用于电机的冷却部件的制作方法

1.本发明总体上涉及用于例如安装在电动车辆上的电机的冷却部件。这里作为示例，该部件可以有利地特别应用于车辆的大功率电机。


背景技术：

2.大功率车辆具有额定功率为几百千瓦的电机，因此主要的需求是冷却它们。


技术实现要素：

3.申请人制造了一种能够冷却安装在其中的绕组的电机定子，该定子包括外环、与外环同心的内环、从内环径向延伸到外环的区段，其中这些环和区段在内部是中空的，并且相接合以在它们内部形成连续通道，该连续通道能够沿着从一个环到另一个环的路径运送冷却流体。这些环和区段被布置成形成或限定能够容纳和包围绕组的贯通开口。
4.为了获得最佳性能，定子必须能够被非常精确地冷却，并且其构造必须防止在其内部产生涡电流。
5.本发明的主要目的是改进现有技术。
6.这个目的通过如所附权利要求的定子和/或部件和/或方法来实现，其中从属权利要求限定了有利的变型。
7.提出了一种电机部件，其被构造成冷却安装在其中的绕组，其中该部件由如下材料制成：即，该材料由涂覆有电绝缘层的、并且优选地埋设在粘合剂基质中的颗粒的聚集体形成。
8.聚集体中的这些颗粒优选是金属的。聚集体中的这些颗粒优选基本上相互接触。
9.具体地，提出了一种电机定子，其被构造成冷却安装在其中的绕组，其中例如该电机安装在电动车辆上，该定子包括：
10.外环，
11.与外环同心的内环，
12.从内环径向延伸到外环的区段，
13.其中这些环和区段在内部是中空的，并且相接合以在它们内部形成连续通道，该连续通道能够沿着从一个环到另一个环的路径运送冷却流体，
14.这些环和分段被布置成形成或限定能够容纳和包围绕组的贯通开口。
15.其中，该定子由如下材料制成：即，该材料由涂覆有电绝缘层的、并且优选地埋设在粘合剂基质中的金属颗粒形成。
16.由于这种结构，该材料对于电流表现为良好的绝缘体，同时鉴于颗粒相互接近，该材料具有良好的导热性。
17.这些颗粒可以由以下材料制成：铜、铝或铁、氧化镁或氮化硼；金刚石、银、金、层压铝、黄铜、铂、层压钢、铅、不锈钢。一般来说，用于颗粒的材料具有的导热率λ[w
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]》300。
[0018]
绝缘层可以是氧化物或绝缘釉质或氧化铝构成的层，通常是塑料层或树脂层。
[0019]
粘合剂基质可以是胶粘剂、塑料、或聚合物、或树脂、或科技聚合物(technopolymer)。粘合剂基质是可选的，因为强大的压力能够粘合每个单独颗粒的绝缘膜。
[0020]
金属颗粒可以具有例如1毫米、更优选0.5毫米的最大直径。
[0021]
基质中的金属颗粒的相对百分比设定为使得大部分颗粒相互接触或几乎相互接触，因此热量具有用以传播的连续路径(附着或靠近在一起的颗粒形成的链)。
[0022]
定子允许流体在绕组周围循环，这增加了吸热面积。此外，连续通道确保了水密密封，水可以用作该流体以利用其高热容量。
[0023]
优选地，为了简化结构，外环和内环限定了一个圆周。
[0024]
优选地，为了简化结构，所述区段是线性区段。
[0025]
优选地，为了简化结构，外环和内环基本位于一个平面上，并且基本上共面。
[0026]
优选地，外环、内环和区段是空心壳体。
[0027]
优选地，该连续通道形成围绕这些环的中心回转一整圈的路径，使得热量从绕组中大量排出。
[0028]
优选地，这些区段沿着穿过这些环的中心的轴线径向延伸，特别是相对于该中心极对称。结果，这些区段相对于这些环形成了一种轮毂-辐条的形式，其有利地接触绕组的侧面，并从该侧面带走热量。
[0029]
优选地，在定子内部有一个以上、特别是两个连续通道。多个通道允许更快地散热和平衡地散热，防止例如通道末端的流体太热从而不能有效地带走热量。
[0030]
