本發(fā)明涉及一種電機，

其中，所述電機具有轉(zhuǎn)子和定子板疊，

其中，轉(zhuǎn)子布置在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)子軸支承在軸承中，從而使得轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子軸能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，

其中，電機具有繞組系統(tǒng)，在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上看，該繞組系統(tǒng)經(jīng)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(tǒng)的中間部段是繞組系統(tǒng)的、布置在定子板疊內(nèi)的部段，

其中，第一繞組頭是繞組系統(tǒng)的、在旋轉(zhuǎn)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(tǒng)的、在旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的側(cè)面上與支撐結(jié)構(gòu)接觸，

其中，支撐結(jié)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)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。

背景技術(shù)：

在電機中，在運行時通常不僅在定子中而且在轉(zhuǎn)子中也產(chǎn)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(chǎn)生。交變磁化損耗在定子板疊中通過持續(xù)的交變磁化產(chǎn)生。在轉(zhuǎn)子中，同樣也在轉(zhuǎn)子的疊片中出現(xiàn)交變磁化損耗。根據(jù)機器類型，還有可能在永磁體中出現(xiàn)渦流損耗，或者在轉(zhuǎn)子架或轉(zhuǎn)子繞組中出現(xiàn)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(xiàn)有技術(shù)中，定子板疊連同定子繞組一起經(jīng)常通過水冷來冷卻。為了這個目的，在常見的內(nèi)轉(zhuǎn)子中，在徑向外部包圍定子板疊的殼體中設(shè)置有冷卻通道，其接入冷卻回路。繞組通常利用樹脂進(jìn)行浸泡和/或滴入。然而，浸泡樹脂僅僅具有非常弱的導(dǎo)熱能力。為了繞組頭的更好的導(dǎo)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(dǎo)。然而，使用的澆注材料(通常是樹脂)僅僅具有幾W/mK的導(dǎo)熱能力。因此，繞組頭在這種構(gòu)造方式中也構(gòu)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(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)特別對繞組頭的更好的冷卻的可行性。

該目的通過一種本發(fā)明的電機來實現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，開頭所述類型的電機通過以下方式構(gòu)造，

在繞組頭的區(qū)域內(nèi)，分別布置有由陶瓷材料構(gòu)成的導(dǎo)熱裝置，

相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置具有至少一個基本環(huán)，該基本環(huán)布置在相應(yīng)的繞組頭與支撐結(jié)構(gòu)之間，并且

相應(yīng)的基本環(huán)在壓力下不僅貼靠在支撐結(jié)構(gòu)處，還貼靠在相應(yīng)的繞組頭處。

陶瓷材料可以具有比較高的導(dǎo)熱能力。其值可以直至300W/mK。由此已經(jīng)改進(jìn)了來自繞組頭的熱排導(dǎo)。此外，相應(yīng)的繞組頭處的導(dǎo)熱裝置與支撐結(jié)構(gòu)擠壓得越緊，熱過渡就越好。由于以下情況，即相應(yīng)的基本環(huán)在壓力下不僅貼靠在支撐結(jié)構(gòu)處而且還貼靠在相應(yīng)的繞組頭處(也就是夾在在相應(yīng)的繞組頭和支撐結(jié)構(gòu)之間的中間空間內(nèi))，所以此外附加地改善了從相應(yīng)的繞組頭到相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置的、以及從那里到支撐結(jié)構(gòu)的熱傳遞。

在電機的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案中，基本環(huán)被劃分成區(qū)段，該區(qū)段在圍繞旋轉(zhuǎn)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(qū)段化的方式，通常能夠更輕松地將基本環(huán)的各個區(qū)段導(dǎo)入相應(yīng)的繞組頭和支撐結(jié)構(gòu)之間的中間空間內(nèi)。就大小而言，這種區(qū)段化可以視需求而定。例如，這些區(qū)段可以覆蓋180°、120°、90°、72°、60°或45°。也能夠劃分更多的區(qū)段并且由此每個區(qū)段覆蓋更小的角度。此外，圍繞旋轉(zhuǎn)軸線地看，通常所有的區(qū)段覆蓋相同的角度。但是，在個別情況下也有可能的是，當(dāng)并非所有的區(qū)段都覆蓋相同的角度。

