本發(fā)明涉及電機(jī)、特別是用于機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系的電機(jī)的定子，該定子包括中空筒形的定子本體，該定子本體由多個(gè)成組的定子疊片形成并且具有多個(gè)定子槽，所述定子槽軸向延伸穿過定子本體并且具有帶有u形輪廓的橫截面，該u形輪廓具有兩個(gè)大致平行的側(cè)壁以及槽基部和與槽基部徑向相對(duì)布置的槽開口，其中，在每個(gè)定子槽中，具有大致矩形導(dǎo)體橫截面的多個(gè)電導(dǎo)體徑向地彼此布置在彼此上方，以形成定子繞組，其中，槽開口具有比徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體的周向?qū)挾刃〉闹芟驅(qū)挾?，使得電?dǎo)體徑向受限地布置在相應(yīng)的定子槽中。本發(fā)明還涉及用于生產(chǎn)定子的方法。

背景技術(shù)：

1、電動(dòng)馬達(dá)越來越多地用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛，以便產(chǎn)生需要化石燃料的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的替代方案。已經(jīng)做出巨大努力來改善電力驅(qū)動(dòng)在日常使用中的適用性，并且還能夠?yàn)橛脩籼峁┧麄兞?xí)慣的駕駛舒適性。

2、對(duì)電驅(qū)動(dòng)器的詳細(xì)描述可以在由erik?schneider、frank?fickl、bernd?cebulski和jens?liebold在德國(guó)汽車雜志atz中發(fā)表的第63期、05/20?6、第360頁至365頁的文章中找到，該文章的題目為：hochintegrativ?und?flexibel?elektrische?antriebseinheit?für?e-fahrzeuge[highly?integrative?and?flexible?electric?drive?unit?for?e-vehicles(用于電動(dòng)車輛的高度集成且靈活的電力驅(qū)動(dòng)單元)]。該文章描述了一種用于車輛車軸的驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元包括與錐齒輪式差速器同軸布置的電動(dòng)馬達(dá)。這種驅(qū)動(dòng)單元也已知為電動(dòng)車軸。

3、除了純電動(dòng)操作的傳動(dòng)系之外，混合動(dòng)力傳動(dòng)系也是已知的?；旌蟿?dòng)力車輛的這種傳動(dòng)系通常包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)的組合，并且能夠例如在城市區(qū)域中實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)操作模式，同時(shí)允許足夠里程和可用性兩者，特別是在越野駕駛時(shí)也是如此。另外，在某些操作情況下，還可以同時(shí)使用內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)以用于驅(qū)動(dòng)的目的。

4、除了電動(dòng)汽車應(yīng)用之外，電機(jī)也例如用作用于自動(dòng)化的電動(dòng)馬達(dá)或者用作工業(yè)馬達(dá)。特別地可以獲得多種類型以及不同數(shù)目和要求的工業(yè)馬達(dá)。掌握這種多樣性的一種方法是使用常見的幾何形狀、例如金屬片部段，以便然后經(jīng)由各個(gè)線圈的互連來將產(chǎn)品區(qū)分為具有其屬性的類型。

5、關(guān)于電機(jī)、特別是關(guān)于上述混合動(dòng)力車輛和全電動(dòng)車輛或者用于輪轂驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)的開發(fā)，用于電機(jī)的定子的各種繞組技術(shù)是已知的。

6、具有帶有中空筒形定子、即被設(shè)計(jì)為內(nèi)轉(zhuǎn)子機(jī)器并且構(gòu)造成用作機(jī)動(dòng)車輛中的牽引驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)通常具有帶有矩形橫截面的定子繞組，以便實(shí)現(xiàn)高功率密度。因此，旨在用于驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的電機(jī)的定子繞組通常設(shè)計(jì)為軸繞組。

7、具有軸繞組的定子的結(jié)構(gòu)是其中使用繞組墊形成特定相繞組的定子設(shè)計(jì)。為了形成分布式繞組，各個(gè)繞組線材或部分墊例如通過卷繞或分層過程編織在一起并且插入到定子槽中。軸繞組具有多個(gè)相、通常具有三個(gè)相，其中，針對(duì)每個(gè)相通常提供至少兩個(gè)單獨(dú)的線材或繞組。在每種情況下，一個(gè)繞組由第一繞組墊和第二繞組墊形成，其中，在優(yōu)選實(shí)施方式中，一個(gè)繞組墊以順時(shí)針方向承載電流，而另一個(gè)繞組墊以逆時(shí)針方向承載電流。第一繞組墊從軸向延伸的相輸入引腳例如逆時(shí)針延伸至軸向延伸的互連引腳，或者第一繞組墊替代性地具有所述引腳。經(jīng)由互連引腳，第一繞組墊借助于互連元件連接至第二繞組墊的互連引腳，該互連引腳也軸向延伸并且然后順時(shí)針延伸至軸向延伸的相輸出引腳。這意味著每個(gè)相特定繞組均由串聯(lián)連接的兩個(gè)繞組墊形成并且因此是單獨(dú)的繞組，所述繞組經(jīng)由互連元件連接。在三個(gè)相以及每個(gè)相具有兩個(gè)或一個(gè)單獨(dú)的繞組的情況下，因此提供六個(gè)或三個(gè)繞組。相輸出引腳又經(jīng)由共用星形開關(guān)元件彼此連接。繞組或線材的數(shù)目至少等于相的數(shù)目或相的倍數(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種在制造和組裝成本方面優(yōu)化的定子。本發(fā)明的目的還在于實(shí)現(xiàn)一種用于生產(chǎn)定子繞組的簡(jiǎn)化方法。

