阅读说明：本技术 电动马达的环形定子 (Annular stator of electric motor ) 是由 卡尔-马丁·弗里奇 克里斯托弗·施米林 于 2019-08-21 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电动马达(2)的环形定子(1),具有矩形发针形定子线圈(4),其沿径向(3)延伸并且具有矩形铜线；具有矩形定子齿(6),其沿周向(5)布置在两个相邻的发针形定子线圈(4)之间,其中楔形空隙(7)残留在每个发针形定子线圈(4)与相邻的定子齿(6)之间,其中传热元件(9)布置在每个发针形定子线圈(4)的每个纵向侧(8),至少部分地填充所述楔形空隙(7)并且将相应的发针形定子线圈(4)以传热的方式连接至相邻的定子齿(6)和/或冷却所述线圈。(The invention relates to an annular stator (1) of an electric motor (2), having a rectangular hair-pin shaped stator coil (4) which extends in the radial direction (3) and has rectangular copper wires; having rectangular stator teeth (6) which are arranged in the circumferential direction (5) between two adjacent hairpin-shaped stator coils (4), wherein a wedge-shaped gap (7) remains between each hairpin-shaped stator coil (4) and the adjacent stator teeth (6), wherein a heat transfer element (9) is arranged on each longitudinal side (8) of each hairpin-shaped stator coil (4), at least partially fills the wedge-shaped gap (7) and connects the respective hairpin-shaped stator coil (4) in a heat-transferring manner to the adjacent stator teeth (6) and/or cools the coil.)

电动马达的环形定子

技术领域

本发明涉及一种电动马达的环形定子。本发明还涉及一种具有这样的定子的电动马达，并且涉及一种用于制造这样的定子的方法。

背景技术

电动马达的定子线圈例如通过缠绕薄的圆铜线而制造并且随后安装在电动马达的定子中。这样的定子通常为环形的，并且例如具有沿径向向内引导的定子齿，所述定子齿彼此具有距离地沿周向布置。在此，定子线圈布置在各个的定子齿之间。在此，定子齿具有矩形截面，这使得其能够实现径向方向上的恒定的磁通密度。在矩形的定子齿的情况下，布置在其间的用于定子线圈的沟槽或者空隙为梯形，当使用用于定子线圈的圆铜线时，这对于铜填充系数是不重要的。然而，另一方面，为了能够通过定子线圈产生高磁力，并且因此实现电动马达的高效率/功率，具有高填充系数的截面为矩形的定子线圈是更加有利的。但是，如果使用截面为矩形的定子线圈从而经由高填充系数而实现高效率或高功率密度，则需要位于单个的定子线圈之间的定子齿截面为梯形，这尤其是能够导致定子齿的径向外侧末尾处的低磁通密度，并且因此导致电动马达的低功率。

发明内容

本发明因此关于如下的问题：针对定子提出一种改进的或至少一个替代的实施方式，其尤其是克服了从现有技术已知的缺点。

根据本发明，该问题由独立权利要求1的主题解决。有益的实施方式为从属权利要求的主题。

本发明基于如下的主要构思：针对电动马达的环形定子，使用(截面)矩形的发针形定子线圈(rectangular hairpin stator coil)，其具有(截面)矩形的铜线并且因此具有特别高的铜填充系数和高功率。根据本发明，电动马达的环形定子同样具有截面为矩形的定子齿，所述定子齿沿径向延伸并且在每个所述定子齿之间布置有发针形定子线圈。因此能够避免具有从现有技术已知的缺点(沿径向不一致的磁通密度)、像能够在功率方面较差的圆导线定子线圈那样的截面为梯形的定子齿。由于发针形定子线圈和定子齿二者分别具有矩形截面形状的事实，所以在每种情况下在安装状态下在它们之间残留有楔形空隙。根据本发明，该空隙现在用于冷却发针形定子线圈。在每个发针形定子线圈的每个纵向侧因此布置有传热元件，所述传热元件至少部分地，优选甚至完全地，填充发针形定子线圈与相邻的定子齿之间的楔形空隙，并且将相应的发针形定子线圈以传热的方式连接至相邻的定子齿和/或冷却所述线圈。因此通过根据本发明的环形定子第一次能够使用在磁通密度方面优化的截面为矩形的定子线圈以及截面为矩形的定子齿，其中由于定子线圈和定子齿二者的矩形而残留的楔形空隙至少部分地被上述传热元件填充。在此，这些传热元件优选地不减小或者只是稍微地减小磁通密度，并且尤其是用于定子线圈的散热，其结果是能够增加其功率。

