CN116937834A - 用于电机的定子组件 - Google Patents
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Abstract
定子组件(20)包括叠片组(22)、绕组组件(24)和缝管(50),叠片组(22)包括叠片(220A、220B)并且在第一轴向端(211)和第二轴向端(212)之间延伸,叠片(220A、220B)包括槽(40A、40B),槽(40A、40B)在叠片组(22)中形成槽体(30),绕组组件(24)延伸穿过槽体(30),槽体(30)至少部分地:在设置在第一轴向端(211)处的第一轴向区域(221)中具有被配置为开口槽(40A)的第一多个槽(40A);在设置在第二轴向端(212)处的第二轴向区域(222)中具有被配置为开口槽(40A)的第二多个槽(40A);在位于第一轴向区域(221)和第二轴向区域(222)之间的至少一个第三轴向区域(223)中具有被配置为闭口槽(40B)的第三多个槽(40B)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电机的定子组件和具有该定子组件的电机。
背景技术
DE 10 2017 206 567 A1、US 10,749,386B2、DE 10 2021 104 650 A1和JP2007–151 232A公开了具有叠压薄板(Blechlamellen)的定子芯部,其槽部分开口、部分闭口。
WO 2018/180 345A1公开了定子芯部。
发明内容
因此,本发明所解决的问题是提供新的定子组件和新的电机。
这个问题通过并列权利要求的主题来解决。
用于电机的定子组件被配置为用于与内部转子协作的外部定子组件并且包括叠片组、绕组组件和缝管/密封管,叠片组包括叠片并且在第一轴向端和第二轴向端之间延伸,叠片包括槽,槽在叠片组中形成槽体/槽沟,绕组组件延伸穿过槽体,
所述槽体至少部分地:
-在设置在第一轴向端处的第一轴向区域中具有第一多个槽,其被配置为开口槽,
-在设置在第二轴向端处的第二轴向区域中具有第二多个槽,其被配置为开口槽,
-在位于第一轴向区域和第二轴向区域之间的至少一个第三轴向区域中具有第三多个槽,该第三多个槽被配置为闭口槽。
在包括轴向端的轴向区域中,槽体的槽被配置为是开口的,并且由此相对显著地减少涡流损失。在轴向边缘区域之间,存在具有闭口槽的至少一个第三轴向区域,这有利于定子组件的稳定性,并且特别有利于缝管的稳定性。这提供了非常有利的组合。该配置对于具有直接冷却绕组组件的电动车辆中的高性能电机特别有利。
根据优选实施例,在第一轴向区域中,槽体仅仅具有开口槽。
根据优选实施例,在第二轴向区域中,槽体仅仅具有开口槽。
根据优选实施例,在第三轴向区域中,槽体仅仅具有闭口槽。
由此增强了开口槽和闭口槽的效果。
根据优选实施例,具有开口槽的叠片具有定子齿,定子齿具有齿颈和在其径向内端处的齿头,在定子齿之间形成开口槽。这是开口槽的有利配置。
根据优选实施例,定子齿在从齿颈到齿头的过渡中至少局部地具有扩大部。这种扩大部改善了磁通量,并且在径向内侧上部分地界定了定子槽。
根据优选实施例,缝管尤其通过粘合剂连接或通过附加粘合剂连接到叠片组。通过该手段可以改善该区域的稳定性和紧密性。
根据优选实施例,缝管具有塑料、特别是纤维增强塑料。一方面,塑料是磁性不导电的或不良导电的,另一方面,其可以制成为是非常稳定的。
根据优选实施例,缝管在叠片组的径向内侧上密封定子组件。由此可以防止流体朝向转子泄漏。
根据优选实施例,定子组件包括壳体,壳体包括用于冷却剂的入口和出口,壳体包括缝管,并且壳体在入口与出口之间被流体密封地设计,以便允许通过冷却剂冷却定子组件。利用用于壳体的缝管有利地允许冷却剂流过槽体。
根据优选实施例,槽体流体连接到入口和出口,以便允许冷却剂流动通过槽体。这种类型的冷却是非常有效的。这被称为直接冷却。
根据优选实施例,
-所述第一轴向区域,
-所述第二轴向区域,或者
-所述第一轴向区域和所述第二轴向区域
