、特に良好な結合が形成される。結果として、封止手段１０６は、特に薄く形成することができる。

図６は、封止手段１０６が、巻線１０３を受け入れるステータ１０１の凹部の領域において、これらの凹部間よりも厚さを厚くできることを示している。これは、一方で、ステータ１０１からロータ１０２までの距離が特に短い状態で、凹部を特に確実に封止するのに有利である。特に短い距離は、電気駆動機械１００の効率を高くするのに有利である。例えば、凹部間の封止手段１０６は、１ｍｍ未満の厚さを有することができる。凹部の領域では、厚さは、例えば、３〜５倍大きくすることができる。

図１に示す突起１０５に代えて、封止手段１０６用の支持手段として、支持リング７００を使用することもできる（図７〜１２）。前記支持リングは、巻線ヘッド１０４の領域で、ステータ１０１のベース部と、封止手段１０６との間に配置されている。

支持リング７００および突起１０５は共に、封止手段１０６を支持する機能に加えて、巻線ヘッド１０４をロータ１０２から仕切る機能を果たすので、この場合に、特に良好な封止が形成される。

支持リング７００は、特に、断面領域を一定にして構築され得る。

支持リング７００および突起１０５に対する代替案が図１４に示されている。支持手段１４００および封止剤１４０１が設けられている。支持手段１４００は、封止手段１０６を機械的に支持している。封止剤１４０１は、ステータをロータ空間に対して封止している。

１００ 電気駆動機械
１０１ ステータ
１０２ ロータ
１０６ 封止手段

Claims (10)

1. 電気駆動機械（１００）を製造する方法であって、
   −ロータ（１０２）を導入する空洞を有するステータ（１０１）を用意するステップと、
   −硬化性封止手段（１０６）を前記空洞に導入して、前記封止手段（１０６）を前記ステータ（１０１）と接触させるステップと、次いで、
   −前記封止手段（１０６）を硬化させるステップと、
   を含む方法。
2. 前記封止手段（１０６）は、前記硬化中に前記ステータ（１０１）に押し付けられることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ステータ（１０１）は、複数のステータ積層板を含み、前記ステータ積層板は、前記封止手段（１０６）の前記硬化中に、互いに一体に結合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. ステータ（１０１）、ロータ（１０２）、および封止手段（１０６）を含む電気駆動機械（１００）であって、前記ステータ（１０１）は、凹部を有するベース部と、前記凹部に配置された電気コイルの巻線（１０３）とを含み、前記封止手段（１０６）は、前記凹部を前記ロータ（１０２）に対して封止し、前記封止手段（１０６）は、密着嵌め、および／または圧力嵌めの態様で、前記ステータ（１０１）に結合される、電気駆動機械（１００）において、前記封止手段（１０６）は、互いから識別できる少なくとも２つの材料層を含むことを特徴とする電気駆動機械（１００）。
5. 前記封止手段（１０６）は、予備含浸繊維を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電気駆動機械（１００）。
6. 前記ステータ（１０１）は、前記ベース部と前記封止手段（１０６）との間に、または前記ベース部に隣接して配置された支持手段（１０５、７００、１４００）を含み、前記支持手段（１０５、７００、１４００）は、前記封止手段（１０６）を機械的に支持するように設計されることを特徴とする、請求項４または５に記載の電気駆動機械（１００）。
7. 前記巻線（１０３）は、巻線ヘッド（１０４）を含み、前記巻線ヘッド（１０４）の領域の前記ステータ（１０１）は、前記ベース部に押し込まれる、または前記ベース部に隣接する仕切り手段（１０５、７００、１４０１）を含み、前記仕切り手段（１０５、７００、１４０１）は、前記封止手段（１０６）に一体に結合されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の電気駆動機械（１００）。
8. 前記仕切り手段（１０５、７００、１４０１）および／または前記支持手段（１０５、７００、１４００）は、電気絶縁材料からなる、または電気絶縁した態様でコーティングされることを特徴とする、請求項６または７に記載の電気駆動機械（１００）。
9. 前記封止手段（１０６）は、前記ベース部の全長にわたって実質的に一定の断面領域を有することを特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載の電気駆動機械（１００）。
10. 請求項４〜９のいずれか１項に記載の電気駆動機械（１００）を含む自動車両。

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