电机的定子组件和用于驱动机动车的电机的制作方法

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电机的定子组件以及一种用于驱动机动车的电机。


背景技术：

2.在运行电机时，需要支持旋转的转子作用在定子上的反作用转矩。为此目的，承载定子绕组的叠片组通常通过过盈配合或压配合直接固定在机器的壳体上。本发明涉及一种电机，在该电机中叠片组固定在单独的定子载体上，并且其中，定子及其定子载体接入机器壳体中并固定在此处。这种组件例如在专利文献de 10 2015 221 777 a1中被示出和描述。在该专利文献中多件式的定子载体和壳体之间的连接是螺旋连接，其中，在螺栓上作用有拉力以及吸收前述反作用力矩的横向力。因此，这种组件需要螺栓的特殊尺寸。此外，在轴向一侧支撑反作用力矩会导致定子叠片组的扭转，这在专利文献de 10 2015 221777a1的对象中应当通过轴向伸展的稳定杆来避免。
3.在作为车辆驱动件的电机中，对于定子的固定有特别高的要求，因为即使在大约-40℃至+140℃的整个运行范围内的温度变化作用下，也必须确保可靠的转矩支持。由于使用具有不同热膨胀性能的不同材料以及定子组件的元件的由此引起的长度变化和直径变化，因此在结构上难以实现接合区域的优化设计。此外，也如在专利文献de 102015 221 777a1中原则上所示的，在定子载体和壳体之间还可能存在流体冷却套以及为接合连接附加地构造的密封组件。在这种情况下，温度变化也可能由于封闭的空气体积导致压力变化以及由此诱发的构件应力并且还可能导致泄漏。更进一步，先前已知的技术方案在噪声-振动与声振粗糙度行为(简称nvh)方面，即不希望地出现的构件和机组互相振动的现象以及相关的干扰噪声，也可能是不利的。


