用于电机的定子的制作方法

本发明涉及一种用于电机的定子，该定子包括定子环，该定子环具有布置在内周部或外周部上的槽，其中，在每个槽中接纳有多个沿槽延伸的、具有矩形横截面的导体，这些导体分别被涂覆绝缘层。

背景技术：

电机的有源部件原则上包括位置固定的部件、所谓的定子和可动的部件、所谓的转子。导体位于定子中，通过对该导体合适地通电而产生旋转磁场。通过与转子的相互作用，定子将力施加到转子上，这导致转子的运动。定子为此具有定子环，该定子环具有根据电机类型布置在内周部或外周部上的槽，其中，导体被嵌入平行于定子纵轴线、沿定子延伸的槽中。该导体可以例如作为绕组被嵌入槽中并且围绕定子齿缠绕。为此需要多个单独的生产步骤。中心过程是将铜导体或缠绕的铜线圈嵌入定子环中，该定子环通常由叠片组形成。对此常用的方法是针式绕线技术和引线技术。在这种制造或绕线技术中使用横截面为圆形的导体。

对于这种技术的一个另选方案是所谓的“发卡”技术，在其中取代圆金属丝导体将具有矩形横截面的异形金属丝导体嵌入定子槽中。基于该导体的几何形状可以在各个槽中实现更高的导体填塞系数或铜填塞系数。为此将由矩形的金属丝形成的异形金属丝导体首先在定子外部弯成相应的形状，该形状近似于“发卡”的形状，由此也得出前述的名称。通常在每个槽中插入2–10个导体。作为导体使用绝缘的金属丝，也就是说，在铜芯上施加绝缘层。其在此可以是被涂覆的漆，另选地也可以是挤出在金属丝上的塑料层。该塑料层可以——根据期望的绝缘等级——例如由peek、pps或另外的绝缘塑料制成。

在运行时由于对导体的通电而导致生热。该热量必须被排出，这在所谓的“干燥机”中通常从铜丝通过金属丝绝缘层、使槽底部绝缘的槽底绝缘层、叠片组和冷却套朝向冷却介质、亦即散热片进行。冷却路径较长，因此冷却效果有时不太好。然而，电机的持续功率直接取决于可能的冷却功率，也就是说，高效和良好的冷却是电机的最重要的特征之一。

由文献wo2007/128275a1已知一种具有定子的电机，在定子的槽中接纳有矩形的导体。为了实现在导体组中的直接冷却，导体本身配设有形成通道的冷却剂孔。

技术实现要素：

因此本发明要解决的问题是，提供一种能实现改进的冷却的定子。

为了解决该问题，在开头所述类型的定子中根据本发明提出，为了形成能被冷却剂通流的通道，导体中的至少一个的绝缘层具有至少一个沿导体延伸的凹进部。

根据本发明的定子设计方案能以简单的方式实现，一个冷却剂通道或视设计方案而定多个冷却剂通道直接形成在导体组本身中。为此，绝缘层通过以下方式相应地构造：绝缘层具有至少一个沿导体延伸的凹进部，该凹进部限定可通流的通道。在轴向沿定子环延伸并且径向向深度延伸的槽中，矩形的导体径向相继地布置。在槽中例如相继地插入四个或六个或更多这种矩形导体，然而通过矩形导体的相应的绝缘层一方面彼此绝缘，另一方面但也相对于定子本身绝缘，该定子通常在槽中涂覆附加的绝缘层。如果导体中的一个或多个导体的绝缘层设计有相应的凹进部，则绝缘层凹进部可以或者与相邻的导体的相邻的绝缘层一同限定和界定通道，或者与相邻的周围构件或在此与定子槽的槽底绝缘层一同限定和界定通道。在任何情况下，都通过绝缘层中的凹进部形成流体密封的、沿定子延伸的冷却剂通道，可以经过该冷却剂通道引导冷却剂。亦即一方面在槽内获得极高的充填密度，因为导体的几何形状在宽度和厚度方面匹配于槽的几何形状，另一方面仍获得直接在导体组中实现冷却方案的可能性，其方法是，在导体组中集成一个或多个这种冷却通道。根据有多少导体被封装在槽中，以及有多少导体配设有凹进部，就可以限定分布在槽横截面上的相应多个通道。

