本公開(kāi)總體涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)。更特別地，本發(fā)明涉及一種外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子。此外，本發(fā)明涉及一種用于例如工作機(jī)的外轉(zhuǎn)子電機(jī)。此外，本發(fā)明涉及一種工作機(jī)。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)電機(jī)，諸如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)通常包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子和定子被布置成在二者之間產(chǎn)生磁通量。在能夠?yàn)閮?nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)或者外轉(zhuǎn)子機(jī)的輻射通量電機(jī)中，最大扭矩與氣隙半徑、氣隙表面的面積、氣隙中的磁通密度以及定子的氣隙表面中的線性電流密度的乘積成比例。因此，在不增大電機(jī)的機(jī)械尺寸的情況下，能夠通過(guò)提高線性電流密度而增大最大扭矩，這是因?yàn)楫?dāng)已經(jīng)超過(guò)鐵的飽和點(diǎn)時(shí)，實(shí)際上不能再增大磁通密度。然而，增大線性電流密度增大了產(chǎn)生上述線性電流密度的定子繞組中的電阻損耗，并且因此在電機(jī)運(yùn)行中，定子的冷卻起重要作用。

尤其是與具有表面安裝的永磁體的永磁電機(jī)結(jié)合時(shí)，其中轉(zhuǎn)子圍繞定子的外轉(zhuǎn)子電機(jī)在機(jī)械上是有利的。在外轉(zhuǎn)子電機(jī)中，離心力使表面安裝的永磁體壓靠于轉(zhuǎn)子的鐵芯結(jié)構(gòu)，而在內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)中，離心力趨向于使表面安裝的永磁體與轉(zhuǎn)子的鐵芯結(jié)構(gòu)分離。此外，在一些情況下，與內(nèi)轉(zhuǎn)子電機(jī)相比，能夠在外轉(zhuǎn)子電機(jī)中更容易地布置對(duì)轉(zhuǎn)子的冷卻。外轉(zhuǎn)子電機(jī)的定子通常包括由鐵磁材料制成的鐵芯結(jié)構(gòu)，以及線圈側(cè)位于鐵芯結(jié)構(gòu)的狹槽內(nèi)的繞組。為了布置冷卻，定子通常還包括位于由鐵芯結(jié)構(gòu)的定子軛構(gòu)成的腔體內(nèi)的冷卻元件。冷卻元件與定子軛處于導(dǎo)熱關(guān)系，并且冷卻元件可以包括用于引導(dǎo)冷卻流體，諸如水的冷卻通道。冷卻元件能夠?yàn)殡姍C(jī)的框架結(jié)構(gòu)的一部分。關(guān)于 上述類型的冷卻布置的不便在于：當(dāng)冷卻元件被冷卻時(shí)，冷卻元件和定子軛之間的機(jī)械接觸趨向于松動(dòng)，這是因?yàn)楦鶕?jù)冷卻元件的材料的熱膨脹系數(shù)，冷卻減小了冷卻元件的尺寸。因而，正在被冷卻的定子軛和冷卻元件之間的溫差增加了從定子軛至冷卻元件的熱阻，并且因此削弱冷卻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

下面提出簡(jiǎn)要發(fā)明內(nèi)容，以提供對(duì)各種發(fā)明實(shí)施例的一些方面的基本理解。發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的廣泛概述。發(fā)明內(nèi)容無(wú)意確定本發(fā)明的關(guān)鍵或者緊要元件，也無(wú)意描繪本發(fā)明的范圍。下面的發(fā)明內(nèi)容僅以簡(jiǎn)要形式提出本發(fā)明的一些概念，作為對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的更詳細(xì)說(shuō)明的導(dǎo)言。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于外轉(zhuǎn)子電機(jī)的新型定子。根據(jù)本發(fā)明的定子包括：

