具有繞組頭經陶瓷環到定子支撐結構的熱耦聯的電機制造技術

本發明專利技術涉及一種電機，其具有轉子和定子板疊。轉子布置在轉子軸上，轉子軸支承在軸承中，從而讓轉子和轉子軸能夠圍繞旋轉軸線旋轉。電機具有繞組系統，其在旋轉軸線的方向上看經由中間部段從第一繞組頭延伸至第二繞組頭。第一繞組頭是繞組系統的、在旋轉軸線的方向上看在定子板疊的軸向端部處、超過定子板疊向外伸出的部段。定子板疊在其背離轉子的側面上與支撐結構接觸。支撐結構在軸向方向上不僅覆蓋定子板疊，而且還覆蓋繞組頭。在繞組頭的區域內，分別布置有由陶瓷材料構成的導熱裝置，該導熱裝置具有至少一個基本環，該基本環布置在相應的繞組頭和支撐結構之間，并且在壓力下不僅貼靠在支撐結構處還貼靠在相應的繞組頭處。

Thermally coupled motor with winding head through ceramic ring to stator support structure

The invention relates to an electric motor with a rotor and a stator plate stack. The rotor is arranged on the rotor shaft, and the rotor shaft is supported in the bearing so that the rotor and the rotor shaft can rotate around the rotating axis. The motor has a winding system that extends from the first winding head to the second winding head in the direction of the axis of rotation through the intermediate portion. The first winding head is the winding system and, in the direction of the rotating axis, the part extending outward beyond the stator plate at the axial end of the stator plate stack. The stator plate is folded in contact with the support structure from the side of the rotor. The supporting structure not only covers the stator plate stack but also covers the winding head in the axial direction. In the winding head region, a heat conducting device is composed of ceramic materials are arranged, the heat conducting device has at least one basic ring, the ring is arranged between the winding head and supporting structure, and not only is attached to the support structure is attached to the winding head corresponding under pressure.

