定子的制作方法

本发明涉及一种用于电机的定子，所述定子包括定子体部，所述定子体部具有多个在环周上分布地设置的定子齿和在定子齿之间形成的、在轴向方向上延伸穿过定子体部的定子槽，其中在定子槽中设置有定子绕组，其中定子体部具有外侧向表面，所述外侧向表面至少部段地在重力方向上在外侧向表面上方由引导冷却流体的喷淋装置覆盖。

背景技术：

1、在机动车中，越来越多地使用电动机以用于驱动，以便实现相对于需要石油燃料的内燃机的替选方案。为了改进电驱动器的日常适用性并且此外可以为使用者提供习惯的驾驶舒适性，已经进行了明显的努力。

2、对电驱动器的详细描述在erik schneider,frank fickl,bernd cebulski和jensliebold的在期刊atz第113年度，2011年5月第360至365页的标题为“hochintegrativ undflexibel elektrische antriebseinheit für e-fahrzeuge”的文章中得出。在所述文章中，描述用于车辆的车桥的驱动单元，所述驱动单元包括电动机，所述电动机相对于锥齿轮差速器同心地和同轴地设置，其中在电动机和锥齿轮差速器之间的功率路径中设置有可切换的2挡行星齿轮组，所述2挡行星齿轮组同样相对于电动机或锥齿轮差速器或正齿轮差速器同轴地定位。驱动单元非常紧凑地构造并且由于可切换的2挡行星齿轮组而允许在爬坡能力、加速和能量消耗之间的良好的折衷。这种驱动单元也称为电车桥或可电运行的动力总成。

3、除了纯电运行的动力总成之外，混合动力总成也是已知的。混合动力车的这种动力总成通常包括由内燃机和电动机构成的组合，并且——例如在人口密集地区——恰好在长途行驶时在同时足够的有效行程和可用性的情况下实现纯电运行方式。此外存在如下可行性：在特定的运行情形中同时通过内燃机和电动机驱动。

4、在开发设置用于电车桥或混合动力模块的电机时，存在提高其功率密度的持续需求，使得对电机的对此所需的冷却越来越重要。由于所需的冷却功率，在大多数构思中采用液压液体、例如冷却油，以用于将热量从电机的热加载区域运走。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于电机的定子，所述定子具有改进的基于冷却流体的冷却。

2、所述目的通过一种用于电机的定子来实现，所述定子包括定子体部，所述定子体部具有多个在环周上分布地设置的定子齿和在定子齿之间形成的、在轴向方向上延伸穿过定子体部的定子槽，其中在定子槽中设置有定子绕组，其中定子体部具有外侧向表面，所述外侧向表面至少部段地在重力方向上在外侧向表面上方由引导冷却流体的喷淋装置覆盖，其中喷淋装置具有以有间隙的方式贴靠在外侧向表面处的柱环段形的第一壳元件，所述第一壳元件具有多个用于冷却流体的流出开口，使得冷却流体可以在重力方向上从流出开口施加到定子体部的外侧向表面上，并且喷淋装置还具有在重力方向上在第一壳元件上方并且与第一壳元件连接的第二壳元件，使得在第一壳元件与第二壳元件之间限定引导覆盖流出开口的冷却流体的空间。

3、由此实现如下优点：实现定子体部的侧向表面的面式冷却，这尤其在具有相对大的轴向延伸的定子中是有利的。在此，定子体部的侧向表面的这种面式冷却例如可以通过第一壳元件与定子体部的侧向表面之间的间隙来设定。

4、此外，通过喷淋装置的两件式，所述喷淋装置可以特别简单地制造和安装。因此，喷淋装置例如也允许在与定子体部安装之前对喷淋装置进行密封性检查，使得可以在批量生产时简单地发现可能的不密封性。

