定子的制作方法

本发明涉及一种用于电机的定子，所述定子包括多个用于分别接纳至少一个电导体的槽，其中，在所述槽中的至少一些槽内附加于所述至少一个电导体分别设置有至少一个冷却剂通道并且在所述槽的余下的剩余容积中设置有浇铸材料。

此外本发明涉及包括定子的电机。

此外本发明涉及一种用于制造用于电机的定子的方法，在所述定子中构成多个用于分别接纳至少一个电导体的槽，其中，在所述槽中的至少一些槽内附加于所述至少一个电导体分别构成至少一个冷却剂通道并且以浇铸材料填充所述槽的余下的剩余容积。

本发明也涉及一种用于以浇铸材料填充用于分别接纳用于电机的定子的电导体的至少一个槽的浇铸模具，所述浇铸模具包括芯棒，利用所述芯棒能够将浇铸材料挤入到槽中，以及所述浇铸模具包括多个成形棒或成形管，所述成形棒或成形管为了构成冷却剂通道能够导入到槽中。

最后本发明也涉及一种用于将电导体引入到用于电机的定子或转子中的装置，所述装置包括用于将电导体导入叠片组的槽中的输送元件，所述叠片组用于制造定子或转子。

背景技术：

已知在电机的定子内在运行中一方面在叠片组中并且另一方面在绕组中产生热量。出于这个原因对定子冷却，其中在现有技术中说明了冷却的最为不同的实施方式。

非常有效的冷却是如下冷却，其将冷却介质置于热源的紧邻附近中。这样例如de102014213159al说明一种用于电马达的定子冷却的布置结构，所述点马达包括定子叠片组，所述定子叠片组包括多个轴向彼此排成一列的定子叠片以及多个在定子叠片组中轴向延伸的、用于接纳所属的定子绕组的绕组槽，其中，构成在所述定子叠片之一中的径向气隙通入到所述绕组槽中的每个绕组槽内，其中，用于输送冷却液的径向气隙与设置在定子叠片组上的冷却液导管连通。

us2011/0133580al说明槽冷却的一种实施变型方案，其中，在用于出于绝缘原因而引入的槽的浇铸材料中构成冷却剂通道。在此有利的是，无须钻出附加的冷却通道或无须为此设置相应的管道。不过所述文献还公开了，所述冷却通道如何能够结合到其他的冷却剂导向部中。

技术实现要素：

本发明的任务在于提供一种用于电机的改善的槽冷却的定子。

本发明的任务在开头所述的定子中通过如下方法解决，即，所述冷却剂通道中的至少一些冷却剂通道在至少一个轴向的定子端面的区域中通过至少一个具有至少一个集流通道壁的集流通道相互流动连接。

此外所述任务利用开头所述的电机解决，其中，定子按照本发明构成。

此外本发明通过开头所述的方法解决，按照所述方法规定，所述冷却剂通道中的至少一些冷却剂通道在至少一个轴向的定子端面的区域中通过至少一个构成为具有至少一个集流通道壁的集流通道相互流动连接。

本发明也利用开头所述的浇铸模具解决，其中，设置至少一个遮盖部，其中，在所述遮盖部中设置用于构成集流通道的成形元件，所述冷却剂通道的至少个别冷却剂通道能够与所述集流通道流动连接。

此外本发明的任务也利用一种开头所述的用于将电导体引入用于电机的定子或转子中的装置解决，其中，附加地设置至少一个用于将成形棒或成形管导入到槽中的输送元件，成形棒或成形管用作用于构成冷却剂通道的占位器。

在此有利的是，通过将冷却剂在端侧分配到冷却剂通道上，能够实现用于将冷却剂输送到定子的槽中的紧凑的可能性。由此可能的是，利用对电机可供使用的结构空间，以用于提高可实现的功率。借此也能更简单地实现冷却通道到冷却系统中的结合。

通过将用于冷却剂通道的占位器已经导入在用于引入电导体的“绕线机”中，用于制造电机的定子的方法能够显著简化，因为取消附加的工作步骤。此外借此能以进行错误布置的低可能性实现槽容积到导体和用于冷却剂通道的占位器上的自动化的分配。

按照所述定子或方法的一种实施变型方案可以规定，所述至少一个集流通道壁至少部分地由聚合物制成或由至少部分地由聚合物或其前体制造，以便借此在运行中尽可能少地影响电机的磁场。此外可以借此改善冷却系统的耐腐蚀性。

