电动机的制作方法

本发明涉及一种在定子侧具有棒绕组的电动机。

背景技术：

1、电动机可以在定子侧具有棒绕组。在此，定子(stator)具有一系列棒代替绕制的线导体作为场导体。与传统的绕组相比，棒具有小的电感。因此，为了产生预先给定的磁场，需要相对大的电流流动。

2、但是由于棒的电阻小，这种大的电流流动仅需要例如12v的相对小的电压。小的电压使得用来控制棒的逆变器的部件能够以相对于彼此小的距离布置。因此，例如可以将功率电子设备的部件布置在一个或多个电路板上，将该电路板布置在电动机附近。

3、也就是说，在以这种方式设计的电动机中，电气和电子部件的高封装密度导致由于高电流强度产生的电气和电子部件的高损耗热量。一般在该位置使用的空气冷却或者水冷却对于产生的损耗功率可能不足。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，给出一种电动机，其消除了开头提到的缺点，特别是对于电气和电子部件具有改善的冷却性能。

2、上述技术问题通过具有在权利要求1中给出的特征的电动机来解决。

3、根据本发明的电动机包括定子，该定子具有多个被设计为棒的场导体。此外，电动机包括多个逆变器，用于控制场导体，其中，逆变器布置在一个或多个电路板上，并且电路板布置在至少一个冷却板上。此外，存在至少一个热管，该热管的蒸发器侧布置在冷却板中，并且该热管的冷凝器侧布置在冷却板外部。

4、由于其巨大的导热能力，热管也可以运走在这种结构中产生的大量在空间上紧密集中的损耗功率。至少在电路板的直接附近不需要产生强制的气流，因此至少在那里省去了运动部件。

5、根据本发明的电动机的有利的设计方案在从属权利要求中得到。在此，可以将独立权利要求的实施方式与从属权利要求中的一个的特征组合，或者优选也可以多个从属权利要求中的特征组合。因此，可以进一步附加地设置以下特征：

6、热管可以被设计为呈直线形，并且在常规设立电动机时以相对于水平面倾斜至少10°的方式布置。特别是，倾斜也可以是至少20°，并且在特殊的设计方案中，可以是至少45°或者至少60°。在此，倾斜的方向适宜使得冷凝器位于蒸发器上方。因为热管中的相对于水平面的倾斜影响效率、即热传导，因此有利地确保了热管的最佳效率。在此，在倾斜10°的情况下，依据热管的类型和设计，实现了可能的最大性能的80％或更大的热输送性能，而该值在10°以下快速并且急剧地下降。

7、电路板可以被设计为呈圆形或者环形扇区形。具有这种形状的电路板可以组成圆或者环，因此以最佳地匹配于电机的形状的方式布置在电机的轴向端部处，其中，同时实现了高模块化。

8、在此，术语“轴向”、“径向”和“切向”涉及转子的轴线，因此涉及定子的对应的对称轴线。在此，“轴向”描述平行于该轴线的方向，“径向”描述朝向该轴线或者远离该轴线的、与该轴线正交的方向，并且“切向”是如下的方向，该方向相对于该轴线具有恒定的径向距离，并且在恒定的径向位置处以圆形围绕该轴线定向。表述“沿圆周方向”等同于“切向”。

9、如果关于平面、例如横截面使用术语“轴向”、“径向”和“切向”，那么这些术语描述平面的法线矢量、即垂直于相关平面的矢量的朝向。

10、冷却板可以垂直于电机的轴线地布置。以这种方式，冷却板可以与电路板一起以节省空间的方式布置在电机的轴向端部处。也可以使多个冷却板轴向偏移并且彼此靠近地布置。因此，同时出现如下简单的可能性，即，在常规设立电机时，热管或者多个热管垂直或者几乎垂直地布置，因此实现最佳的热输送。此外，在这种布置的情况下，在冷却板和功率电子设备与形成场导体的棒之间给出均匀的距离，由此棒的接触得到简化。

11、可以在双侧利用电路板覆盖冷却板。由此，有利地实现改善的空间利用。热管非常适合用于将由此增加的热输入运出到冷却板中。可以通过所使用的热管的数量来对逆变器电路的废热进行调整。

12、可以存在多个热管。电动机可以具有一个冷却板或者多个冷却板，并且其中的每一个可以具有一个热管或者多个热管。利用多个热管，一方面可以运出更多热量，另一方面可以更均匀地从冷却板运出热量，从而使冷却板中的温度梯度有利地最小化。