方便的是，该模块化定子是一致的实体，例如以便容易组装。
[0031]
对于所述两个或更多个叠置且绝缘的部分中的每一个的中空区段来说，一种优选的结构是：这些区段形成一个整体区段的分隔件，该分隔件的厚度等于所有叠置的环的厚度。
[0032]
优选地，为了最大化地散热，所述贯通开口具有与周围绕组的周界互补的轮廓。特别地，外环的内边缘的表面和内环的外边缘的表面包括尖角部(cusp)，该尖角部的尖端沿径向定向并面向相对边缘的尖角部。
[0033]
本发明的另一方面涉及一种利用所述聚集体材料制造在一个或每个变型中如上所限定的部件的方法，该部件特别是用于电机的定子。
[0034]
该方法的一种变型包括在模具内模制和/或压实所述材料以获得部件的步骤。
[0035]
本发明的另一方面涉及一种电机，该电机配备有在一个或每个变型中如上所限定的定子或部件。
[0036]
特别地，本发明优选地针对轴向磁通电机的定子的制造，该电机具有这样的定子：即，该定子具有围绕转子的旋转轴线布置的呈圆形的一系列绕组，这些绕组产生具有平行于转子旋转轴线的极轴的磁通量。这种类型的电机具有比径向磁通电机更复杂的结构，但是在功率相同的情况下更轻且更小。
[0037]
因此，特别提出了一种轴流式电机，其包括：
[0038]
转子，该转子能够围绕旋转轴线旋转并配备有呈圆形的一系列磁性元件(例如永磁体)，
[0039]
定子，该定子包括呈圆形的一系列底座以容纳呈圆形的一系列绕组，每个绕组能够产生极轴平行于该旋转轴线的磁场，
[0040]
其中，每个绕组被配置成产生磁场，由于所产生的磁场与转子的呈圆形的一系列磁性元件之间的磁相互作用，使转子旋转，
[0041]
其中，定子如文中定义的一个或每个变型中那样被制成。
[0042]
本发明的另一方面涉及一种电动车辆，该电动车辆配备有在一个或每个变型中如上所限定的电机。
附图说明
[0043]
参考附图，从对定子的一个优选实施例的以下描述中，本发明的优点将变得更加清楚，其中
[0044]
·
图1示出了定子的三维视图。
具体实施方式
[0045]
图1示出了电机的定子10，其包括外部圆形环30、与外环30同心的内部圆形环40、以及径向接合这两个环30、40的直线区段或辐条50。外环30和内环40以转子(未示出)的旋转轴线为中心。
[0046]
两个相邻的区段50和由它们界定的环30、40的拱形部界定了贯通腔36，该贯通腔36具有与安装在定子10上的绕组互补的周界。
[0047]
区段或辐条50的数量可以变化，从而改变绕组的数量。
[0048]
环30、40和区段50优选为空心壳体，并且总体上它们在其内部形成连续通道以运送冷却流体，该冷却流体从入口进入定子10并从出口离开。
[0049]
定子10内的流体循环沿着这样的路径发生：即，该路径至少一次涉及两个环30、40和至少两个区段50。换句话说，流体在定子10内循环，从环30经过一个区段50流到环40，然后从环40经过一个不同的区段50流到环30。在流动过程中，流体掠过绕组并从中带走热量。
[0050]
部件内部的用于冷却流体的通道数量，特别是独立通道的数量，可以变化。两个或更多个单独的通道可以更好地从绕组散热，为电机提供更均匀的工作温度。
[0051]
定子10由特定材料制成，参见图1中的放大图。
[0052]
该材料由压实的颗粒组成，该颗粒嵌入在粘合剂60中。每个颗粒由金属芯62形成，并且该金属芯62涂覆有电绝缘层或膜64。
[0053]
粘合剂60中颗粒的密度可以为使得颗粒之间的距离最小化，优选所有颗粒或几乎所有颗粒相互接触。
[0054]
因此，由于形成紧密颗粒的金属材料所提供的连续性，颗粒聚集体总体上表现为良好的导热体。
[0055]
另一方面，由于层64的绝缘特性，颗粒聚集体表现为电流的不良导体。
[0056]
因此，定子10能够很好地移除由绕组产生的热量，而不会招致由涡电流引起的显著损失。