按照所述定子或方法的一种优选的实施变型方案可以规定，所述聚合物由用于槽的浇铸材料制造或所述至少一个集流通道壁由用于槽的浇铸材料制造。借此可以改善在定子中使用的材料的材料兼容性，尤其是鉴于不同的热膨胀。此外可以借此改善所述方法的经济性并且因此减少定子的制造费用。

此外有利的是，按照所述定子或方法的另一种实施变型方案，所述至少一个集流通道壁和在所述槽中的浇铸材料一体式或一件式构成。可以借此改善系统完整性。尤其是可以借此更好地避免不密封性。

作为附加效果按照另一种实施变型方案，可以将所述至少一个集流通道壁作为用于定子的保护部使用，为此可以规定，所述至少一个集流通道壁完全遮盖定子端面。

按照定子的另一个实施变型方案可以规定，所述集流通道构成为环形通道，由此所述集流通道能更简单地由所述浇铸材料或聚合物或其前体制造。

按照定子的另外的实施变型方案，所述至少一个集流通道壁也可以用于，在其中浇注用于电导体和/或温度传感器的触点接通部，由此可以实现定子的制造费用的进一步减少。借助温度传感器还可以在运行中维持定子的可预先确定的温度水平，其方式为所述温度传感器结合到定子冷却的对应的调节或控制中。

优选地，在用于构成冷却剂通道的所述方法中，在引入浇铸材料之前将成形棒或成形管导入到槽中，并且附加地同样在引入浇铸材料之前将电导体引入到槽中。借此不需要用于将电导体导入到槽中的占位器。

在此按照所述方法的另一种实施变型方案，在如下装置中引入用于构成冷却剂通道的成形棒或成形管，在所述装置中，电导体也引入到槽中。如先前已经说明的那样，借此可以节省附加的工作站，由此能够简化方法流程。

按照对此的另一种实施变型方案可以规定，将成形棒或成形管在电导体之后或与电导体同时引入到槽中。借此可能的是，通过引入成形棒或成形管，电导体在槽之内还轻微地移动，从而随着成形棒或成形管的引入同时也可以进行电导体在槽中的定位。

附图说明

用于更好地理解本发明，借助以下附图对本发明详细解释。

在简化的示意图中示出：

图1示出定子沿轴向方向的视图；

图2示出定子在用于接纳电导体的槽的区域中的局部；

图3示出定子在用于接纳电导体的槽的区域中的一种实施变型方案中的局部；

图4剖切地示出定子的侧视图；

图5示出定子的一种实施变型方案的正视图；

图6示出浇铸模具的一种实施变型方案的部分剖视面。

具体实施方式

首先要说明，在不同描述的实施形式中相同的部件配设有相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容可以按意义转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件上。在说明书中所选择的位置说明，例如上、下、侧面等涉及直接描述的以及所示的附图并且这些位置说明在位置改变时按意义转用到新的位置上。

在图1中示出用于电机的定子1的正视图。所述电机尤其是是马达或发电机。

原则上这样的电机以及为此使用的定子由现有技术已知，从而对此的其他的细节参阅有关的现有技术。在这里出于完整性原因只提到这么多内容，即，电机优选也包括转子，所述转子在构成与定子1的气隙的情况下设置在电机中。所述转子例如可以在轴上不可相对转动地设置。通过在运行中构成为电动机的电机，基于产生的磁场使转子置于旋转运动中。但定子1原则上也能在没有转子的情况下用于产生旋转场。

转子本身可以按照现有技术构成。

定子1包括一定数量的沿轴向方向2(图4)相继地设置的叠片元件3(尤其是电工钢片)，所述叠片元件相互连接成一个叠片组，如其本身已知的那样。在这些叠片元件3中，沿径向方向4构成向内敞开的槽5。槽5的准确的数量在此按照电机的希望的尺寸或功率。

槽5可以具有最不同的横截面形状(沿轴向方向2的方向看)，如其在图1中借助在左下象限中示出的槽5所表示的那样。槽5例如可以具有圆的、椭圆形的、长方形的、正方形的、梯形的等横截面形状。

然而要指出，定子1的槽5优选全部具有相同的横截面形状，虽然具有至少两种不同的横截面形状的混合变型也是可能的。

槽5在径向内部的端部区域中敞开地构成。优选地，该区域最窄地实施，从而槽5亦即沿径向方向4向外变得较宽(分别在横截面中沿径向方向4看)。

槽5用于分别对于一个槽5接纳至少一个电导体6。所述电导体6形成定子绕组。所述定子绕组在图1中仅在一个槽5中表示。

电导体6可以由金属丝制造。所述金属丝例如可以实施为圆形线(图l)或扁平金属丝(图2)。同样，定子绕组6优选可以实施为所谓的发卡绕组(hairpin)或i-pin。