【技術實現步驟摘要】
具有繞組頭經陶瓷環到定子支撐結構的熱耦聯的電機
本專利技術涉及一種電機，其中，所述電機具有轉子和定子板疊，其中，轉子布置在轉子軸上，轉子軸支承在軸承中，從而使得轉子和轉子軸能夠圍繞旋轉軸線旋轉，其中，電機具有繞組系統，在旋轉軸線的方向上看，該繞組系統經由中間部段從第一繞組頭延伸至第二繞組頭，其中，所述繞組系統的中間部段是繞組系統的、布置在定子板疊內的部段，其中，第一繞組頭是繞組系統的、在旋轉軸線的方向上看在定子板疊的軸向端部處、超過定子板疊向外伸出的部段，并且第二繞組頭是繞組系統的、在旋轉軸線的方向上看在定子板疊的另外的軸向端部處、超過定子板疊向外伸出的部段，其中，定子板疊在其背離轉子的側面上與支撐結構接觸，其中，支撐結構在旋轉軸線的方向上看不僅覆蓋定子板疊，而且還覆蓋這些繞組頭。
技術介紹
在電機中，在運行時通常不僅在定子中而且在轉子中也產生損耗。定子損耗通常由繞組損耗和交變磁化損耗組成。繞組損耗在繞組中通過繞組的歐姆電阻產生。交變磁化損耗在定子板疊中通過持續的交變磁化產生。在轉子中，同樣也在轉子的疊片中出現交變磁化損耗。根據機器類型，還有可能在永磁體中出現渦流損耗，或者在轉子架或轉子繞組中出現電流損耗。在定子繞組中，尤其是繞組頭中的損耗是一個局限性的因素，因為繞組頭可能由于在定子板疊處的較差的連接而比嵌入定子板疊的、繞組的中心部分更差地冷卻。尤其是在高度利用的電機中，正如在電動車中常見的那樣，這些損耗必須盡可能高效地并且迅速地被輸送走和冷卻掉。此外，在繞組頭中必須確保在繞組的不同階段和位置之間的電絕緣。在現有技術中，定子板疊連同定子繞組一起經常通過水冷來冷卻。為了這個目的，在常見的內轉子中，在徑向外部包圍定子板疊的殼體中設置有冷卻通道，其接入冷卻回路。繞組通常利用樹脂進行浸泡和/或滴入。然而，浸泡樹脂僅僅具有非常弱的導熱能力。為了繞組頭的更好的導熱連接，這些繞組頭被部分地澆注，從而改善到殼體外罩的和因此到流體冷卻回路的熱排導。然而，使用的澆注材料(通常是樹脂)僅僅具有幾W/mK的導熱能力。因此，繞組頭在這種構造方式中也構成電機中的熱點。為了將這些階段和位置相互分隔開，通常使用絕緣紙。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，實現特別對繞組頭的更好的冷卻的可行性。該目的通過一種本專利技術的電機來實現。根據本專利技術，開頭所述類型的電機通過以下方式構造，在繞組頭的區域內，分別布置有由陶瓷材料構成的導熱裝置，相應的導熱裝置具有至少一個基本環，該基本環布置在相應的繞組頭與支撐結構之間，并且相應的基本環在壓力下不僅貼靠在支撐結構處，還貼靠在相應的繞組頭處。陶瓷材料可以具有比較高的導熱能力。其值可以直至300W/mK。由此已經改進了來自繞組頭的熱排導。此外，相應的繞組頭處的導熱裝置與支撐結構擠壓得越緊，熱過渡就越好。由于以下情況，即相應的基本環在壓力下不僅貼靠在支撐結構處而且還貼靠在相應的繞組頭處(也就是夾在在相應的繞組頭和支撐結構之間的中間空間內)，所以此外附加地改善了從相應的繞組頭到相應的導熱裝置的、以及從那里到支撐結構的熱傳遞。在電機的一種優選的構造方案中，基本環被劃分成區段，該區段在圍繞旋轉軸線的切向方向上看分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。通過這種區段化的方式，通常能夠更輕松地將基本環的各個區段導入相應的繞組頭和支撐結構之間的中間空間內。就大小而言，這種區段化可以視需求而定。例如，這些區段可以覆蓋180°、120°、90°、72°、60°或45°。也能夠劃分更多的區段并且由此每個區段覆蓋更小的角度。此外，圍繞旋轉軸線地看，通常所有的區段覆蓋相同的角度。但是，在個別情況下也有可能的是，當并非所有的區段都覆蓋相同的角度。在另一個優選的構造方案中，導熱裝置分別具有附加環，該附加環布置在繞組頭的朝向轉子的側面上，并且在徑向上有壓力的情況下貼靠在相應的繞組頭處。通過這種構造方式尤其可以將作用于基本環上的有效壓力最大化。此外還可以增大相應的導熱裝置貼靠在相應的繞組頭處的面積。與基本環類似地，在電機的一種優選的構造方案中，附加環也被劃分成多個區段，該區段在圍繞旋轉軸線的切向方向上看分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。通過這樣區段化，通常更容易將附加環的各個區段導入相應的繞組頭和轉子或轉子軸之間的中間空間內。就大小而言，這種區段化可以視需求而定。上述用于劃分基本環的實施方式可以類似地應用。在另一個優選的構造方案中，導熱裝置分別具有中間環，該中間環從相應的基本環出發朝向轉子延伸，從而使得基本環和相應的導熱裝置的中間環具有L形的形狀，并且中間環在旋轉軸線的方向上看貼靠在相應的繞組頭處。通過這種構造方式可以增大相應的導熱裝置貼靠在相應的繞組頭處的面積。在也存在附加環的情況下，尤其是相應的附加環和相應的基本環經由相應的中間環能夠相互連接。由此至少在某些構造方案中，能夠將相應的導熱裝置的三個單獨的環-相應的基本環、相應的附加環和相應的中間環-安裝為一個單元。與基本環和附加環類似地，在電機的一種優選的構造方案中，中間環也被劃分成許多區段，該區段在圍繞旋轉軸線的切向方向上看分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。通過這樣的區段化，通常更加容易安裝中間環的各個區段。就大小而言，這種區段化可以是視需求而定的。上述用于劃分基本環和附加環的實施方式可以類似地應用。原則上，可以相互獨立地選擇相應的導熱裝置的各個環的區段化方式。然而通常會選擇相同的區段化方式。尤其是在不僅存在基本環還存在中間環以及附加環的情況下，各個區段在這種情況下具有U形的形狀。在本專利技術的另一種優選的構造方案中，在繞組頭中導入了陶瓷件。由此能夠改善從各個繞組頭的內部向相應的導熱裝置的熱傳輸。尤其是這些陶瓷件的一部分能夠與相應的導熱裝置機械地連接。由此能夠不僅將從相應的繞組頭向相應的導熱裝置的熱傳輸而且甚至將從相應的繞組頭到相應的導熱裝置內的熱傳輸最優化。用來構成導熱裝置的陶瓷可以是視需求而定的。尤其是用來構成導熱裝置的陶瓷可以是玻璃陶瓷、氮化鋁和/或氧化鋁。優選地，繞組頭連同它們相應的導熱裝置一起利用澆注材料被澆注。由此能夠改善繞組頭內的熱傳輸和繞組頭在導熱裝置處的熱耦聯。優選地，在支撐結構中或者在支撐結構和定子板疊之間布置有流體通道，用于電機的流體冷卻劑處于這些流體通道中。通過這種構造方案能夠改善來自殼體的熱排導。附圖說明結合下面對結合附圖詳盡闡述的實施例的說明，本專利技術的上述特征、特點和優點以及實現的方式和方法更加清楚易懂。在此以示意圖示出：圖1示出穿過電機的縱向剖面圖，圖2示出圖1的縱向剖面圖的局部，圖3示出沿著圖1中的線III-III穿過圖1中的電機的橫截面圖，圖4示出穿過電機的縱向剖面圖的局部，圖5示出沿著圖4中的線V-V穿過圖1中的電機的橫截面圖，圖6示出穿過電機的縱向剖面圖的局部，圖7示出沿著圖6中的線VII-VII穿過圖5中的電機的橫截面圖，以及圖8示出穿過電機的縱向剖面圖的局部。具體實施方式根據圖1，總體上用附圖標記1表示的電機具有定子板疊2和轉子3。轉子3布置在轉子軸4上，其本身支承在軸承5中。轉子3和轉子軸4由此能夠圍繞旋轉軸線6旋轉。定子板疊2在徑向外部包圍轉子3。電機1因此構造內轉子。然而，電機1也可以構造成外轉子馬達。在這種情況下，定子板疊2布置在轉子3的徑向內部。到目前為止還有下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電機，其中，所述電機具有轉子(3)和定子板疊(2)，其中，所述轉子(3)布置在轉子軸(4)上，所述轉子軸支承在軸承(5)中，從而使得所述轉子(3)和所述轉子軸(4)能夠圍繞旋轉軸線(6)旋轉，其中，所述電機具有繞組系統，在所述旋轉軸線(6)的方向上看，所述繞組系統經由中間部段(8)從第一繞組頭(7)延伸至第二繞組頭(9)，其中，所述繞組系統的中間部段(8)是所述繞組系統的、布置在所述定子板疊(2)中的部段，其中，所述第一繞組頭(7)是所述繞組系統的、在所述旋轉軸線(6)的方向上看在所述定子板疊(2)的軸向端部處、超過所述定子板疊(2)向外伸出的部段，并且所述第二繞組頭(9)是所述繞組系統的、在所述旋轉軸線(6)的方向上看在所述定子板疊(2)的另外的軸向端部處、超過所述定子板疊(2)向外伸出的部段，其中，所述定子板疊(2)在所述定子板疊的背離所述轉子(3)的側面上與支撐結構(10)接觸，其中，所述支撐結構(10)在所述旋轉軸線(6)的方向上看不僅覆蓋所述定子板疊(2)，而且還覆蓋所述第一繞組頭(7)和所述第二繞組頭(9)，其特征在于，在所述第一繞組頭(7)和所述第二繞組頭(9)的區域內，分別布置有由陶瓷材料構成的導熱裝置(12，12’)，相應的所述導熱裝置(12，12’)具有至少一個基本環(13)，所述基本環布置在相應的所述第一繞組頭(7)或所述第二繞組頭(9)與所述支撐結構(10)之間，并且相應的所述基本環(13)在壓力下不僅貼靠在所述支撐結構(10)處，還貼靠在相應的所述第一繞組頭(7)或所述第二繞組頭(9)處。...