5、两件式的喷淋装置的安装可以以特别简单的方式进行，例如其方式为，将已经预安装的喷淋装置从上方推到定子体部上并且随后将喷淋装置连同定子组件安装在马达壳体中。

6、因此，本发明可以有助于降低成本，例如也通过省去对两个壳元件的旋拧以及从中产生的对安装过程的优化来降低成本，以及通过有效的定子背部冷却来改进电机的效率。此外，通过具有在壳元件之间相对少的分接缝和在安装喷淋装置之前的密封性检查的设计方案可以避免泄漏的风险。

7、根据本发明的定子优选地构成用于在径向磁通机中使用。用于径向磁通机的定子通常柱形地构造并且通常由彼此电绝缘的和分层地构造的且叠装成叠片组的电工钢片构成。在环周上分布地，在电工钢片中制出基本上平行于转子轴伸展地设置的槽，所述槽容纳定子绕组或定子绕组的部件。

8、定子绕组装入到根据本发明的定子的定子槽中。定子绕组是导电的导体，其长度延伸明显大于其直径。定子绕组原则上可以具有任何任意的横截面形状。矩形的横截面形状是优选的，因为借助所述矩形的横截面形状可以实现高的封装密度从而功率密度。更特别优选地，定子绕组由铜形成。优选地，定子绕组具有绝缘部。为了使定子绕组绝缘，例如云母纸可以以带的形式围绕一个或多个定子绕组缠绕，所述云母纸出于机械原因可以通过玻璃织物载体加强，所述定子绕组借助于硬化的树脂浸渍。原则上也可行的是，使用没有云母纸的可硬化的漆层，以便使定子绕组绝缘。

9、此外，根据本发明的定子具有定子体部。定子体部可以一件式地或多件式地，尤其分段式地构成。一件式的定子体部的特征在于，整个定子体部在环周上观察一件式地构成。定子体部在此通常由多个堆叠的层压电工钢片形成，其中电工钢片中的每个电工钢片闭合地构成圆环。分段式构造的定子体部的特征在于，所述定子体部由各个定子区段部分构造。定子体部在此可以由各个定子齿或定子齿组构造，其中每个单个的定子齿或每个单个的定子齿组可以由多个堆叠的层压电工钢片形成，其中电工钢片中的每个电工钢片构成为定子区段钢片部件。

10、定子体部优选地由一个或多个定子叠片组形成。定子叠片组理解为多个通常由电工钢片制造的层压的单个叠片或定子叠片，其上下相叠地层压成和叠装成堆叠，即所谓的定子叠片组。然后，单个钢片可以通过粘接、焊接或螺栓连接一起保持在叠片组中。

11、定子的定子齿优选地构成在定子体部中。定子体部的组成部分称为定子齿，所述组成部分构成为定子体部的在环周上间隔开的、齿状地径向向内(内转子)指向的部分，并且在其自由端部与转子体部之间形成有用于磁场的气隙。存在于转子与定子之间的间隙称为气隙。在径向磁通机中，这是基本上圆环形的间隙，所述间隙具有对应于转子体部与定子体部之间的间距的径向宽度。

12、定子尤其设置用于在机动车的动力总成内的电机中使用。电机尤其设置用于在混合动力或全电驱动的机动车的动力总成内使用。

13、尤其地，电机的尺寸确定成，使得可以实现大于50km/h，优选地大于80km/h以及尤其大于100km/h的车速。特别优选地，电机具有大于30kw，优选地大于50kw以及尤其大于70kw的功率。此外优选的是，电机提供大于5000u/min，特别优选地大于10000u/min，更特别优选地大于12500u/min的转速。

14、定子可以容纳在电机的马达壳体中。马达壳体尤其可以由金属材料形成。有利地，马达壳体可以由金属铸造材料成形，例如铝铸件、铝压铸件、灰铸铁或钢铸件成形。原则上也可设想，马达壳体完全或部分地由塑料构成。

15、根据本发明的定子的喷淋装置在电机运行时由冷却流体穿流。冷却流体在电机中具有如下功能：将热量尽可能高效地从电机的加热区域引走并且避免所述区域的不期望的过热。除了所述主目的之外，冷却流体尤其也可以为电机的冷却系统的可运动的部件和金属表面提供润滑和腐蚀保护。此外，其尤其也可以将(例如由于磨损引起的)污物、水和空气引走。液压流体优选地是液体。冷却流体尤其可以是油。然而，原则上也可设想，使用水性的液压流体，例如也可以使用乳剂。