每个槽5可以设置一个或多个电导体6，如这借助四个电导体6示例性地在图1中或六个电导体6示例性地在图2和3中表示的。电导体6的具体示出的数量当然不应限制性地理解。此外电导体6在槽5之内在图中具体示出的位置及其定向也不应限制性地理解。

附加于电导体6，在所述槽5中的至少一些槽内、优选在全部的槽5内分别设置至少一个冷却剂通道7。这些冷却剂通道7用于接纳冷却流体、尤其是冷却液，所述冷却流体为了冷却定子1而流经这些冷却剂通道7。

在需要时也可以将多个冷却剂通道7设置在所述槽5中的至少个别槽内，例如两个或三个冷却剂通道，所述冷却剂通道必要时也沿不同的方向由冷却流体流经。

如在图中示出的冷却剂通道7的准确的位置不应限制地理解。示出的横截面形状同样不应限制地理解。冷却剂通道可以圆形、椭圆形、长方形、正方形等地实施(分别在横截面中沿径向方向4看)。

优选地，所述至少一个冷却剂通道6在槽5内连接到槽5的径向内部的始端上(尤其是沿径向方向4向外并且连接到槽5的收缩的区域上)地设置或构成，如在图2中示出的那样；或者在槽5内并且(直接)连接到径向外部的槽底上地设置或构成，如在图3中示出的那样。

优选地，定子1以全浇铸方法制造，如接着对其更详细地解释的那样。在此在槽5内在各电导体6之间的空间以浇铸材料8填充，如借助在图2或图3中的槽5的区域中的定子1的局部示出的那样。所述浇铸材料可以依照现有技术、例如是热固塑料的浇铸树脂。对于这样的浇铸树脂的示例是聚酯树脂、环氧树脂等。

现在规定，所述冷却剂通道7中的至少一些冷却剂通道、优选全部的冷却剂通道7在至少一个轴向的定子端面9的区域中通过至少一个具有至少一个集流通道壁11的集流通道10相互连接，如由图3可看出的那样。

所述至少一个集流通道10用于将冷却流体输送至冷却剂通道7。由于冷却流体经由集流通道10分布到冷却剂通道7上，所述集流通道也可以称为分配通道。

尽管原则上可能的是，来自冷却剂通道7的冷却流体在定子1的沿轴向方向2对置于所述至少一个集流通道10的端部上单独地对于每个冷却剂通道7抽出，优选如下实施方式，其中也在该另一个端部区域上设置包括至少一个集流通道壁11的集流通道10，在所述集流通道中，冷却流体为了进一步运走例如至冷却系统的热交换器而被收集，如在图3中示出的那样。

至少个别、尤其是全部的冷却剂通道7从在定子1的端侧上的集流通道10穿过在叠片元件3中的沿轴向方向2的槽5延伸并且通入到定子1的所述另一个端侧上的第二集流通道10中。冷却剂通道7在此优选仅通过槽填充物、亦即尤其是浇铸材料8形成，即不为此设置单独的管道或软管导管。因此冷却剂通道的侧壁由槽填充物、尤其是浇铸材料8形成。

虽然不优选，但原则上可能的是，冷却剂通道7通过在填充槽5之前导入到所述槽中的分开的管道或软管导管形成。

在定子1的上述实施变型方案中，冷却流体从定子1的一个端侧流动至另一个端侧并且然后在该端侧上离开定子1。亦即冷却流体至定子1的输送和从定子1的导出在定子1的不同侧上进行。然而也存在如下可能性，即，冷却流体在定子1的一个端侧上换向并且再次穿过定子1沿相反的方向流动。亦即冷却流体的输送和导出也可以在定子1的一个端侧上进行。对于该情况，在定子1的所述两个端侧上，分别仅冷却剂通道7中的一些冷却剂通道、尤其是分别总数量的一半冷却剂通道与用于输送或导出冷却流体的相应的集流通道10连接。用于将冷却流体输送至冷却剂通道7的集流通道10和用于将冷却流体从冷却剂通道7导出的集流通道10设置在定子1的一个端侧上。另一个集流通道10可以处于定子1的第二端侧上。然而也存在如下可能性，即，冷却剂通道7在定子1的该第二端侧上具有换向、亦即例如u形地构成。