【技術特征摘要】
2015.09.30 DE 102015218929.51.一種電機，其中，所述電機具有轉子(3)和定子板疊(2)，其中，所述轉子(3)布置在轉子軸(4)上，所述轉子軸支承在軸承(5)中，從而使得所述轉子(3)和所述轉子軸(4)能夠圍繞旋轉軸線(6)旋轉，其中，所述電機具有繞組系統，在所述旋轉軸線(6)的方向上看，所述繞組系統經由中間部段(8)從第一繞組頭(7)延伸至第二繞組頭(9)，其中，所述繞組系統的中間部段(8)是所述繞組系統的、布置在所述定子板疊(2)中的部段，其中，所述第一繞組頭(7)是所述繞組系統的、在所述旋轉軸線(6)的方向上看在所述定子板疊(2)的軸向端部處、超過所述定子板疊(2)向外伸出的部段，并且所述第二繞組頭(9)是所述繞組系統的、在所述旋轉軸線(6)的方向上看在所述定子板疊(2)的另外的軸向端部處、超過所述定子板疊(2)向外伸出的部段，其中，所述定子板疊(2)在所述定子板疊的背離所述轉子(3)的側面上與支撐結構(10)接觸，其中，所述支撐結構(10)在所述旋轉軸線(6)的方向上看不僅覆蓋所述定子板疊(2)，而且還覆蓋所述第一繞組頭(7)和所述第二繞組頭(9)，其特征在于，在所述第一繞組頭(7)和所述第二繞組頭(9)的區域內，分別布置有由陶瓷材料構成的導熱裝置(12，12’)，相應的所述導熱裝置(12，12’)具有至少一個基本環(13)，所述基本環布置在相應的所述第一繞組頭(7)或所述第二繞組頭(9)與所述支撐結構(10)之間，并且相應的所述基本環(13)在壓力下不僅貼靠在所述支撐結構(10)處，還貼靠在相應的所述第一繞組頭(7)或所述第二繞組頭(9)處。2.根據權利要求1所述的電機，其特征在于，所述基本環(13)被劃分成區段(15)，該區段在圍繞所述旋轉軸線(6)的切向方向上看分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。3.根據權利要求1或2所述的電機，其特征在于，所述導熱裝置(12，12’)分別具有附加環(16)，所述附加環布置在所述第一繞組頭...

【專利技術屬性】
技術研發人員：伊夫·伯克哈特，庫爾特·施泰德爾，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：發明
國別省市：德國,DE