16、根据本发明的一个有利的设计方案可以提出，第二壳元件具有用于输送冷却流体的液压管路所用的接口，使得喷淋装置可以连接到电机的液压回路上，其中优选地，在接口中和/或接口处还构成有挡板以用于减小流动横截面。所述实施方案的另一优点在于，在壳元件中的一个壳元件中可以实现喷淋装置到冷却流体回路上的连接，由此，例如结合密封环可以在所有公差下确保直至挡板的液密的主油回路。借此，所述连接也适合于盲安装。

17、根据本发明的另一优选的改进方案也可以提出，第一壳元件在轴向方向上至少单侧地伸出于定子体部，并且在沿轴向方向伸出于定子体部的部段中具有流出开口，借助于所述流出开口，可以用冷却流体加载定子绕组的在重力方向上处于流出开口下方的绕组头部。由此，尤其除了冷却定子体部的侧向表面之外，也可以提供对承受强的热负荷的绕组头部的有效冷却，这明显地改进整个定子的冷却效率。在所述上下文中特别优选的是，定子的两个绕组头部可以分别通过在轴向方向上伸出于定子体部的部段用冷却流体来加载。

18、此外，根据本发明的一个同样有利的设计方案可以提出，第一壳元件和第二壳元件借助于形状配合的连接，尤其卡扣连接，彼此连接，这已经证实为是特别安装友好的和安装可靠的。

19、根据本发明的另一特别优选的实施方式可以提出，第一壳元件和/或第二壳元件借助于塑料注塑成型方法来制造，这从制造技术的角度来看是特别有利的，以便也可以更成本有利地制造喷淋装置的相对复杂的结构设计。此外，由塑料制成的喷淋装置可以有助于定子的轻质结构。当然也可行的是，借助于增材制造方法，例如3d打印来制造壳元件。

20、此外，本发明也可以如下改进：第二壳元件在沿径向方向延伸的部段处具有至少一个流出开口，借助于所述流出开口，可以用冷却流体加载与绕组头部连接的汇流排，由此同样可以进一步优化电机的冷却。

21、在本发明的一个同样优选的设计变型方案中也可以提出，定子体部具有至少两个轴向伸展穿过定子体部的紧固开口，并且第一壳元件在其沿环周方向远端的端部处分别具有与紧固开口对准的贯通开口，其中紧固开口和贯通开口分别由销状的紧固机构穿过，并且借助于所述紧固机构，第一壳元件可以固定在定子体部上并且定子体部可以固定在马达壳体中。

22、由此可以实现，喷淋装置可以相对于所述定子体部固定，而不必为此在定子体部处构成其它结构措施，其方式为，为此使用在定子体部中通常已经存在的紧固开口。

23、也可以有利的是，如下改进本发明：流出开口沿着轴向伸展的直线设置，这有利于在定子体部的轴向延伸上的尽可能均匀的冷却。在所述上下文中还优选的是，流出开口处于壳元件的在重力方向上观察最高的部段处。

24、根据本发明主题的另一优选的设计方案可以提出，在第一壳元件的在轴向方向上伸出于定子体部的部段中，在沿径向方向延伸的部段处设置有流出开口，借助于所述流出开口可以用冷却流体加载与绕组头部连接的汇流排，这同样有助于电机的改进的冷却。

25、最后，本发明也可以以有利的方式如下实施：第二壳元件具有两个平行伸展的、弧段形的通道部段，所述通道部段通过至少一个轴向伸展的通道部段液压地彼此连接。由此产生的优点尤其是，经由平行伸展的弧段形的通道部段，定子的两个绕组头部可以用冷却流体来加载，而轴向伸展的通道部段确保定子体部的外侧向表面的冷却，其方式为用冷却流体加载侧向表面。