[发明专利]定子和带有冷却系统的电机

说明书

本发明涉及一种用于电机(2)的定子(1)，其具有定子芯(3)，该定子芯围绕定子(1)的定子纵轴线(4)以及沿着定子纵轴线(4)延伸，其中，定子芯(3)具有多个定子齿(5)，该定子齿在定子(1)的周缘方向上分布地布置且朝向定子纵轴线(4)以及沿着定子纵轴线(4)延伸，其中，在相邻的定子齿(5)之间分别构造有定子槽(6)。在至少一个定子槽(6)与相邻于至少一个定子槽(6)的定子齿(5)之间如此地布置有定子(1)的冷却通道壁部(7)，使得在冷却通道壁部(7)与定子齿(5)之间构造有平行于定子纵轴线(4)延伸的冷却通道(8)。此外，本发明涉及一种电机(2)，其具有这样的定子(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于电机的可冷却的定子。此外，本发明涉及一种电机，其具有该类型的定子。

背景技术

电机通常具有转子，该转子由定子包围。定子具有定子基体(Statorgrundkörper)或者带有定子齿(Statorzahn)和定子槽(Statornut)的定子芯(Statorblech，有时也称为定子铁芯)，其中，定子槽布置在定子齿之间。围绕定子齿以及在定子槽中布置有定子绕组(Statorwicklung)，该定子绕组大多数情况下以由绝缘的绞合线(Litze)形成的线圈(Spule)的形式实现。这些线圈分别具有确定的质量以及确定的欧姆电阻，其通过绞合线的材料、长度以及横截面来确定。通过材料定义了绞合线的密度以及特定的欧姆电阻。线圈的一线圈部分布置在定子槽内且因此形成定子绕组的激活部分(aktiven Teil，有时也称为激励部分)。另一线圈部分形成电机的绕组头(Wickelkopf)且大多数情况下布置在电机的轴向端侧处。该线圈部分也被称作绕组头部分(Wickelkopfanteil)。电机的功率密度取决于线圈的构造、尤其取决于绞合线的直径以及定子绕组的数量。

在电机的运行中出现以热损失(Verlustwärme)的形式的功率损失(Verlustleistung)。电驱动器的功率密度尤其取决于电机和功率电子装置的工作温度。电机的过热(例如由于热损失)导致功率密度的降低且此外可能导致在电机处的持久损伤。例如，通过过高的温度定子绕组的绞合线的绝缘层可能被损伤且因此引起在相邻的绞合线之间的短路。

为了避免过度加热以及过热，许多电机具有用于排热(Entwärmung)的冷却装置。许多不同的冷却装置或者冷却系统是已知的，其例如尤其构造用于冷却定子或者转子。在用于冷却电机的定子的冷却装置的情形中，大致在用于定子绕组的激活部分的排热的冷却装置与用于电机的绕组头的排热的冷却装置之间进行区分。

已知的用于定子绕组的激活部分的排热的冷却装置经常具有带有冷却结构的冷却套(Kühlmantel)，该冷却套包围定子。因此，冷却套布置在定子的定子背铁的区域中。该冷却例如以水、油、水-乙二醇-混合物或类似物实现。在此其是间接冷却，因为冷却套不具有相对定子绕组的直接接触。绕组头的冷却大多数情况下不实现。因此，这样的冷却装置尤其适合用于冷却具有相对较小的绕组头部分、即较大的结构长度的电机。在这样的冷却装置的情形中不利的是热损失从定子绕组中的热排出(Wärmeabtransport)，其通过定子槽的电绝缘部、通过定子芯且通过在定子芯与冷却套之间的分隔接缝朝向冷却流体实现。因此，热损失必须克服多个热障碍或者阻力。这引起电机的有效功率(Leistungsfähigkeit)的附加限制。

用于电机的绕组头的排热的冷却装置经常构造用于直接以流体、尤其油喷洒绕组头。以该方式实现定子绕组在绕组头处的直接冷却，其中，不实现定子、尤其定子芯的冷却。因此，这些冷却装置尤其适合用于冷却具有相对较高的绕组头部分、即相对较短的结构长度的电机。

由文件DE 10 2011 053 299 A1已知一种用于电机的冷却系统，在该电机中在定子芯中构造有冷却通道，该冷却通道径向地沿着定子齿以及在相邻的定子槽之间切向于定子纵轴线延伸。这些冷却通道具有如下缺点，即，由此失去定子绕组的相对较大的区域。此外，在定子背铁中设置有流入通道以及流出通道，由此电机的功率密度降低。