通道或多个通道当然在输入端侧和输出端侧与相应的冷却剂管道连接，因此可以实现限定的冷却流体流。热传导在此亦即直接在热源本身的区域中进行，从而可以将热量从作为热源的导体中仅通过绝缘层引导，并且随后直接输出给冷却介质、亦即散热片。与迄今为止的冷却方式相比，由此得到明显更高效的冷却，这有利于由利用根据本发明的定子形成的电机的工作能力和效率。

如所述的，导体的绝缘层(并且也相应地适用于定子槽的槽底绝缘层)可以或者是漆，或者优选地是由绝缘塑料制成的、被挤出的绝缘层。特别是在挤出绝缘层的情况下，可以特别简单地形成相应的凹进部，这是因为通过相应地设计或形成挤出工具的方式，凹进部在挤出过程期间便已可产生。但是在涂覆硬化的粘稠漆的情况下也可以实现相应的凹进部，其方法是，在局部涂覆比在周围区域中薄的漆，以便形成凹进部。

如所述的，多个导体可以分别具有至少一个凹进部以用于形成多个纵向延伸的通道，从而可以形成多个在槽横截面上分布的通道。当然设置的通道越多，则整个有效的冷却横截面就越大，与冷却剂形成的热传导区也就越多。

如所述，通道可以形成在两个相邻的导体的两个相邻的绝缘层之间，其中，在这种情况下，因为矩形的导体近似依次装入槽中，在形成多个导体的情况下这些导体径向向外彼此跟随。另选地或附加地也可以考虑，在绝缘层或对槽覆层的槽绝缘层之间形成通道或多个通道。在这种情况下，亦即凹进部或多个凹进部位于导体的相邻于槽绝缘层或邻接于该槽绝缘层的侧上。也就是说，存在不同的边界面区域，在这些边界面区域上或之间可以形成通道。

在一个最简单的设计方案中，绝缘层在仅一个侧上、例如在矩形的设计方案中在面对相邻导体的绝缘层的长边侧上具有凹进部。但另选地也可以考虑，如所述的，绝缘层在多个侧上分别具有至少一个凹进部。这种情况可以是彼此相对的侧，因此，当例如所有导体在相对的侧上都具有相应的凹进部时，两个凹进部彼此互补形成横截面较大的通道。此外，凹进部但也可以彼此错位90°，因此在两个相邻导体的两个绝缘层之间形成第一通道和在导体绝缘层与槽底绝缘部之间形成第二通道。也可以考虑，在三个侧上或所有四个侧上形成凹进部，因此形成多个单独通道或彼此补充的通道。如果凹进部位于彼此相对的侧上，则这些凹进部适宜地这样形成，即，两个相邻的绝缘层的相邻的凹进部彼此互补形成较大的通道。

如所述的，绝缘层优选地是塑料覆层，该塑料覆层在挤出方法中被施加，其中，这种挤出方法以简单的方式允许形成凹进部，即使具有不同几何形状。凹进部几何形状可以原则上是有角的或类似圆形的，也就是说，凹进部几何形状具有有角的或类似圆形的或拱起的横截面。在此可以为了增大热传导面积而在凹进部中设有一个或多个由绝缘材料制成的、桥接片状的突出部，使得近似在一个相对宽的凹进部和多个突出部中形成一种梳状结构。

本发明的一个适宜的设计方案变型提出，当通道形成在两个相邻的绝缘层之间时，仅在一个朝向相邻的绝缘层的侧上形成凹进部，其中，绝缘层在形成有凹进部的侧上的厚度大于在相对侧上的厚度。根据该发明变型，亦即绝缘层在所有四个侧上是不一样厚的，而是例如在三个侧上相对薄，而其在相邻于相邻导体的绝缘层的第四侧上较厚，其中，在该较厚的侧上存在凹进部。该厚度变化适用于使铜填塞系数、亦即槽中的导体材料的质量保持尽可能大。

除了定子本身之外，本发明还涉及一种电机，其包括根据上文所述的定子。

附图说明

本发明的其它优点和细节从下面描述的实施例中以及根据附图得出。

在此示出:

