CN115473371A - 具有密封管的电动机器和用于电动机器的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机器，该电动机器具有转子和包括定子叠片组(15)的定子，其中定子和转子通过密封管(20)而彼此分开，以便用液态冷却剂来冷却定子。电动机器包括一体式设计的定子构件(100)，该定子构件由定子叠片组(15)和被模制在其上的塑料工件(10)构成，其中塑料工件(10)被设计为密封管(20)。

Description

具有密封管的电动机器和用于电动机器的定子

技术领域

本发明涉及一种具有密封管的电动机器、一种用于电动机器的定子以及一种用于制造定子构件的方法。

背景技术

在混合动力车辆、燃料电池车辆和电动车辆的电驱动传动系中，电动机起到了核心作用。电动机的定子通常由多个单独的电工钢片构成，所述电工钢片彼此堆叠并且相互连接成叠片组。在该叠片组的凹槽中置入产生磁场的铜绕组。对该叠片组的要求源于发动机的设计，然而还源于该叠片组最终所安装到的壳体的设计。

针对电动车辆的电动机的定子中的绕组已知各种绕组技术。在发卡(Hairpin)技术中，将各个棒引入到定子叠片组的凹槽中。随后使各个棒变形，并且在端部处尤其通过激光焊接将其连接成连续的绕组，即所谓的绕组头。由于为此尤其使用的较短的U形或V形单个节段让人联想到发卡，因此这样的棒形绕组也被称为发卡型导体(英文：haripinconductor)。棒形绕组的优点在于它们是能够全自动制造的。所述棒通常具有矩形截面并且被引入到对应地成形的凹槽中。在此，必须确保铜导体(发卡)与定子叠片组的充分绝缘。相对于使用单线材(如其通常针对线圈的绕组而使用)，可以实现用铜更高程度地填充凹槽，因此可以在更小的结构空间内实现更高的机器功率。

然而，由于在发动机功率较高时也会产生较高的损耗热量，因此需要直接冷却定子的绕组，以防损坏电动机。为此通常使用环绕绕组流动的液态冷却剂。为此，可以在棒段中设置用于引导冷却剂的对应留空部，或者定子叠片组设置有管线。此外，在通过液态冷却剂直接冷却绕组时，需要密封管来将定子和转子分开，以防冷却剂可能进入到转子中。

然而随着近些年来电动汽车的市场份额不断增长，对研发具有高效率和高品质的成本有效的电动机的挑战也在增加。尤其可以通过高效率的电动机来提高电动车辆的行驶里程。此外，需要改变电动机的生产过程，以便为不断增长的电动车辆的需求提供自动化和增值的生产工艺。此外还须考虑到环境因素，例如提高电动机的各个部件的可回收性。

DE 10 2018 201 626 A1描述了一种用于泵的电动机的组件，该组件具有可导磁的空心柱状的星形体，该星形体在外侧具有多个径向向外伸出并且轴向延伸的齿，以用于分别接纳绕组的环形线圈。在星形体上模制有由磁中性和电绝缘的绝缘材料形成的绝缘结构。

DE 10 2008 019 608 A1描述了一种由用于接纳电动机的转子的内部柱状中空体构成的绝缘载体。该绝缘载体在其外侧具有环绕的凹槽来接纳线圈绕组。

DE 10 2013 109 522 A1描述了一种具有密封管式发动机的泵，该密封管式发动机具有定子和其中布置的内转子，其中定子和内转子通过布置在定子与内转子之间的密封管而液体密封地彼此分开。密封管设置有锥形的肋，所述肋形状配合地与定子接合。

WO 2019 238 365 A1描述了一种在定子与转子之间具有密封管的电动机，其中密封管由铁氧体材料制成。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种具有密封管的电动机器，该电动机器的突出之处在于紧凑的结构方式并且可以自动化并且成本有效地制造。

根据本发明，该目的在电动机器方面通过如下根据第一方面的电动机器的特征、在定子方面通过如下根据第二方面的用于电动机器的定子的特征、以及在方法方面通过如下根据另一方面的用于制造定子构件的方法的特征来实现。其他改进的、有利的实施方式涉及本发明的优选的设计方案。

根据第一方面，本发明涉及一种电动机器，该电动机器具有转子和包括定子叠片组的定子。转子和定子通过密封管而彼此分开，以便用液态冷却剂来冷却定子。电动机器包括一体式设计的定子构件，该定子构件由定子叠片组和被模制在其上的塑料工件构成，其中塑料工件被设计为密封管。