均包括轴向延伸部,所述轴向延伸部为至少5mm,优选为至少10mm,进一步优选为至少15mm,并且特别优选为至少20mm。该轴向延伸部能够有利地减少涡流。
根据优选实施例,
-所述第一多个,
-所述第二多个,或者
-所述第一多个和所述第二多个
为至少2个,优选为至少5个,进一步优选为至少7个,并且特别优选为至少9个。该数量适用于较小和较大的叠片组。
根据优选实施例,第三多个为至少4个,优选为至少8个,进一步优选为至少12个,并且特别优选为至少15个。这允许稳定的定子组件。
电机包括这样的定子组件和转子组件。这产生可以被配置为用于高性能的有利的电机。
附图说明
本发明的进一步细节和有利的进一步发展将从实施例的示例和从属权利要求显现,所述实施例的示例在下面描述并在附图中示出,并且不应被解释为以任何方式限制本发明。不言而喻,在不脱离本发明的范围的情况下,上述特征和下面将要讨论的特征不仅可以以分别指定的组合使用,而且还可以以其他组合使用或单独使用。这里:
图1是具有叠片组的电机的示意性纵向截面图,
图2是图1的电机的示意性部分横截面,
图3是具有叠片组的叠片的第一变体的图1的电机的示意性俯视平面图,
图4是具有叠片组的叠片的第二变体的图1的电机的示意性俯视平面图,和
图5是叠片组的端面区域中的磁通量的示意图。
具体实施方式
相同或具有相同效果的零件在下文中具有相同附图标记,并且通常仅描述一次。对所有附图的描述都建立在彼此之上以避免不必要的重复。
图1示出了具有定子组件20和转子组件12的电机10。电机在进行驱动情况下也可以被称为电动机。定子组件20具有包括缝管50的壳体99。
壳体99具有入口91和出口92。
出口92经由导管93连接到泵94,泵94经由导管95连接到热交换器96,热交换器96经由导管97连接到入口91以实现冷却剂回路98。冷却剂90设置在壳体99中且贯穿于冷却剂回路98中,所述冷却剂优选地是流体,特别是液体和/或气体。薄液体冷却剂90例如绝缘油是非常合适的,其额外改善了电绝缘并且具有介电特性。变压器油是特别有利的,其即使在相对较高的温度下也是稳定的。
定子组件20包括叠片组22和绕组组件24。绕组组件24包括在叠片组22的两个轴向端面上的绕组头25。
叠片组22在第一轴向端211和第二轴向端212之间延伸。在示例性实施例中,叠片组22包括第一轴向区域221、第二轴向区域222和第三轴向区域223。
第一轴向区域221在轴向长度L1上延伸,第二轴向区域222在轴向长度L2上延伸,第三轴向区域223在轴向长度L3上延伸。
在示例性实施例中,转子组件12包括具有永磁体14的转子芯部13。
定子组件20限定了旋转轴线15。转子组件12围绕旋转轴线15旋转,并且被配置为内部转子组件。因此,定子组件20被配置为外部定子组件。
在俯视平面图中,图2示出了定子组件20和转子组件12的局部。
叠片组22具有磁轭242(英语:yoke)和定子齿243,该磁轭也被称为电枢磁轭或轭。定子齿243限定了槽体30。
绕组组件24延伸穿过槽体30,并且在叠片组22的轴向端处形成绕组头25。在示例性实施例中,定子组件20尚未完全安装,且绕组组件24或绕组组件24的绕组线232仅设置在槽体30的一部分中。
定子齿243各自包括向内延伸的齿颈224,并且在定子齿243的径向内端处设置有齿头225。
缝管50连接到定子齿243并且朝向转子组件12密封定子齿243的径向内部区域。
例如,缝管50可以预配置为塑料模制件,然后使用粘合剂胶粘到叠片组22,或者其可以通过对叠片组22的覆层/层压(Laminierung)来形成,此时其也被称为内衬。
缝管50位于叠片组22和转子组件12之间的气隙51中,并且优选地由磁性不导电的或不良导电的材料形成。气隙51是指叠片组22与转子芯部之间的磁性不导电的或不良导电的区域,并且可以例如部分地填充有塑料。
优选地,缝管50由塑料、特别是纤维增强塑料形成。然而,可以存在另外的材料。