技术实现要素：

4.本发明的目的是改进开头所述类型的电机的定子组件并且克服前述缺点。
5.上述目的通过具有在权利要求1中给出的特征的定子组件以及更进一步通过根据专利权利要求8的用于驱动机动车的电机来实现。
6.在下面的描述和附图中可以找到本发明的有利设计方案和改进方案。
7.因此，提出了一种电机的定子组件，该定子组件包括具有径向内接合面和径向外接合面的基本上呈圆柱状的定子载体，其中，在内接合面上布置有叠片组，并且其中，定子载体以外接合面通过电机的壳体的内接合面容纳。
8.根据本发明，首先规定，定子载体和壳体之间的连接以过盈配合进行。然而，在这方面已经发现，当设置通常的过盈配合，即周缘闭合的过盈配合时，由于零件的不可避免的制造公差和装配公差，可能局部地出现不希望的高的机械应力。如果接合副中的至少一个不关于共同的中轴线和接合轴线旋转对称，则情况尤其如此。如果这些公差以不利的方式关联，则可能会在与相邻构件的相互定向方面产生失配，这需要对接合连接部进行后处理
或导致已经生产的结构组件无法使用。
9.发明人已经认识到，对于定子载体和壳体的常规压配合，关于中轴线在周向方向上不存在机械应力的对称分布。相反，由于被接合的构件的由设计引起的对称偏差，在不同的径向方向上出现机械应力峰值。
10.根据本发明进一步规定，定子载体和壳体的彼此共同作用的接合面之一在周向方向上被中断。
11.由于由此产生的连接副在周向方向上被中断的过盈配合，可以避免接合副在关键位置处的过大应力和可能由此产生的变形。这样的位置可以是分段的环形凸缘形式的定子载体的紧固区域或用于与机器壳体拧紧的各个的螺旋接片的紧固区域。
12.结果是，此外与此相关的不利影响，例如与相邻构件的失配或定向错误或泄漏问题被减少或完全消除。可以取消对由接合副组成的单元或与之共同作用的元件的后处理。同时，通过接合面的不连续为位于接合面和密封组件之间的空气体积提供了压力平衡通道。由此，当温度因体积变化而变化时，不会产生额外的机械应力。
13.用于将定子轴向地固定在定子载体和机器壳体之间而使用的螺栓或其他的轴向紧固件至少基本上不受任何横向力并且由此可以主要对其拉伸负荷优化。出现的反作用力矩由在定子载体和壳体之间的设置的过盈配合支持，即至少基本上不涉及轴向的连接件。以此方式，反作用力矩可以沿定子的延伸部轴向地分布，从而可以由此避免叠片组的扭转。
14.通过所提出的过盈配合，固定有叠片组的定子载体更牢固地与机器壳体相联接，使得这些零件的相互振动至少受到极大限制和抑制，并且因此nvh性能也得到明显改善。
15.总的来说，通过所描述的对所提出的目的的技术方案，可以实现定子的运行更加可靠的固定和转矩支撑，而没有开头所解释的不利影响。该技术方案还允许更大的公差范围来接合连接副。
16.根据一种有利的实施方式，定子载体可以具有彼此轴向间隔开的两个外接合面，该外接合面具有比定子载体的轴向地位于这两个接合面之间的周向区域更大的外直径，并且其中，定子的这些接合面中的至少一个在周向方向上被中断。两个接合面也可以都构造成被中断。轴向分隔或形成轴向分离的接合面有助于进一步减小应力。轴向间隔开的两个接合面可以分别设置在定子载体的不同的轴向端部区域并且以此基本上尽可能远地彼此分开。
17.另一个优点是，对定子组件可以在存在于定子载体和壳体的接合面之间的周向区域上轴向地形成流体冷却套。此外，为了在定子载体和壳体之间形成零件的流体密封的连接，构造有周向方向上闭合的密封组件，该密封组件分别与定子载体的接合面之一相邻。通过被中断地构造至少一个或两个接合面，在密封组件上使用的密封元件、例如o形环在周向方向上大致均匀地被加载和变形。
18.如果在周向方向上在相互的接合区域中出现多个应力临界位置或应力临界方向，则可能有利的是，将定子载体和壳体的彼此共同作用的接合面之一在周向方向上与这些位置或方向对应地构造成多次被中断，由此出现至少两个接合面部段。这种接合面部段例如可以实施为定子载体的铸坯中的局部直径突变部。
19.为了使出现的机械应力在空间上均质化，可能有用的是，定子载体的轴向彼此间隔开的两个接合面的接合面部段在周向方向上彼此错开地布置和/或以不同的周向延伸来
构造。
20.在定子组件中，特别是用于车辆驱动件的定子组件，壳体可以有利地由铁铸造材料制成并且定子载体可以由铝铸造材料制成。
21.同样地，在这里提出的定子组件中，定子载体的内接合面与叠片组的连接可以以过盈配合进行。因此，定子载体既以其径向内接合面也以其径向外接合面通过过盈配合与径向邻接的元件相连接。
22.根据本发明的另一方面，提出了一种用于驱动机动车的电机，该电机包括前述的定子组件和能相对于其旋转地得到支承的转子。
附图说明
23.下面通过在附图中示出的实施例来示例性地解释本发明。