13、电动机可以具有多个电路板。特别是，多个分离的电路板可以安装在冷却板上。通过分布到多个电路板上，可以使所使用的功率电子设备模块化。因此，可以使用多个相同类型的电路板来提供大量转换器，由此制造在废料方面得到改善。

14、热管可以在冷凝器侧具有多个叶片。叶片形成散热器，散热器由于其表面积大、同时热质量低、导热性能足够，确保了良好的向周围空气的热输出。在此，良好的穿流性对于向外输送的热的有效的输出也是有利的。

15、如果叶片被设计为用于被动流动，那么其间距必须足够大，以便不过多阻碍气流。为此，至少4mm的间距是有利的。但是散热器也可以被设计为用于主动流动，例如利用一个或多个风扇。在这种情况下，可以选择较小的叶片间距、例如仅1mm。

16、叶片的至少一部分可以与多个热管机械连接。换句话说，热管中的多个热管通向由叶片形成的散热器。由此，除了叶片的机械上的稳定化之外，也实现了更均匀的热输出，因此实现了冷却板中的更小的温度梯度。

17、冷却板可以具有两个盖表面和周围的侧表面，其中，电路板布置在盖表面中的一个或者两个盖表面上，并且其中，热管穿过侧表面。也就是说，冷却板被设计为基本上圆柱形的板。由此，盖表面有利地保持完全空闲，用于安装电路板。此外，热管如此可以直线形地延伸通过冷却板的另一个区域，从而实现了高机械稳定性以及从冷却板到热管的最佳热传递。

18、替换地，冷却板可以具有两个盖表面和周围的侧表面，其中，电路板布置在盖表面中的一个上，并且其中，热管穿过另一个盖表面。如果空间情况允许，那么可以将具有叶片的散热器转移到冷却板后面的区域中，而不是在冷却板侧面。由此，使电机在径向上的空间需求明显减小，并且替代地电机在轴向方向上的长度增大。

19、逆变器可以被设计为用于产生交流电压，该交流电压具有200v或更小、特别是150v或100v或更小、特别是20v或更小的幅值。如此产生的电压是对场导体、即对定子棒施加的电压。通过该相对低的电压，首先使得能够相对于彼此非常靠近地布置逆变器的部件。在部件、例如功率半导体开关之间可以使用大约2mm的间距，由此得到电子部件的高封装密度以及将多个逆变器布置在相对小的空间上的可能性。由此，又在空气需求小的情况下，可以使用大数量的相，特别是与定子棒的数量对应的数量的相。因此，在对应的大数量的定子棒的情况下，可以使用12、24或48个相。

技术特征：

1.一种电动机(10,20,50,60,70)，其具有：

2.根据权利要求1所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述热管(30,31,51,52,61,62,71,72)被设计为呈直线形，并且在常规设立所述电动机(10,20,50,60,70)时以相对于水平面倾斜至少10°的方式布置。

3.根据权利要求1或2所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述电路板(15)被设计为呈圆形或者环形扇区形。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述冷却板(16)垂直于所述电动机(10,20,50,60,70)的轴线(9)地布置。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，在双侧利用电路板(15)覆盖所述冷却板(16)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，所述电动机具有多个热管(30,31,51,52,61,62,71,72)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，所述电动机被设计为利用至少6个相来控制所述场导体(12)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，所述电动机具有多个电路板(15)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述热管(30,31,51,52,61,62,71,72)在冷凝器侧与多个冷却叶片(32)连接。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，冷却叶片(32)的至少一部分与多个热管(30,31,51,52,61,62,71,72)机械连接。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述冷却板(16)具有两个盖表面和周围的侧表面，其中，电路板(15)布置在所述盖表面中的一个或者两个盖表面上，并且其中，所述热管(30,31,51,52,61,62)穿过所述侧表面。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述冷却板(16)具有两个盖表面和周围的侧表面，其中，电路板(15)布置在所述盖表面中的一个上，并且其中，所述热管(71,72)穿过另一个盖表面。

13.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，存在一个或多个风扇，用于在冷却叶片(32)的区域中产生空气流动。

14.根据前述权利要求中任一项所述的电动机(10,20,50,60,70)，其中，所述逆变器被设计为用于产生交流电压，所述交流电压具有200v或更小、特别是150v或更小、特别是50v或更小的幅值。

技术总结
在定子侧具有棒绕组的电动机包括多个逆变器，用于控制棒，其中，逆变器布置在一个或多个电路板上，电路板布置在至少一个冷却板上，存在至少一个热管，热管的蒸发器侧布置在冷却板中，并且热管的冷凝器侧布置在冷却板外部。

技术研发人员：F·布吕廷
受保护的技术使用者：茵梦达有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/28