图3示意性地示出了叠片组22的叠片220A。优选地,这样的叠片由软磁性材料制成,例如由电工钢片(Elektroblech)、特别是电机钢片(Motorblech)或变压器钢片(Transformatorenblech)制成。为实现叠片220A之间的电绝缘,叠片优选地具有绝缘层,例如优选地具有薄漆层。
定子齿243包括齿颈224和齿头225。在示例性实施例中,定子齿243在从齿颈224到齿头225的过渡中具有扩大部,即,定子齿在周向方向上变宽。替代地,齿头225可以形成为没有扩大部。
相邻定子齿243的齿头225未彼此连接,并且形成于定子齿243之间的槽40A因此各自具有槽开口227。其被称为开口槽40A,以及在加宽的齿头225的情况下被称为半闭口或部分闭口槽40A,但仍由于叠片220A中的槽开口227而是开口槽40A。
在示例性实施例中,在槽40A中设置有槽绝缘件231和绕组组件24的铜导体232。
槽40A的区域中的绕组组件24的冷却是有利的,因为由焦耳热损失和铁损失而在那里产生热。
在槽40A的区域中通过冷却剂90进行冷却时,可以允许冷却剂90到达缝管50。当冷却剂90被加压时,冷却剂90在缝管50上施加压力。这可导致缝管50的损坏或者可导致分离。
叠片220A的优点在于,通过提供槽开口227,防止或至少减弱该区域中的电流流动。因此,可能在定子叠片40A中产生的涡流251在相对较小区域中形成或更确切地说在局部形成。
定子叠片220A通常具有绝缘层,该绝缘层在各个叠片220A之间形成绝缘。这防止或至少阻碍跨叠片220A形成大面积涡流。
图4示出了与图3的叠片220A大体上相同地构造的叠片220B。因此,可以使用相同的材料、相同的叠片厚度和相同的绝缘。
现在将讨论与图3的叠片220A相比的差异。叠片220B包括被配置为闭口槽40B的槽40B。因此,槽40B不具有槽开口,并且叠片220B在所有侧(径向内侧、径向外侧和周向方向)上封闭槽40B。
叠片220B具有以下优点:叠片220B的区域中的槽40B中的冷却剂90不与缝管50直接接触,并且叠片220B在槽40B的区域中更加稳定,由此降低变形的风险。这增加了整个叠片组的稳定性(参见图1),并且因此也增加了缝管50的稳定性。然而,冷却剂90仍可在叠片220B之间的区域中影响缝管,但作用表面以及因此在缝管50上的机械负荷较小。
叠片220B的一个缺点是,除了局部涡流251之外,还可能出现更大面积的涡流252,这是因为在叠片220B的径向内部区域上以及因此在一个或多个槽40B周围也可以发生涡流电流。
图5示意性地示出了叠片组22和转子芯部13的转子叠片组以及它们之间的气隙51。在轴向端211处(并且在212处同样地),磁通量260可以在高磁通量密度下沿轴向呈弓形地出来。这也称为边缘效应或边缘磁通。这越来越多地导致在叠片中面状闭合的涡流。出于此原因,尤其有利的是在图1的轴向端区域221、222处使用图3的叠片220A,这是因为它们是涡流优化的,并且因此可能较强地减少涡流损失。
相比之下,在图1的叠片组22的中心区域223中,特别有利的是使用图4的叠片220B的闭口槽40B以实现缝管50和整个定子组件20的稳定配置。
因此有利的是,槽体30(参见图2)全部或至少部分地:
-在设置在第一轴向端211处的第一轴向区域221中具有第一多个槽40A,其被配置为开口槽40A,
-在设置第二轴向端212处的第二轴向区域222中具有第二多个槽40A,其被配置为开口槽40A,
-在位于第一轴向区域221和第二轴向区域222之间的至少一个第三轴向区域223中具有第三多个槽40B,其被配置为闭口槽40B。
在本申请的范围内,不同的变型和修改当然是可能的。
Claims (15)
1.一种用于电机(10)的定子组件(20),所述定子组件(20)被配置为用于与内部转子(12)协作的外部定子组件并且包括叠片组(22)、绕组组件(24)和缝管(50),
所述叠片组(22)包括叠片(220A、220B)并且在第一轴向端(211)和第二轴向端(212)之间延伸,所述叠片(220A、220B)包括槽(40A、40B),所述槽(40A、40B)在叠片组(22)中形成槽体(30),所述绕组组件(24)延伸穿过所述槽体(30),