尽管所述一个集流通道10或所述多个集流通道10由也浇注槽5的浇铸材料8的制造是定子1的优选的实施变型方案，可以用于其制造一般地使用聚合物或其前体。此外也可能的是，用于填充槽5使用聚合物或其前体、尤其是必要时用于制造所述至少一个集流通道10使用的聚合物。在使用用于聚合物的前体的情况中，所述聚合物可以在填充槽5之后聚合。而浇铸材料8通常横向交联。

聚合物在本发明的意义中理解为由相互连接的单体组成的、有机的、合成的或天然的高分子的材料。

集流通道侧壁11优选高达100％由聚合物或浇铸材料8制成。然而也存在如下可能性，即，将添加剂、例如陶瓷长丝或金属长丝添加给聚合物或浇铸材料8，以便借此实现集流通道侧壁11的加固。同样可以将其他的加固元件、例如栅格形的或棒形的加固元件嵌入到集流通道侧壁11中。

集流通道10或集流通道壁11可以作为分开的构件制造并且此后与冷却剂通道7连接。然而优选所述至少一个集流通道10、即所述至少一个集流通道壁11与冷却剂通道7、即与槽5的浇铸材料8一件式地构成。

所述至少一个集流通道壁11或所述多个集流通道壁11可以只遮盖(一个或多个)定子端面9的部分区域，从而亦即定子1的叠片组的端部叠片在沿轴向方向2的方向的观察时仍部分地可见。然而按照定子1的一种实施变型方案优选规定，所述至少一个集流通道壁11完全遮盖定子端面9，如在图5中示出的那样。出于概观原因，在图5中放弃对槽5的示出。然而以虚线可看出集流通道10和冷却剂通道7的端部。

图5也还示出定子1的另一种优选的实施变型方案，其中所述至少一个集流通道10实施为环形通道。但原则上所述集流通道10也可以具有其他合适的形状。

关于集流通道10的横截面形状(沿定子1的周向12的方向看)、亦即在所述至少一个集流通道壁11之间的敞开的横截面中，所述集流通道可以圆形、椭圆形、正方形、长方形等地实施。

按照定子1的其他的实施变型方案可以规定，至少另一个构件嵌入到所述至少一个集流通道壁11内。用于电导体6的触点接通部和/或至少一个温度传感器14例如可以浇注到所述至少一个集流通道壁11内。触点接通部13和温度传感器14在图5中仅虚线表示地示出。

如先前说明的，按照用于制造用于电机的定子1的方法优选规定，在所述槽5中的至少多个槽内，为了接纳电导体6，冷却剂通道7通过以浇铸材料8来浇注槽5而构成，并且所述冷却剂通道7中的至少一些冷却剂通道在至少一个所述轴向的定子端面9的区域中通过所述至少一个集流通道10相互流动连接。为了制造集流通道壁11，可以使用聚合物或其前体或尤其是用于填充槽5的浇铸材料8。

槽5的浇注优选以全浇铸方法进行。在此，如在图6中示出的那样，配设有电导体6(图2和3)的叠片组放入到浇铸模具15中。浇铸材料8、亦即尤其是合成树脂主要浇注到定子中心16中并且此后通过将芯棒17导入到定子中心16中而挤入到槽5中(图1)。为了在此无气孔地填充槽5，优选使用低粘度的、去气的浇铸材料8。附加或代替于此地，所述方法可以用于进一步减少气套而也在真空下实施，为此浇铸模具15可以放到用于抽真空的相应装置中。

为了在以浇铸材料8填充槽5的同时可以制造冷却剂通道7(图2)，将成形棒18或成形管或相应成形的芯(一般也可称为占位器)推入槽5中，所述芯在以浇铸材料8填充槽5之后再次被去除，一旦浇铸材料8具有对此必需的强度的话。成形棒18或成形管或芯例如可以由聚四氟乙烯制成或具有这样的涂层。

如已经说明的，所述至少一个集流通道壁11和借此集流通道10可以分开地制造并且与冷却剂通道7连接、例如粘接。

然而在用于制造定子1的方法的优选的实施变型方案中，所述至少一个集流通道壁11与冷却剂通道7一起制造、亦即与此一件式地制造。浇铸模具为此可以具有遮盖部19，在所述遮盖部中，设置或构成至少一个成形元件20，所述成形元件用于构成所述至少一个集流通道10和所述至少一个集流通道壁11。