24.在此示出：
25.图1示出了具有转子和定子组件的电机的示意图；
26.图2示出了图1的定子组件的定子载体的立体图；
27.图3示出了图2的定子载体的侧视图。
具体实施方式
28.图1示出了用于驱动机动车的电机10，该电机具有固定在机器壳体12上的定子14以及布置在其径向内部并且可围绕轴线a旋转地支承的转子16。电机10可以作为混合动力车辆中与内燃机相互作用的驱动机组或者替代地独自地或与其他电机一起用作电动车辆中的驱动机组。电机10的其他结构型式和工作原理对于以下解释不重要。机器10例如可以作为永磁同步机器或异步机器运行。
29.定子14包括由铝铸造材料制成的基本上呈圆柱状的定子载体18，在该定子载体上在端侧的端部区段20处构造有两个凸缘状且径向向外指向的紧固区域22，此处为紧固接片的形式，该紧固区域具有通口22a以建立与壳体12的螺旋连接24。如图1中可见，在定子载体18处设置有径向内接合面60，在该内接合面60处以已知的方式通过过盈配合布置具有定子绕组28的叠片组26。此外，在定子载体18处形成径向外接合面70，该外接合面由电机10的壳体12的内接合面50容纳并且与该内接合面同样地形成过盈配合。定子14与壳体12共同形成在此处解释的实施例中可以由铁铸造材料制成的定子组件30。
30.进一步查看图1，为了冷却电机10，沿径向在定子载体18和壳体12之间设有带有冷却通道34的流体冷却套32，由此特别地可以将损耗热量从叠片组26中导出。为了形成冷却通道34，定子载体18的外接合面70被中断并且因此以接合面710、720两件式地形成。换言之，接合面710、720轴向地封闭冷却通道34并且至少部分地比该冷却通道具有更大的外直径。在冷却通道34内设有在周向方向上伸展的腹板或流体引导肋36，该腹板或流体引导肋应当优化在那里流动的冷却剂的流动。沿轴向在冷却通道34的两侧形成在周向方向上封闭的密封组件38、40，以便流体密封式地连接定子承载18和壳体12。密封组件38、40在定子14相对于壳体12的轴向接合方向f上分别位于所述接合面710、720之前并且分别包括在定子载体18上的环形槽38a、40a和置入其中的环形密封件38b、40b，该环形密封件与壳体12的内接合面50共同作用。应当注意，接合面710、720和密封组件38、40的构造在图1中仅示意性地
示出。图2和图3显示了这些特征部的更具体的构造。
31.由于在中轴线a处对置构造的紧固区域22，定子载体18基本上是非旋转对称的。由此以及也由于制造公差和装配公差，特别是在定子载体18和壳体12彼此连接的区域中可能局部地出现不希望的高的机械应力。作为一种补救，彼此共同作用的接合面710、720；50中的至少一个构造成沿周向方向通过定子载体18和壳体12中断。通过由此产生的连接副在周向方向上被中断的过盈配合，避免了在关键位置处过大的应力和可能由此产生的变形。
32.如在图2中看到的，彼此轴向间隔开的两个接合面710、720在周向方向上是多重中断的并且分别具有多个接合面部段710a、720a以及位于这些接合面部段之间的凹部710b、720b。凹部710b、720b在此通过定子载体18的铸坯件中的局部直径突变部实现。为了使出现的机械应力在空间上均质化，两个接合面710、720的接合面部段710a、720b在周向方向上彼此错开并且同样具有不同的周向延伸。
33.存在于定子载体18的内接合面60和叠片组26之间的过盈配合由于相对于两个固定区域22的较远空间位置而在机械应力方面相对而言并不重要。内接合面60因此是周向闭合的，其中，为了吸收可能出现的机械应力，叠片组26的与此共同作用的外接合面80可以可选地具有相应的凹处。因此，定子载体18既以其径向内接合面60也以其径向外接合面70通过过盈配合与径向相邻的元件12、26不可相对旋转地连接。
34.附图标记
35.10 电机
36.12 壳体
37.14 定子
38.16 转子
39.18 定子载体
40.20 端部区段
41.22 紧固区域
42.22a 通口
43.24 螺旋连接
44.26 叠片组
45.28 定子绕组
46.30 定子组件
47.32 流体冷却套
48.34 冷却通道
49.36 流体引导肋
50.38 密封组件
51.38a 环形槽
52.38b 环形密封件
53.40 密封组件
54.40a 环形槽
55.40b 环形密封件
56.50 内接合面
57.60 内接合面
58.70 外接合面
59.710 接合面
60.710a 接合面部段
61.710b 凹部
62.720 接合面
63.720a 接合面部段
64.720b 凹部
65.80 外接合面
66.a 轴线
67.f 接合方向。