所述槽体(30)至少部分地:
-在设置在第一轴向端(211)处的第一轴向区域(221)中具有第一多个槽(40A),所述第一多个槽被配置为开口槽(40A),
-在设置在第二轴向端(212)处的第二轴向区域(222)中具有第二多个槽(40A),所述第二多个槽被配置为开口槽(40A),
-在位于所述第一轴向区域(221)和所述第二轴向区域(222)之间的至少一个第三轴向区域(223)中具有第三多个槽(40B),所述第三多个槽被配置为闭口槽(40B)。
2.根据权利要求1所述的定子组件(20),其中在第一轴向区域(221)中,槽体(30)仅仅具有开口槽(40A)。
3.根据权利要求1或2所述的定子组件(20),其中在第二轴向区域(222)中,槽体(30)仅仅具有开口槽(40A)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中在第三轴向区域(223)中,槽体(30)仅仅具有闭口槽(40B)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中具有所述开口槽(40A)的叠片(220A)包括定子齿(243),所述定子齿包括齿颈(224)和在其径向内端处的齿头(225),在所述定子齿(243)之间形成所述开口槽(40A)。
6.根据权利要求5所述的定子组件(20),其中所述定子齿(243)在从所述齿颈(224)到所述齿头(225)的过渡中至少局部地具有扩大部。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中所述缝管(50)尤其通过粘合剂连接或通过附加粘合剂连接到所述叠片组(22)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中所述缝管(50)包括塑料、特别是纤维增强塑料。
9.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中所述缝管(50)在所述叠片组(22)的径向内侧上密封所述定子组件。
10.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),所述定子组件包括壳体(99),所述壳体(99)包括用于冷却剂(90)的入口(91)和出口(92),所述壳体(99)包括所述缝管(50),并且所述壳体(99)在所述入口(91)与所述出口(92)之间被流体密封地设计,以便允许通过冷却剂(90)冷却所述定子组件(20)。
11.根据权利要求10所述的定子组件(20),其中所述槽体(30)流体连接到所述入口(91)和所述出口(92),以便允许冷却剂(90)流动通过槽体(30)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中
-所述第一轴向区域(221),
-所述第二轴向区域(222),或者
-所述第一轴向区域(221)和所述第二轴向区域(222)
包括轴向延伸部,所述轴向延伸部为至少5mm,优选为至少10mm,进一步优选为至少15mm,并且特别优选为至少20mm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中
-所述第一多个,
-所述第二多个,或者
-所述第一多个和所述第二多个
为至少2个,优选为至少5个,进一步优选为至少7个,并且特别优选为至少9个。
14.根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20),其中所述第三多个为至少4个,优选为至少8个,进一步优选为至少12个,并且特别优选为至少15个。
15.一种电机(10),其包括根据前述权利要求中任一项所述的定子组件(20)和转子组件(12)。
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