-鐵芯結(jié)構(gòu)，該鐵芯結(jié)構(gòu)包括鐵磁材料并且包括定子軛和連接至定子軛的定子齒部，

-繞組，該繞組至少部分地位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)，和

-冷卻元件，該冷卻元件位于由定子軛構(gòu)成的腔體內(nèi)并且與定子軛處于導(dǎo)熱關(guān)系，冷卻元件的第一表面與腔體的第二表面具有機(jī)械接觸，以便提供該導(dǎo)熱關(guān)系。

上述冷卻元件包括：

-第一部分，該第一部分包括第一表面并且由具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料制成，和

-第二部分，該第二部分被第一部分徑向地圍繞，以便第二部分與第一部分具有機(jī)械接觸。

第二部分由具有小于第一熱膨脹系數(shù)的第二熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，第二部分能夠起防止冷卻元件和定子軛之間的機(jī)械接觸松動(dòng)的作用。第一材料例如可以包括鋁，并且第二材料可以包括例 如鋼。

根據(jù)本發(fā)明，也提供一種新型外轉(zhuǎn)子電機(jī)。該電機(jī)包括定子和轉(zhuǎn)子，其中定子根據(jù)本發(fā)明所述。

根據(jù)本發(fā)明，也提供一種新型工作機(jī)，該新型工作機(jī)例如能夠?yàn)榈遣皇潜匦铻闋恳龣C(jī)、斗式加料機(jī)、壓路機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、碎石機(jī)或者木材削片機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的工作機(jī)包括：

-內(nèi)燃機(jī)，

-一個(gè)或者更多功能元件，該一個(gè)或者更多功能元件通過(guò)機(jī)械功率驅(qū)動(dòng)，和

-電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈，電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈位于內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)或者更多功能元件之間。

電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈包括具有根據(jù)本發(fā)明的定子的至少一個(gè)外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

工作機(jī)的上述一個(gè)或者更多功能元件可以包括例如工作機(jī)的液壓系統(tǒng)的液壓泵、工作機(jī)的車輪和/或工作機(jī)的鏈軌。

工作機(jī)有利地但不是必要地包括被配置用以冷卻工作機(jī)的液壓系統(tǒng)和電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈兩者的液體冷卻系統(tǒng)。

在所附從屬權(quán)利要求中描述本發(fā)明的許多示例性和非限制性實(shí)施例。

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，通過(guò)下列具體的示例性和非限制性實(shí)施例的描述將最好地理解本發(fā)明的構(gòu)造和操作方法的各種示例性和非限制性實(shí)施例，以及其另外的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

本文件中的動(dòng)詞“包括…”和“包括…”被用作開(kāi)放性限制，不排除也不要求存在未記載的特征。除非另外明確指出，否則從屬權(quán)利要求中所記載的特征都可自由互相組合。此外，應(yīng)理解，貫穿本文件，使用“一”或者“一個(gè)”即單數(shù)形式不排除復(fù)數(shù)。

附圖說(shuō)明

下面以示例的方式并且參考附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例以及它們的優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的截面圖，該截面圖是沿與電機(jī)的轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線平行的平面截取的，

圖1b示出沿圖1a中所示的線A-A截取的截面圖，

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的截面圖，該截面圖是沿與電機(jī)的轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線平行的平面截取的，

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的截面圖，該截面圖是沿與電機(jī)的轉(zhuǎn)子的幾何旋轉(zhuǎn)軸線平行的平面截取的，

圖3b示出圖3a中所示的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的細(xì)節(jié)，并且

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的工作機(jī)的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面給出的本說(shuō)明書中的具體示例不應(yīng)被理解為限制所附權(quán)利要求書的范圍和/或應(yīng)用性。除非另外明確指出，否則下面給出的本說(shuō)明書的示例的列表和組合都不是詳盡的。

下面參照?qǐng)D1a和1b、圖2以及圖3a和3b描述根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的定子。

圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的截面圖，其中該截面圖是沿與坐標(biāo)系199的yz平面平行的平面截取的。該電機(jī)包括定子100和轉(zhuǎn)子111。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線平行于坐標(biāo)系199的z軸。在圖1a中所示的示例性例子下，外轉(zhuǎn)子電機(jī)是轉(zhuǎn)子111包括永磁材料112的永磁機(jī)。轉(zhuǎn)子111還包括由在軸向方向上，即在坐標(biāo)系199的z方向上堆疊的電絕緣鐵磁片制成的轉(zhuǎn)子軛113。例如，外轉(zhuǎn)子電機(jī)也能夠是轉(zhuǎn)子包括鼠籠繞組的感應(yīng)機(jī)。