在根据本发明的技术方案的有益的开发中，发针形定子线圈和两个相关的传热元件形成预制组件。具体而言，这意味着首先例如通过焊接将两个传热元件安装在相应的发针形定子线圈的相对的纵向侧，其结果是形成预制组件。所述组件随后能够以简单的方式被***定子的两个相邻的定子齿之间。根据本发明的定子的安装通过预制组件的方式能够被明显地简化。

至少一个传热元件有益地被设计为矩形冷却管道，所述矩形冷却管道布置在纵向侧到相邻的发针形定子线圈的窄侧中的过渡区域中。例如经由这样的冷却管道能够引导冷却流体，并且因此能够冷却相应的定子线圈。在此如果传热元件被设计为在发针形定子线圈的整个纵向侧延伸的楔形冷却管道，则尤其有益的。由此能够实现相应的定子线圈的整个纵向侧的大面积冷却。

在根据本发明的技术方案的有益的开发中，至少一个传热元件由具有良好导热性的材料形成。在此，另外，能够存在如下设置：这样的传热元件(在每种情况下不形成管道而是为实心设计)将热从定子线圈传输至定子齿，热能够被移除或者直径经由传热元件移除至外部。还能够以这种方式改进环形定子的冷却，并且因此能够提高装备有这样的定子的电动马达的功率。

本发明还基于如下的主要构思：使电动马达装备有前面段落中所述的定子，其结果是由于定子线圈而具有明显提高的功率，其中所述定子线圈，尤其是在相应的定子齿的末尾，由于矩形的截面形状，提高了磁场强度/磁通密度，以及冷却和更高的磁通密度的可能性。

本发明还基于如下的主要构思：提出一种用于制造前面段落中所描述的定子的方法，其中首先设置具有沿径向延伸的矩形定子齿的环形定子。随后设置具有截面为矩形的铜线的矩形发针形定子线圈。在此，传热元件布置在每个发针形定子线圈的每个纵向侧，并且至少在某些区域中在纵向侧延伸。“布置”在该情况下能够意味着相应的传热元件以传热且固定的方式连接至定子线圈的相应的纵向侧，例如焊接至其。因此预制的发针形定子线圈随后被沿轴向***定子齿之间，其中残留在每个发针形定子线圈与相邻的定子齿之间的楔形空隙至少部分地，优选甚至完全地由布置在其中的传热元件填充，并且因此将相应的发针形定子线圈以传热的方式连接至相邻的定子齿和/或冷却所述线圈。

在此，传热元件能够为实心设计或者空心的，并且在这些情况下用作供给冷却流体的冷却管道。纯理论地，当然也能够想到传热元件只布置在末尾的区域中的空隙中，也就是说，定子齿的径向外部区域。在这样的传热元件的楔形设计的情况下，后者还能够填充整个空隙。