在另一個優(yōu)選的構(gòu)造方案中，導(dǎo)熱裝置分別具有附加環(huán)，該附加環(huán)布置在繞組頭的朝向轉(zhuǎn)子的側(cè)面上，并且在徑向上有壓力的情況下貼靠在相應(yīng)的繞組頭處。通過這種構(gòu)造方式尤其可以將作用于基本環(huán)上的有效壓力最大化。此外還可以增大相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置貼靠在相應(yīng)的繞組頭處的面積。

與基本環(huán)類似地，在電機的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案中，附加環(huán)也被劃分成多個區(qū)段，該區(qū)段在圍繞旋轉(zhuǎn)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(qū)段化，通常更容易將附加環(huán)的各個區(qū)段導(dǎo)入相應(yīng)的繞組頭和轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子軸之間的中間空間內(nèi)。就大小而言，這種區(qū)段化可以視需求而定。上述用于劃分基本環(huán)的實施方式可以類似地應(yīng)用。

在另一個優(yōu)選的構(gòu)造方案中，導(dǎo)熱裝置分別具有中間環(huán)，該中間環(huán)從相應(yīng)的基本環(huán)出發(fā)朝向轉(zhuǎn)子延伸，從而使得基本環(huán)和相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置的中間環(huán)具有L形的形狀，并且中間環(huán)在旋轉(zhuǎn)軸線的方向上看貼靠在相應(yīng)的繞組頭處。通過這種構(gòu)造方式可以增大相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置貼靠在相應(yīng)的繞組頭處的面積。

在也存在附加環(huán)的情況下，尤其是相應(yīng)的附加環(huán)和相應(yīng)的基本環(huán)經(jīng)由相應(yīng)的中間環(huán)能夠相互連接。由此至少在某些構(gòu)造方案中，能夠?qū)⑾鄳?yīng)的導(dǎo)熱裝置的三個單獨的環(huán)-相應(yīng)的基本環(huán)、相應(yīng)的附加環(huán)和相應(yīng)的中間環(huán)-安裝為一個單元。

與基本環(huán)和附加環(huán)類似地，在電機的一種優(yōu)選的構(gòu)造方案中，中間環(huán)也被劃分成許多區(qū)段，該區(qū)段在圍繞旋轉(zhuǎn)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(qū)段化，通常更加容易安裝中間環(huán)的各個區(qū)段。就大小而言，這種區(qū)段化可以是視需求而定的。上述用于劃分基本環(huán)和附加環(huán)的實施方式可以類似地應(yīng)用。

原則上，可以相互獨立地選擇相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置的各個環(huán)的區(qū)段化方式。然而通常會選擇相同的區(qū)段化方式。尤其是在不僅存在基本環(huán)還存在中間環(huán)以及附加環(huán)的情況下，各個區(qū)段在這種情況下具有U形的形狀。

在本發(fā)明的另一種優(yōu)選的構(gòu)造方案中，在繞組頭中導(dǎo)入了陶瓷件。由此能夠改善從各個繞組頭的內(nèi)部向相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置的熱傳輸。尤其是這些陶瓷件的一部分能夠與相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置機械地連接。由此能夠不僅將從相應(yīng)的繞組頭向相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置的熱傳輸而且甚至將從相應(yīng)的繞組頭到相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置內(nèi)的熱傳輸最優(yōu)化。

用來構(gòu)成導(dǎo)熱裝置的陶瓷可以是視需求而定的。尤其是用來構(gòu)成導(dǎo)熱裝置的陶瓷可以是玻璃陶瓷、氮化鋁和/或氧化鋁。

優(yōu)選地，繞組頭連同它們相應(yīng)的導(dǎo)熱裝置一起利用澆注材料被澆注。由此能夠改善繞組頭內(nèi)的熱傳輸和繞組頭在導(dǎo)熱裝置處的熱耦聯(lián)。

優(yōu)選地，在支撐結(jié)構(gòu)中或者在支撐結(jié)構(gòu)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(gòu)造方案能夠改善來自殼體的熱排導(dǎo)。