定子100包括由鐵磁材料制成或者至少包括鐵磁材料的鐵芯結(jié)構(gòu)101。鐵芯結(jié)構(gòu)101包括定子軛102以及連接至定子軛的定子齒部。鐵芯結(jié)構(gòu)101可以包括彼此電絕緣，并且在軸向方向上，即在坐標(biāo)系199的z方向上堆疊的一堆鐵磁片。作為另一示例性替選，鐵芯結(jié)構(gòu)101可以包括鐵素體或者鐵粉末組分，諸如(軟磁復(fù)合材料)。定子100包括線圈側(cè)位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)的繞組103。定子100包括位于由定子軛102構(gòu)成的腔體內(nèi)的冷卻元件104。冷卻元件104包括用于引導(dǎo)水或者一些其它適當(dāng)?shù)囊后w或者氣體冷卻流體的冷卻通道107。冷卻元件104的第一表面具有與腔體的第二表面的機(jī)械接觸，以便在冷卻元件104和定子軛102之間提供導(dǎo)熱關(guān)系。在圖1a中所示的示例性例子下，冷卻元件104是構(gòu)成外轉(zhuǎn)子電機(jī)的一部分外殼體的框架結(jié)構(gòu)110的一部分。

冷卻元件104包括第一部分105和第二部分106。第二部分106被第一部分105徑向地圍繞，以便第二部分具有與第一部分的機(jī)械接觸。圖1b示出沿圖1a中所示的線A-A截取的截面圖。截面平面平行于坐標(biāo)系199的xy平面。第一部分105具有與定子軛102的機(jī)械接觸。在圖1a中所示的示例性例子下，第二部分106是位于第一部分105的腔體內(nèi)的管狀套管，但是也可能的是，第二部分例如為實(shí)心的，即非中空的桿。第一部分105由第一材料制成，并且第二部分106由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，當(dāng)冷卻元件被冷卻流體冷卻時(shí)，第二部分106能夠起防止冷卻元件104和定子 軛102之間的機(jī)械接觸松動(dòng)的作用。第一部分105可以包括例如鋁，并且第二部分106可以包括例如鋼。第二部分106能夠被布置成具有趨向于使第一部分105徑向膨脹的預(yù)緊力。例如能夠通過(guò)使用第一和第二部分105和106之間的過(guò)盈配合而實(shí)現(xiàn)該預(yù)緊力。在這種情況下，第二部分106能夠被這樣安裝在第一部分105中，即：在安裝期間，第一部分較熱并且第二部分較冷，并且/或者簡(jiǎn)單地通過(guò)使用充分大的力實(shí)現(xiàn)該安裝。也能夠的是，繞第二部分106鑄造第一部分105。