在安装在定子中之前，预装发针形定子线圈和两个传热元件的可能性已经允许安装过程被进一步明显地简化。

本发明的进一步的重要特征和益处将从从属权利要求、附图以及基于附图的相关附图描述变得显而易见。

将领会的是，在没有脱离本发明的范围的情况下，上述的特征以及留待在下文中说明的特征不仅能够用于分别指出的组合中，而且还能够用在其他组合中或者由它们本身使用。

附图说明

本发明的优选示例性实施例图示在附图中，并且将在下面的描述中更加详细地说明，相同的附图标记涉及相同或相似或功能上相同的部件。

在附图中，

图1示意性地示出电动马达的根据本发明的环形定子的细节，

图2示意性地示出具有两个实心传热元件的发针形定子线圈的第一可能实施例，

图3示意性地示出如图2的图示，但是具有被设计为矩形冷却管道的两个中空的传热元件，

图4示意性地示出具有楔形传热元件的根据本发明的定子的发针形定子线圈的另外的实施例。

具体实施方式

如图1所示，电动马达2(未另行示出)的根据本发明的环形定子1具有截面为矩形的发针形定子线圈4，所述发针形定子线圈4沿径向3延伸并且分别具有矩形铜线或由矩形铜线制造。这样的发针形定子线圈4也在图2至图4中示出。同样截面为矩形的定子齿6在每种情况下沿周向5布置在两个相邻的发针形定子线圈4之间，结果定子齿6的截面形状与发针形线圈4的截面形状二者均为矩形。在此，发针形定子线圈4和布置在其间的定子齿6当然也沿图像平面的方向延伸，也就是说沿定子1的轴向延伸。由于定子1的圆形，楔形空隙7残留在每个定子线圈4与相邻的定子齿6之间，其中传热元件9布置在每个发针形定子线圈4的每个纵向侧8，至少部分地填充楔形空隙7并且以传热的方式将相应的发针形定子线圈4连接至相邻的定子齿6和/或冷却所述线圈。

发针形定子线圈4和沿周向5布置在其间的定子齿6二者的根据本发明的截面为矩形的形状意味着，尤其是能够在每个定子齿6的末尾区域10(也就是说，相应的定子齿6的径向外侧区域)实现明显更高的磁通密度以及因此整体恒定的磁通密度。此外，矩形铜线的使用以及相应的定子线圈作为发针形定子线圈4的构造使得能够实现高的铜填充度或者铜填充系数，这有助于增加功率密度。在根据本发明的定子1中，截面为矩形的定子齿6因此使得能够实现恒定且高的磁通密度，并且同样截面为矩形的发针形定子线圈4使得能够实现高的磁场强度/磁通密度或者功率密度，因此有助于能够创建高功率的电动马达2。

在此特别优选的是，如果发针形定子线圈4和布置在其中的两个传热元件9形成预制组件，使得它们作为预制组件而***到定子1中或者***到设置在定子1处的开口中。

如果现在考虑根据图2至图4的发针形定子线圈4的各个实施例，因此能够在图2中看出实心设计的两个传热元件9在发针形定子线圈4的纵向侧8布置在相应的末尾区域10中。以这种方式，能够实现与相邻的定子齿6和/或外部的最优的热连接。

如果例如传热元件9被设计为矩形冷却管道11或者矩形、实心部件，则其能够被布置在纵向侧8的到发针形定子线圈4的相邻窄侧14中的过渡区域13中。

根据图3，传热元件9在设计上为中空的，并且被设计为矩形冷却管道11，其中例如能够循环有用于冷却发针形定子线圈4的冷却流体。根据图4，相比之下，示出了覆盖纵向侧8的整个表面并且完全填充空隙7的楔形传热元件9。这使得能够实现与相邻的定子齿6的特别优化的传热连接。在该情况下传热元件9为实心设计，根据图1，这样的楔形传热元件9在设计上也能够是中空的，使得能够在其中循环冷却流体。

在此，至少一个传热元件9被固定连接，尤其是焊接或胶着粘接，至分别相关的发针形定子线圈4的纵向侧8，其中焊接允许特别高的传热。

在该情况下，根据本发明的定子1如下地制造：

首先，设置具有沿径向3延伸的矩形定子齿6的环形定子1。还设置的是具有矩形铜线的矩形发针形定子线圈4。在此，例如通过焊接将传热元件9布置在发针形定子线圈4的每个纵向侧8，并且因此创建预制组件。因此预制的组件随后被沿轴向(也就是说，在当前情况下垂直于根据图1的图像平面)***定子齿6之间，其中残留在每个发针形定子线圈4与相邻的定子齿6之间的楔形空隙7至少部分地被布置在其中的传热元件9填充，并且因此以传热的方式将相应的发针形定子线圈4连接至相邻的定子齿6和/或有助于冷却发针形定子线圈4。传热元件9允许实现发针形定子线圈4的改进的冷却，并且因此允许提高它们的效率。纯理论地，甚至能够想到在发针形定子线圈4的纵向侧8将矩形铜线用作冷却管道的壁，从而由此使流动截面最大化。

根据本发明的制造方法的优点在于，能够在电动马达2外部进行安装、功能测试以及接触，使得能够运送、准备以及测试用于安装的各个部件。由于传热元件9例如被设计为矩形冷却管道11或者被设计为矩形实心部件的事实，其能够被布置在纵向侧8到相邻的发针形定子线圈4的窄侧14中的过渡区域13中。