在改进方案中提出，塑料工件由磁中性和电绝缘的塑料构成，其中环氧树脂由于其机械强度较高而在此尤其适用，并且借助于注塑成型方法或传递模塑方法注塑到定子叠片组上。

有利地，用于接纳导体棒的多个绝缘套管环形地包围密封管的外表面。

尤其，绝缘套管围成用于接纳导体棒的凹槽。

在另一个实施方式中提出，绝缘套管具有两个侧壁，所述侧壁在其底部端部边缘与密封管的外表面相连接，并且绝缘套管具有与侧壁的顶部端部边缘相连接的外壁，这两个侧壁和该外壁共同形成凹槽。

尤其，在相邻的绝缘套管之间的中间空间中布置有定子叠片组的节段。

在另外的实施方式中，在密封管的顶部端部区域和/或底部端部区域中设置有端盘。

端盘尤其与绝缘套管的外表面和/或密封管的外表面一体式地相连接。

有利地，端盘具有用于装配和固定导体线路的凹口和/或开口。

根据第二方面，本发明涉及一种用于电动机器的定子，该定子具有定子叠片组。定子包括一体式设计的定子构件，该定子构件由定子叠片组和被模制在其上的塑料工件构成，其中塑料工件被设计为密封管。

在有利的实施方式中，塑料工件由磁中性和电绝缘的塑料构成，并且借助于注塑成型方法或传递模塑方法注塑到定子板件上。

根据另一方面，本发明涉及一种用于制造定子构件的方法。在此，在模具中借助于注塑成型方法或传递模塑方法对由磁中性和电绝缘的塑料构成的塑料制成的定子叠片组进行包覆注塑，其方式为使得产生与定子叠片组相连接的塑料工件，其中塑料工件针对导体线路形成密封管和被模制在其上的绝缘套管。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例来更详细地阐述本发明。

在附图中：

图1示出根据本发明的用于电动机器的定子构件的示意性立体图，该定子构件由叠片组和塑料工件构成；

图2示出塑料工件的示意性立体图，该塑料工件由具有经模制的绝缘套管的密封管构成；

图3示出图2的塑料工件的示意性截面图；

图4示出图2的塑料工件的示意性立体图，该塑料工件具有经模制的端盘和绝缘套管。

具体实施方式

通过结合权利要求的详细描述，可以看到本发明或其实施例的附加的特征、方面以及优点。

图1示出用于电动机器(尤其电动机)的定子的定子构件100的第一实施例的示意图。定子构件100由塑料工件10和定子叠片组15构成。塑料工件10包括密封管20、绝缘套管30和顶部端盘40和/或底部端盘42。定子构件100是在此未详细展示的电动机器的定子的部件，该电动机器包括定子和转子。转子布置在由定子形成的接纳空间中。电动机器优选地用作电动车辆中的牵引电动机。

将定子叠片组15放置到模具中，从而然后借助于注塑成型方法或传递模塑方法用塑料来对定子叠片组进行包覆注塑以产生塑料工件10。因此，定子构件10是由定子叠片组15和借助于包覆注塑与之固定连接的塑料工件10构成的复合件。塑料工件10由磁中性和电绝缘的塑料构成，例如PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)和/或PS(聚苯乙烯)。

如图2所示，塑料工件10具有被设计为空心柱状的密封管20，该密封管在电动机器的装配好的状态下布置在转子与定子之间的气隙之间并且将定子与转子分开。这尤其在借助于液态冷却剂冷却定子时是必要的。在密封管20的外表面22上模制有用于接纳尤其由铜构成的导体棒(发卡)的绝缘套管30，所述绝缘套管优选环形地围绕外表面22并且尤其各自径向向外地指向。

如图3所示，绝缘套管30围成凹槽32并且与密封管20的纵向轴线平行延伸，该凹槽具有优选矩形的截面以用于接纳尤其在截面上同样被设计成矩形的导体棒。绝缘套管30各自具有两个侧壁34，所述侧壁在其底部端部边缘处与密封管20的外表面22相连接，并且绝缘套管具有与侧壁34的顶部端部边缘相连接的外壁36，侧壁和外壁共同形成凹槽32，以用于引入导体棒。在凹槽32中还可以设置有用于流经冷却剂的成型部。然而还可以提出的是，导体棒设计有用于冷却剂的成型部。在绝缘套管30之间的中间空间38中布置有在此未详细展示的定子叠片组15的节段。

在图4中展示了具有顶部端盘40和底部端盘42的塑料工件10。顶部端盘40布置在密封管20的顶部端部区域，并且底部端盘42布置在密封管20的底部端部区域。顶部端盘40和底部端盘42尤其以相同方式来设计，因此定子构件100是对称地构造的。然而还可设想的是，顶部端盘40和底部端盘42的设计是不同于彼此的。然而也可以提出，塑料工件10仅具有端盘40。