在圖1a和1b中所示的示例性外轉(zhuǎn)子電機(jī)中，冷卻元件104和定子軛102的腔體的互相接觸表面是圓錐形的，以便促進(jìn)在定子軛102和冷卻元件104之間布置機(jī)械接觸。互相接觸表面的圓錐形形狀使得能夠在被布置用以生成在軸向方向上使冷卻元件104壓靠于定子軛102的圓錐形腔體的軸向力的一個(gè)或者更多張緊裝置的幫助下維持導(dǎo)熱關(guān)系。在圖1a中所示的示例性例子下，張緊裝置包括被布置用以將冷卻元件104相對(duì)定子軛102軸向緊固的螺釘。在圖1a中，以附圖標(biāo)記108指示其中一個(gè)螺釘。例如，圓錐形表面的錐角α能夠處于從0.5度至45度的范圍內(nèi)。然而，值得注意的是，基于第二部分106能夠起防止冷卻元件104和定子軛102之間的機(jī)械接觸松動(dòng)作用的原理在冷卻元件104和定子軛102之間的接觸表面不是圓錐形，例如圓柱形時(shí)也適用。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的截面圖，其中該截面圖是沿與坐標(biāo)系299的yz平面平行的平面截取的。該電機(jī)包括定子200和轉(zhuǎn)子211。轉(zhuǎn)子211的旋轉(zhuǎn)軸線平行于坐標(biāo)系299的z軸。定子200包括包括鐵磁材料的鐵芯結(jié)構(gòu)201。鐵芯結(jié)構(gòu)201包括定子軛202以及連接至定子軛的定子齒部。定子200包括線圈側(cè)位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)的繞組203。定子200包括位于由定子軛202構(gòu)成的腔體內(nèi)，并且具有與定子軛202的機(jī)械接觸的冷卻元件204。冷卻元件204包括用于引導(dǎo)水或者一些其它適當(dāng)?shù)囊后w或者氣體冷卻流體的冷卻通道207。冷卻元件204包括第一部分205和第二部分206。 第二部分206被第一部分205徑向地圍繞，以便第二部分具有與第一部分的機(jī)械接觸。第一部分205具有與定子軛202的機(jī)械接觸。在圖2中所示的示例性例子下，第二部分206為圓錐形，以便第一和第二部分具有圓錐形的接合表面。冷卻元件204還包括支撐元件240，以將圓錐形第二部分206軸向地壓靠于第一部分205的圓錐形腔體。在該示例性例子下，第二部分206是位于第一部分205的腔體內(nèi)的管狀套管，但是也可能的是，第二部分例如為實(shí)心的，即非中空的桿。第一部分205由第一材料制成，并且第二部分206由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，當(dāng)冷卻元件被冷卻流體冷卻時(shí)，第二部分206能夠起防止冷卻元件204和定子軛202之間的機(jī)械接觸松動(dòng)的作用。

定子軛202和冷卻元件204之間的互相接觸表面有利地為圓錐形，以便促進(jìn)在定子軛202和冷卻元件204之間布置導(dǎo)熱關(guān)系?；ハ嘟佑|表面的圓錐形形狀使得能夠在被布置用以生成在軸向方向上使冷卻元件204壓靠于定子軛202的圓錐形腔體的軸向力的一個(gè)或者更多張緊裝置的幫助下維持導(dǎo)熱關(guān)系。在圖2中所示的示例性例子下，張緊裝置包括被布置用以將冷卻元件204相對(duì)定子軛202軸向地緊固的螺釘和彈簧元件。在圖2中，以附圖標(biāo)記208指示其中一個(gè)螺釘，并且以附圖標(biāo)記209指示其中一個(gè)彈簧元件。在該示例性例子下，彈簧元件是處于螺釘頭和鐵芯結(jié)構(gòu)201之間的彈簧墊圈。