附圖說明

結(jié)合下面對結(jié)合附圖詳盡闡述的實施例的說明，本發(fā)明的上述特征、特點和優(yōu)點以及實現(xiàn)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(jù)圖1，總體上用附圖標(biāo)記1表示的電機具有定子板疊2和轉(zhuǎn)子3。轉(zhuǎn)子3布置在轉(zhuǎn)子軸4上，其本身支承在軸承5中。轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)子軸4由此能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線6旋轉(zhuǎn)。定子板疊2在徑向外部包圍轉(zhuǎn)子3。電機1因此構(gòu)造內(nèi)轉(zhuǎn)子。然而，電機1也可以構(gòu)造成外轉(zhuǎn)子馬達(dá)。在這種情況下，定子板疊2布置在轉(zhuǎn)子3的徑向內(nèi)部。

到目前為止還有下面會使用軸向、徑向和切向這些概念，它們總是相對于旋轉(zhuǎn)軸線6而言。軸向是與旋轉(zhuǎn)軸線6平行的方向。徑向是與旋轉(zhuǎn)軸線6正交的、朝向或者離開旋轉(zhuǎn)軸線6的方向。切向是不僅與軸向方向正交而且與徑向方向正交地延伸的方向。因此，切向是指在固定的軸向位置處并且與旋轉(zhuǎn)軸線6的徑向間距恒定地、圓形地圍繞旋轉(zhuǎn)軸線6指向的方向。

電機1具有繞組系統(tǒng)。所述繞組系統(tǒng)由連接的繞組構(gòu)成。補充參見圖2，該繞組系統(tǒng)在軸向上從第一繞組頭7經(jīng)由中間部段8延伸至第二繞組頭9。所述繞組系統(tǒng)的中間部段8是繞組系統(tǒng)的、布置在定子板疊2中的部段。第一繞組頭7是繞組系統(tǒng)的、在軸向方向上看在定子板疊2的軸向端部處、超過定子板疊2向外伸出的部段。以類似的方式，所述第二繞組頭9是繞組系統(tǒng)的、在軸向方向上看在定子板疊2的另一個軸向端部處、超過定子板疊2向外伸出的部段。

所述定子板疊2根據(jù)圖1和2在其背離轉(zhuǎn)子3的側(cè)面上與支撐結(jié)構(gòu)10接觸。在外轉(zhuǎn)子的情況下，因此所述定子板疊2在徑向外部被支撐結(jié)構(gòu)10所包圍。在內(nèi)轉(zhuǎn)子的情況下，支撐結(jié)構(gòu)10布置在定子板疊2的徑向內(nèi)部。所述支撐結(jié)構(gòu)10在軸向上看不僅覆蓋定子板疊2，而且還覆蓋繞組頭7，9。優(yōu)選地，所述電機1還構(gòu)造成流體冷卻的電機。在這種情況下，根據(jù)圖2中的圖，在支撐結(jié)構(gòu)10中布置有流體通道11，在這些通道中存在用于電機1的流體冷卻劑。所述流體冷卻劑尤其可以是水。作為支撐結(jié)構(gòu)10中的布置方式的替選，流體通道11可以布置在支撐結(jié)構(gòu)10和定子板疊2之間。

根據(jù)圖1至3，在第一繞組頭7的區(qū)域內(nèi)布置導(dǎo)熱裝置12。所述導(dǎo)熱裝置12由陶瓷材料構(gòu)成。尤其是以如下方式選擇這種陶瓷材料，即其是電絕緣并且無磁性的，并且此外還具有高的導(dǎo)熱能力。例如，所述陶瓷材料可以具有20到300W/mK(瓦特每米和開爾文)之間的導(dǎo)熱能力。滿足這些特征的材料的例子有玻璃陶瓷、氮化鋁和氧化鋁。這些材料的混合也是可行的。

圖2示出了導(dǎo)熱裝置12的一種最小化構(gòu)造方式。根據(jù)圖2，所述導(dǎo)熱裝置12具有基本環(huán)13。所述基本環(huán)13布置在第一繞組頭7和支撐結(jié)構(gòu)10之間。所述基本環(huán)13夾在支撐結(jié)構(gòu)10和第一繞組頭7之間。因此，其在壓力下不僅貼靠在支撐結(jié)構(gòu)10處，而且還貼靠在第一繞組頭7處。該壓力在圖2中以箭頭14表示。