2、該目的通過電機(jī)、特別是用于機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系的電機(jī)的定子實(shí)現(xiàn)，該定子包括中空筒形的定子本體，該定子本體由多個(gè)成組的定子疊片形成并且具有多個(gè)定子槽，所述定子槽軸向延伸穿過定子本體并且具有帶有u形輪廓的橫截面，該u形輪廓具有兩個(gè)大致平行的側(cè)壁以及槽基部和與槽基部徑向相對(duì)布置的槽開口，其中，在定子槽中，具有大致矩形導(dǎo)體橫截面的多個(gè)電導(dǎo)體徑向地布置在彼此上方，以形成定子繞組，其中，槽開口具有比徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體的周向?qū)挾刃〉闹芟驅(qū)挾?，使得電?dǎo)體徑向受限地布置在相應(yīng)的定子槽中，其中，徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體借助于在徑向方向上朝向槽基部部的壓力配裝而在周向方向上塑性變形。

3、這具有以下優(yōu)點(diǎn)：不需要額外的槽鎖定裝置、比如槽鎖定楔形件，以便將電導(dǎo)體受限地布置在定子槽中。為此目的，定子槽中的電導(dǎo)體的矩形線材幾何形狀在沒有切割的情況下通過壓力配裝形成，以便形成比槽開口的寬度更大的寬度。

4、例如，定子繞組最初可以通過自鎖固定在定子本體的定子槽中。與完整的繞組壓縮相比，電導(dǎo)體所需變形的程度很小，使得僅存在非常低的絕緣損壞的風(fēng)險(xiǎn)。還可以增加定子槽中的定子繞組的填充系數(shù)。整個(gè)定子繞組可以同時(shí)形成在定子的定子槽中的事實(shí)意味著施加的壓力可以更好地分布在定子中或者彼此抵消，使得局部變形的風(fēng)險(xiǎn)也很低。

5、首先，本發(fā)明的要求保護(hù)的主題的各個(gè)元件按照這些元件在權(quán)利要求中提及的順序進(jìn)行解釋，此后對(duì)本發(fā)明的主題的特別優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行描述。

6、根據(jù)本發(fā)明的定子旨在用于在電機(jī)中使用。電機(jī)用于將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以及/或者將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，并且電機(jī)通常包括被稱為定子、支架或電樞的固定部分以及被稱為轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)輪并且以相對(duì)于固定部分以可移動(dòng)的方式、特別是以可旋轉(zhuǎn)的方式布置的部分。特別地，電機(jī)定尺寸成使得可以實(shí)現(xiàn)超過50km/h、優(yōu)選地超過80km/h、并且特別地超過100km/h的車輛速度。電動(dòng)馬達(dá)特別優(yōu)選地具有超過10kw、特別地超過30kw、優(yōu)選地超過50kw并且特別地超過70kw的輸出。此外，優(yōu)選的是，電機(jī)提供大于5000rpm、特別優(yōu)選地大于10000rpm、非常特別優(yōu)選地大于12500rpm的速度。在諸如輪轂驅(qū)動(dòng)器之類的外部轉(zhuǎn)子的情況下，對(duì)應(yīng)的電機(jī)可以提供高達(dá)1500rpm的速度。

7、特別地，定子可以由電力電子器件供電。電力電子器件優(yōu)選地是對(duì)定子處的電流進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的各種部件的組合，所述各種部件優(yōu)選地包括為此目的所需的外圍部件、比如冷卻元件或電力供應(yīng)單元。特別地，電力電子器件包含被設(shè)置成對(duì)電流進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的一個(gè)或更多個(gè)電力電子部件。這些電力電子部件優(yōu)選地是一個(gè)或更多個(gè)功率開關(guān)、例如功率晶體管。特別優(yōu)選的是，電力電子器件具有多于兩個(gè)的獨(dú)立的相或電流路徑、并且特別優(yōu)選地具有三個(gè)獨(dú)立的相或電流路徑，每個(gè)獨(dú)立的相或電流路徑具有至少一個(gè)獨(dú)立的電力電子部件。電力電子器件優(yōu)選地被設(shè)計(jì)成對(duì)每相的功率進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，其中，峰值功率、優(yōu)選地連續(xù)功率為每相至少10w、優(yōu)選地至少100w、特別優(yōu)選地至少1000w。電力電子器件優(yōu)選地經(jīng)由hv端子(hv＝高壓)連接至定子的定子繞組。