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的外轉(zhuǎn)子電機(jī)的截面圖，該截面圖是沿與坐標(biāo)系399的yz軸平行的平面截取的。該電機(jī)包括定子300和轉(zhuǎn)子311。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線平行于坐標(biāo)系399的z軸。定子300包括鐵芯結(jié)構(gòu)301，鐵芯結(jié)構(gòu)301包括鐵磁材料。鐵芯結(jié)構(gòu)301包括定子軛302以及連接至定子軛的定子齒部。定子300包括線圈側(cè)位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)的繞組303。定子300包括位于由定子軛302構(gòu)成的腔體內(nèi)的冷卻元件304。冷卻元件304包括用于引導(dǎo)水或者一些其它適當(dāng)?shù)囊后w或者氣體冷卻流體的冷卻通道307。冷卻元件 304包括第一部分305和第二部分306。第一部分305由第一材料制成，并且第二部分306由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。定子軛302和冷卻元件304之間的互相接觸表面有利地為圓錐形的，以便促進(jìn)在定子軛302和冷卻元件304之間布置導(dǎo)熱關(guān)系?；ハ嘟佑|表面的圓錐形形狀使得能夠在被布置用以生成在軸向方向上使冷卻元件304壓靠于定子軛302的圓錐形腔體的軸向力的張緊裝置的幫助下維持導(dǎo)熱關(guān)系。在圖3a中所示的示例性例子下，張緊裝置是被布置用以將冷卻元件304相對(duì)定子軛302軸向地緊固的盤形彈簧309。在圖3b中示出盤形彈簧309的前視圖。在坐標(biāo)系399的幫助下示出關(guān)于圖3b的觀察方向。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的工作機(jī)460的示意圖。在該示例性例子下，工作機(jī)為斗式加料機(jī)，但是該工作機(jī)也能夠?yàn)槔鐮恳龣C(jī)、壓路機(jī)、挖掘機(jī)、推土機(jī)、碎石機(jī)或者木材削片機(jī)。工作機(jī)包括例如能夠?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)、奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)或者渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃機(jī)461。工作機(jī)包括處于內(nèi)燃機(jī)461和工作機(jī)的車輪之間的電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈462。在圖4中，以附圖標(biāo)記470和471指示其中兩個(gè)車輪。電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈包括發(fā)電機(jī)463，發(fā)電機(jī)463的轉(zhuǎn)子被機(jī)械地連接至內(nèi)燃機(jī)461的軸。電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈包括功率電子轉(zhuǎn)換器469和處于工作機(jī)的車輪輪轂處的電動(dòng)馬達(dá)。電子功率轉(zhuǎn)換器469被布置用以將發(fā)電機(jī)463產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換成具有適合電動(dòng)馬達(dá)的振幅和頻率的電壓。在圖4中，以附圖標(biāo)記464和465指示其中兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)。每個(gè)電動(dòng)馬達(dá)都為外轉(zhuǎn)子電機(jī)，其定子包括：

-鐵芯結(jié)構(gòu)，該鐵芯結(jié)構(gòu)包括鐵磁材料并且包括定子軛和連接至定子軛的定子齒部，

-繞組，該繞組至少部分地位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)，和

-冷卻元件，該冷卻元件位于由定子軛構(gòu)成的腔體內(nèi)并且與定子軛處于導(dǎo)熱關(guān)系，冷卻元件的第一表面與腔體的第二表面具有機(jī)械接觸，以便提供該導(dǎo)熱關(guān)系。

上述冷卻元件包括：

-第一部分，該第一部分包括第一表面并且由第一材料制成，和

-第二部分，該第二部分被第一部分徑向地圍繞，以便第二部分具有與第一部分的機(jī)械接觸。

第二部分由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，第二部分起防止冷卻元件和定子軛之間的機(jī)械接觸松動(dòng)的作用。

冷卻元件的上述第一表面和腔體的第二表面有利地為圓錐形，以便促進(jìn)在定子軛和冷卻元件之間布置機(jī)械接觸。

也可能是，發(fā)電機(jī)463為上述類型的外轉(zhuǎn)子電機(jī)。

根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的工作機(jī)包括用于冷卻電動(dòng)馬達(dá)的液體冷卻系統(tǒng)466。液體冷卻系統(tǒng)466能夠被布置用以也冷卻電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈462的其它部分和/或工作機(jī)的液壓系統(tǒng)467和/或內(nèi)燃機(jī)461。電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈462的上述其它部分尤其可以包括功率電子轉(zhuǎn)換器469和/或發(fā)電機(jī)463。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實(shí)施例的工作機(jī)中，電動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)鏈包括被布置用以響應(yīng)于超過(guò)內(nèi)燃機(jī)461的最大功率的峰值功率需要的電池468和/或雙電層電容器“EDLC”。電池和/或雙電層電容器例如能夠連接至功率電子轉(zhuǎn)換器469的直流電壓中間電路。雙電層電容器通常被稱為“超級(jí)電容器”。

不應(yīng)將上文給出的說(shuō)明書中提供的特定示例理解為限制所附權(quán)利要求書的應(yīng)用性和/或解釋。除非另外明確指出，否則上文給出的說(shuō)明書中提供的示例的列表和組合都不是詳盡的。