基本環(huán)13優(yōu)選地按照圖3中所示的那樣劃分成區(qū)段15。這些區(qū)段15在切向方向上分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。

在圖3的圖中，區(qū)段15分別覆蓋一個45°的夾角α，然而這只是純示例性的。其他的角度也是可行的。

圖4結(jié)合圖5示出了電機1的一種有利的構(gòu)造方式。在這種構(gòu)造方案的框架內(nèi)，所述導(dǎo)熱裝置12除了基本環(huán)13以外還具有附加環(huán)16。所述附加環(huán)16在內(nèi)轉(zhuǎn)子的情況下布置在第一繞組頭7的徑向內(nèi)部。在外轉(zhuǎn)子的情況下，附加環(huán)16布置在第一繞組頭7的徑向外部。一般而言，所述附加環(huán)16布置在第一繞組頭7的朝向轉(zhuǎn)子3的側(cè)面上，所述附加環(huán)16在壓力下貼靠在第一繞組頭7處。這在圖4中用箭頭17表示。

所述附加環(huán)16優(yōu)選地按照圖5中所示同樣也劃分成區(qū)段18。這些區(qū)段18在切向方向上同樣也分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。在圖5的圖中，區(qū)段15分別覆蓋45°的夾角β，然而這僅僅是純示例性的。其他的角度也是可行的。通常情況下，用于附加環(huán)16的區(qū)段18的夾角β與用于基本環(huán)13的區(qū)段15的夾角α一致。然而這不總是強制必須的。

圖6和7示出了電機1的另一種優(yōu)選的構(gòu)造方案。在根據(jù)圖6和7所示的構(gòu)造方案的框架內(nèi)，所述導(dǎo)熱裝置12除了基本環(huán)13以外還具有中間環(huán)19。所述中間環(huán)19從基本環(huán)13出發(fā)，向轉(zhuǎn)子3延伸。基本環(huán)13和中間環(huán)19因此具有L形的形狀。在軸向方向上看，所述中間環(huán)19貼靠在第一繞組頭7處。優(yōu)選地，所述中間環(huán)19在壓力下貼靠在第一繞組頭7處。這在圖8中用箭頭20表示。

可行的是，中間環(huán)19按照圖7中所示同樣也劃分成區(qū)段21。這些區(qū)段21在這種情況下在切向方向上同樣也分別僅僅覆蓋整個圓的一部分。在圖7的圖中，區(qū)段15分別覆蓋180°的夾角γ，然而其僅僅是純示例性的。其他的角度也是可能的。尤其是用于中間環(huán)19的區(qū)段21的夾角γ可以不同于用于基本環(huán)13的區(qū)段15的夾角α。但是也可以是相同的夾角。

圖8示出了一種有利的構(gòu)造方式，這種構(gòu)造方式一方面將圖4和5的構(gòu)造方式相互結(jié)合，另一方面將圖6和7的構(gòu)造方式相互結(jié)合。在根據(jù)圖8所示的構(gòu)造方案中，因此，除了基本環(huán)13以外不僅存在附加環(huán)16還存在中間環(huán)19。在這種情況下，附加環(huán)16和基本環(huán)13優(yōu)選地經(jīng)由中間環(huán)19相互連接?？尚械氖?，盡管基本環(huán)13和/或附加環(huán)16劃分成了區(qū)段15，18，所述中間環(huán)19卻未被劃分。作為替選，正如前面闡述的那樣，中間環(huán)19也可以劃分成區(qū)段21。能夠有利的是，對于基本環(huán)13的區(qū)段15、附加環(huán)16的區(qū)段18和中間環(huán)19的區(qū)段21的劃分是統(tǒng)一的。在這種情況下，所述導(dǎo)熱裝置12由多個U形件組成，這些U形件分別由基本環(huán)13的區(qū)段15、附加環(huán)16的區(qū)段18和中間環(huán)19的區(qū)段21組成。