优选地，端盘40、42被设计成环形，并且被模制在密封管20的外表面22上或绝缘套管30的外表面上。端盘40、42尤其具有用于装配和固定导体线路的凹口44和/或开口。由此，在装配电动机器时可以使导体线路变形和焊接成绕组头变得简单，因为端盘40、42用于固定导体线路并且因此可以借助于机器人自动化地执行该方法步骤。

由定子叠片组15和被模制在其上的塑料工件10构成的一体式设计的定子构件100提供了复合件，该复合件的突出之处在于大幅度减少了所需的构件。通过用塑料包覆注塑定子叠片组15可以省去使用多种材料，因为对于凹槽32而言例如不再需要绝缘纸条。导体线路以被绝缘套管30包围的方式与定子叠片组15电隔离，因此不需要另外的材料。由于必须装配的部件较少，由此简化了定子的制造过程。此外，由此提高了可回收性。

此外，由此由于构件数量减少而可以降低重量，并且可以使用更加成本有效的基础材料。由于定子叠片组15与塑料工件10的固定结合还获得定子构件100的更高的强度。由此可以减小密封管20的壁厚，并且这进而促使定子与转子之间的气隙减小。而更小的气隙则提高了电动机器的效率。

尤其可以通过塑料包覆注塑填充空腔来补偿定子叠片组15的节段的制造公差，从而使得制成的定子构件100的突出之处在于高的标准化程度以及高的表面品质。由于尤其提出定子构件100设置有两个布置在密封管20的顶部端部区域和底部端部区域的端盘40、42，因此可以简化对导体线路的装配。因此，可以在总体上减少方法步骤的数量，由此进而可以实现更有效地生产并且因此节约成本。这在总体上促使更加成本有效并且更加环境友好地生产电动机。

Claims (12)

1.一种电动机器，所述电动机器具有转子和包括定子叠片组(15)的定子，其中所述转子和所述定子通过密封管(20)而彼此分开，以便用液态冷却剂来冷却所述定子，其特征在于一体式设计的定子构件(100)，所述定子构件由所述定子叠片组(15)和被模制在其上的塑料工件(10)构成，其中所述塑料工件(10)被设计为所述密封管(20)。

2.根据权利要求1所述的电动机器，其中所述塑料工件(10)由磁中性和电绝缘的塑料、如PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)和/或PS(聚苯乙烯)构成，并且借助于注塑成型方法或传递模塑方法注塑到所述定子叠片组(15)上。

3.根据权利要求1或2所述的电动机器，其中用于接纳导体棒的多个绝缘套管(30)环形地包围所述密封管(20)的外表面(22)。

4.根据权利要求3所述的电动机器，其中所述绝缘套管(30)围成用于接纳所述导体棒的凹槽(32)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动机器，其中所述绝缘套管(30)具有两个侧壁(34)，所述侧壁在其底部端部边缘与所述密封管(20)的外表面(22)相连接，并且所述绝缘套管具有与所述侧壁(34)的顶部端部边缘相连接的外壁(36)，所述侧壁和所述外壁共同形成所述凹槽(32)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动机器，其中在所述相邻的绝缘套管(30)之间的中间空间(38)中布置有所述定子叠片组(15)的节段。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电动机器，其中在所述密封管(20)的顶部端部区域和/或底部端部区域中设置有端盘(40，42)。

8.根据权利要求7所述的电动机器，其中所述端盘(40，42)与所述绝缘套管(30)的外表面和/或所述密封管(20)的外表面(22)一体式地相连接。

9.根据权利要求7或8所述的电动机器，其中所述端盘(40，42)具有用于装配和固定所述导体线路的凹口(44)和/或开口。

10.一种用于电动机器的定子，所述定子具有定子叠片组(15)，其特征在于一体式设计的定子构件(100)，所述定子构件由所述定子叠片组(15)和被模制在其上的塑料工件(10)构成，其中所述塑料工件(10)被设计为所述密封管(20)。

11.根据权利要求10所述的定子，其中所述塑料工件(10)由磁中性和电绝缘的塑料、如PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)和/或PS(聚苯乙烯)构成，并且借助于注塑成型方法或传递模塑方法注塑到所述定子板件(15)上。

12.一种用于制造定子构件(100)的方法，其中在模具中借助于注塑成型方法或传递模塑方法对由磁中性和电绝缘的塑料、如PA(聚酰胺)、PP(聚丙烯)和/或PS(聚苯乙烯)构成的塑料制成的定子叠片组(15)进行包覆注塑，其方式为使得产生与所述定子叠片组(15)相连接的塑料工件(10)，其中所述塑料工件(10)针对导体线路形成密封管(20)和被模制在其上的绝缘套管。

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