当在定子1的两个定子端面9上应该分别构成至少一个集流通道10时，浇铸模具15可以具有另一个这样的遮盖部19。所述遮盖部也可以通过浇铸元件15的底部形成。

一般地，所述槽5也可以以另一种方法以浇铸材料8填充，例如借助热浸入或滴下。然而优选全浇铸方法。

所述一个集流通道10或所述多个集流通道10优选构成为封闭的通道。但也存在如下可能性，即，所述集流通道例如以半壳的形式制造并且此后与另一个半壳封闭。

此外所述一个集流通道10或所述多个集流通道10优选分别具有至少一个接头21(图4、图5)，以用于将冷却流体输送到所述一个集流通道10或所述多个集流通道10中或从其中导出，所述多个集流通道可以放置在不同的位置上，如借助两个示例在图中示出的那样。

优选规定，为了构成冷却剂通道7，在将浇铸材料引入到槽5之前，将成形棒18或成形管导入到槽5中，并且附加地在将浇铸材料引入到槽5之前将电导体6引入到槽5中。

按照本发明的一种必要时本身独立的实施变型方案可以为此规定，在如下装置中引入用于构成冷却剂通道7的成形棒18或成形管，在所述装置中，电导体6也引入到槽5中。该装置例如可以是已知的、然而适应于引入成形管的绕线机。如果代替绕组使用pin作为电导体6，则该装置可以是相应的机器，如其用于将pin导入到定子叠片中使用的那样。

特别是在使用用于pin或成形棒技术(有时也称为插入式绕组)的绕组自动装置时，将电导体6与用于冷却剂通道或相应的冷却管的占位器共同引入的方式是有利的。

用于将电导体6引入到用于电机的定子或转子中的装置可以本身常规地实施，并且与此相应地具有用于将电导体6导入到叠片组的槽5中的输送元件，所述叠片组用于制造定子或转子。此外所述装置偏离于由现有技术已知的装置而附加地具有至少一个输送元件，所述输送元件用于将成形棒18或成形管导入到槽5中作为用于构成冷却剂通道7的占位器。当在此使用仅一个输送元件时，所有槽5可以同时配备有占位器。所述输送元件可以为此具有等于槽5数量的指状部，成形棒18或成形管设置在所述指状部上。指状部彼此间的相对位置在此取决于槽5在叠片组中的位置。

但备选地也可能的是，将成形管或成形棒18单独或成组地导入到槽5中，以此也存在与此相应而更大的数量的输送元件。所述组在此分别只具有成形管或成形棒18的总数的一小部分，其中，所有的组的总和得出的成形管或成形棒18总数。

原则上可以规定，电导体6在成形棒18或成形管设置在槽5中之后导入到所述槽中。但按照一种优选的实施变型方案可以规定，成形棒18或成形管在电导体6之后或与电导体6同时引入到槽5中。在此各个槽5可以依次以电导体6和成形棒18或成形管来填充或分开地同时成组地填充或同时填充全部的槽5。

所述方法的实施变型方案可以本身构成单独的发明，从而其也可以在没有先前所述的集流通道10的情况下实施，根据所述实施变型方案，在如下装置中引入成形棒18或成形管，电导体6也在所述装置中引入到槽5中。因此本发明也包括一种用于制造用于电机的定子1的方法，在所述方法中，构成多个用于分别接纳至少一个电导体6的槽5，其中，在所述槽5中的至少一些槽内，附加于所述至少一个电导体6分别构成至少一个冷却剂通道7，并且以浇铸材料8填充所述槽5的余下的剩余容积，其中，在如下装置中引入用于构成冷却剂通道7的成形棒18或成形管，电导体6也在所述装置中引入到槽5中。所述冷却剂通道7中的至少一些冷却剂通道在至少一个轴向的定子端面9的区域中通过构成为具有至少一个集流通道壁11的至少一个集流通道10相互连接的实施变型方案为此形成所述方法的优选的但不强制的实施变型方案。与此对应地，其他的上述实施变型方案也同样可使用于该必要时独立的发明，据此所述至少一个集流通道10是可选的。为了避免重复因此参阅前述的实施方式。

各实施例示出可能的实施变型方案，其中在这里要指出，各个实施变型方案彼此的组合也是可能的。

出于清楚性最后要指出，为了更好地理解定子1的构造，所述定子不强制按比例示出。

附图标记列表

1定子

2轴向方向

3叠片元件

4径向方向

5槽

6导体

7冷却剂通道

8浇铸材料

9定子端面

10集流通道

11集流通道壁

12周向

13触点接通部

14温度传感器

15浇铸模具

16定子中心

17芯棒

18成形棒

19遮盖部

20成形元件

21接头