圖2、4、6和8還示出了所述電機1的另一種有利的構(gòu)造方案。在這種構(gòu)造方案的框架內(nèi)，在第一繞組頭7中導(dǎo)入了陶瓷件22至24。陶瓷件22至24可以由和導(dǎo)熱裝置12一樣的材料構(gòu)成。可行的是，所述陶瓷件22至24獨立于導(dǎo)熱裝置12地導(dǎo)入第一繞組頭7中。這樣就帶來以下優(yōu)點，即在第一繞組頭7內(nèi)實現(xiàn)向?qū)嵫b置12的更快的熱傳輸。然而，優(yōu)選地，按照圖2、4、6和8中的圖，陶瓷件22至14的一部分與導(dǎo)熱裝置12機械地連接。由此改進(jìn)到導(dǎo)熱裝置12中的熱傳輸。通過陶瓷件22至24，也還可以將繞組系統(tǒng)的這些階段和位置相互絕緣。

為了將第一繞組頭7最優(yōu)地?zé)狁盥?lián)到導(dǎo)熱裝置12上，第一繞組頭7還優(yōu)選地連同導(dǎo)熱裝置12一起利用澆注材料25進(jìn)行澆注。合適的澆注材料25對于專業(yè)技術(shù)人員來說是普遍公知的。

本發(fā)明已經(jīng)在上面結(jié)合第一繞組頭7進(jìn)行闡述。第二繞組頭9處的構(gòu)造方案是類似的。尤其是在第二繞組頭9處存在導(dǎo)熱裝置12’。所述導(dǎo)熱裝置12’的構(gòu)造方案與導(dǎo)熱裝置12的構(gòu)造方案完全類似。此外，在第二繞組頭9中也可以引入陶瓷件。

總而言之，本發(fā)明因此涉及以下內(nèi)容：

電機1具有轉(zhuǎn)子3和定子板疊2。所述定子3布置在支承在軸承5中的轉(zhuǎn)子軸4上，使得轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)子軸4能夠圍繞旋轉(zhuǎn)軸線6旋轉(zhuǎn)。所述電機1具有繞組系統(tǒng)，所述繞組系統(tǒng)在軸向方向上從第一繞組頭7經(jīng)由中間部段8延伸至第二繞組頭9。所述中間部段8是繞組系統(tǒng)的布置在定子板疊2中的部段。所述繞組頭7，9是在軸向上在定子板疊2的端部處、超過定子板疊2向外伸出的部段。所述定子板疊2在其背離轉(zhuǎn)子3的側(cè)面上與支承結(jié)構(gòu)10接觸。所述支撐結(jié)構(gòu)10在軸向上不僅覆蓋定子板疊2，而且還覆蓋繞組頭7，9。在繞組頭7，9的區(qū)域內(nèi)，分別布置有由陶瓷材料構(gòu)成的導(dǎo)熱裝置12，12'，該導(dǎo)熱裝置具有至少一個基本環(huán)13，該基本環(huán)布置在相應(yīng)的繞組頭7，9和支撐結(jié)構(gòu)10之間，并且在壓力之下不僅貼靠在支撐結(jié)構(gòu)10處而且還貼靠在相應(yīng)的繞組頭7，9處。

本發(fā)明具有許多優(yōu)點。尤其是可以通過所述導(dǎo)熱裝置12，12'實現(xiàn)繞組頭7，9到支撐結(jié)構(gòu)10的顯著更好的熱連接?？梢员苊饣蛘咧辽贉p少繞組系統(tǒng)的中間部段8和繞組系統(tǒng)的繞組頭7，9之間的溫度差。繞組系統(tǒng)的電流承載能力能夠在總體上提升，并且電機1的可實現(xiàn)的持久功率因此可以提升，只要電流承載能力受到從繞組頭7，9中可能導(dǎo)走的熱量的限制。因為導(dǎo)熱裝置12，12’是非導(dǎo)電的，所以在導(dǎo)熱裝置12，12’中沒有形成渦流，從而使得電機1的電磁特性不受導(dǎo)熱裝置12，12’的影響。

盡管通過優(yōu)選的實施例詳盡地闡述和說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不受所公開的實例的局限，并且專業(yè)技術(shù)人員可以從中推導(dǎo)出其他的變化方案，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。