图1示出具有根据本发明的定子的根据本发明的电机的原理图，

图2示出图1中的区域ii的放大细节图，

图3示出根据图2的布置中的导体连同绝缘层的放大细节图，

图4示出在运行状态下的图2中的布置，其中具有位于通道中的冷却剂，

图5示出第二实施方式的导体的原理图，和

图6示出相应于图2的视图，其中带有根据图5的被嵌入槽中的导体。

具体实施方式

图1示出根据本发明的电机1的原理图，该电机包括转子2和围绕转子2的定子3，该定子具有定子环4，在该定子环上形成多个轴向伸展的和径向延伸的槽5。在每个槽5中接纳有多个导体6，如图2所示，所述多个导体的横截面为矩形并且沿径向观察相继跟随地被接纳在相应的槽5中。导体6优选地是矩形的铜导体，该铜导体分别被用绝缘层7完全围住。槽5也完全被用槽底绝缘层8涂覆，从而确保了，导体6彼此之间以及也相对于由叠片组形成的定子环4绝缘。

图3在放大的部分视图中示出导体6以及包围该导体的绝缘层7，该绝缘层是在塑料挤出方法中被挤出的塑料绝缘层。绝缘层7在图3中所示的上侧11上具有在此设计为拱形的凹进部9，该凹进部轴向地在整个导体长度上延伸，并且其在边缘侧通过相应的边缘部/边缘条板(randsteg)10界定。在该侧11上绝缘层7明显较厚，其厚度d大于在矩形导体6的侧面12上的厚度d‘并且明显大于在相对的底面13上的厚度d“。这种厚度剖面以及凹进部9可以在所述的塑料方法中特别简单地形成。

如图2明显示出的，具有绝缘层7的导体6径向观察彼此贴靠，使得绝缘层7的相应的上侧11通过凹进部9贴靠在相邻导体6的绝缘层7的相对明显较薄的底面13上。上侧11的边缘部在此密封地贴靠在相邻导体6的绝缘层7的底面13上，使得在相邻的绝缘层7之间分别形成密封的通道14，该通道在导体组的整个长度上延伸。每个导体6的绝缘层7的侧面12密封地贴靠在槽底绝缘部8上，从而形成因此位置固定的、被密封的通道14，这些通道由于在示出的根据图3的每个导体6的例子中一个绝缘层7具有一个凹进部9而形成在导体6之间。然而，通道14还形成在最上方的导体的凹进部9与槽底绝缘部8之间。

冷却剂15现在可以流过通道14中的每个通道——优选地通过公共的输入管道和排出管道，如在图4中所示。也就是说，通过通道14可以直接向导体组本身中集成相应的冷却通道，亦即热传导直接在热源的区域中进行，因此是非常有效的冷却。

虽然在根据图1–图4的实施例中在每个绝缘层7上形成仅一个凹进部，当然也可以考虑，在绝缘层7上设置多个凹进部9。这种导体的一个例子在图5中示出。也在此为矩形的铜导体6的绝缘层7在上侧11上具有已经已知的凹进部9。在该设计方案中也在绝缘层7的两个侧面12上形成相应的凹进部9，使得在该例子中整体上得出三个凹进部9。

在图6所示的组装结构的原理图中，因此对于每个导体6形成三个通道14、亦即在相邻导体6的上侧的凹进部9与底面13之间的第一通道以及在侧面12的凹进部9与槽底绝缘部8之间的两个另外的侧通道14。还得到在最上方的导体6的绝缘层7与槽底绝缘部8之间的通道14。

因此与根据图2的设计方案相比，在这个发明方案中整个有效的通道横截面较大，相反地，导体体积略微减小。

前述实施例仅是示例性的类型。因此当然可以考虑，相应的凹进部也可以具有另一种几何形状。其可以是矩形的，在其中可以设置一个或多个突出的桥接片等以用于增大热传导面。凹进部9在面11、12和13上的分布当然也可以不同于实施例所示。同样地，当然也可以改变导体6在相应的槽5中的数量。取代示出的六个导体6，也可以设置更少或更多的导体，最多通常为十个导体，其中，导体也可以布置在两个平行的列中。在这种情况下，两个设置在相邻侧面12上的凹进部9可能互补形成较大的通道14。

也不强制性必要的是，矩形的导体6在槽5中仅布置在一列中。完全可以考虑，例如也可以由单独的导体6连同单独的绝缘层7和相应形成的通道14组成两个平行的列。