8、出于本技術(shù)的目的，機(jī)動(dòng)車輛是通過機(jī)器動(dòng)力移動(dòng)而不受鐵路軌道約束的陸地車輛。機(jī)動(dòng)車輛可以例如選自下述各者的組：乘用車、卡車、小型摩托車、輕型機(jī)動(dòng)車輛、摩托車、公共汽車/客車或牽引車。

9、根據(jù)本發(fā)明的定子可以優(yōu)選地構(gòu)造成用于徑向通量型機(jī)器。徑向通量型機(jī)器的定子通常具有筒形或筒狀環(huán)形結(jié)構(gòu)并且通常包括由電疊片形成的定子本體，所述電疊片彼此電絕緣并且以分層的方式構(gòu)造并且被封裝以形成疊片式芯部。通過該結(jié)構(gòu)，定子中的由定子場(chǎng)引起的渦流保持較低。定子槽以圍繞圓周分布的方式嵌入到平行于轉(zhuǎn)子軸延伸的電疊片中，所述定子槽接納定子繞組或該定子繞組的部分。根據(jù)朝向表面的構(gòu)造，槽可以用封閉元件、比如封閉楔形件或覆蓋件等封閉，以防止定子繞組分離。

10、定子本體優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為一件式。一件式定子本體的特征在于以下事實(shí)：在圓周上觀察時(shí)，整個(gè)定子本體形成為一件。定子本體通常由多個(gè)堆疊的層壓電片(電疊片)形成，其中，電疊片中的每個(gè)電疊片閉合以形成圓形環(huán)狀件。各個(gè)疊片可以例如通過粘合劑結(jié)合、焊接或螺紋連接在定子本體中保持在一起。

11、定子的定子齒優(yōu)選地形成在定子本體中。定子齒是定子本體的部件，這些定子齒被設(shè)計(jì)為定子本體的徑向向內(nèi)指向(內(nèi)轉(zhuǎn)子)或徑向向外指向(外轉(zhuǎn)子)的周向間隔開的齒狀部分，并且在這些定子齒的自由端部與轉(zhuǎn)子本體之間形成有用于磁場(chǎng)且用于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的空氣間隙。轉(zhuǎn)子與定子之間存在的非磁性間隙被稱為空氣間隙。例如，在徑向通量型機(jī)器中，空氣間隙是具有下述徑向?qū)挾鹊拇笾颅h(huán)形的間隙：該徑向?qū)挾葘?duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子本體與定子本體之間的距離。

12、定子繞組嵌入在根據(jù)本發(fā)明的定子的定子槽中。定子繞組包括導(dǎo)電導(dǎo)體，所述導(dǎo)電導(dǎo)體具有遠(yuǎn)大于其直徑的縱向范圍。定子繞組通?？梢跃哂腥魏螜M截面形狀。矩形橫截面形狀是優(yōu)選的，因?yàn)檫@些矩形橫截面形狀允許高封裝密度并且因此實(shí)現(xiàn)高功率密度。特別優(yōu)選地，定子繞組由銅形成。根據(jù)本發(fā)明，定子繞組被設(shè)計(jì)為連續(xù)的軸繞組。此外，電導(dǎo)體在插入定子槽之前優(yōu)選具有基本上相同的橫截面。電導(dǎo)體還可以優(yōu)選地具有電絕緣層。

13、在從屬權(quán)利要求中指定了本發(fā)明的有利實(shí)施方式。從屬權(quán)利要求中單獨(dú)列出的特征可以以技術(shù)上有意義的方式彼此組合，并且可以限定本發(fā)明的另外的實(shí)施方式。另外，在說明書中更詳細(xì)地指定和說明了權(quán)利要求中指示的特征，其中，示出了本發(fā)明的其他優(yōu)選實(shí)施方式。

14、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，可以提供的是，定子槽各自具有周向槽寬度，其中，徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體的周向?qū)挾刃∮谠撝芟虿蹖挾取＿@種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于在槽壁與槽開口處的電導(dǎo)體之間仍然存在間隙，這確保電導(dǎo)體流動(dòng)到定子槽中并且因此確保在該區(qū)域中的充分冷卻。

15、根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選的另一改進(jìn)方案，還可以提供的是，徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體在其面向槽開口的縱向側(cè)部上具有橫截面指向槽基部的方向的槽狀部段，該槽狀部段利用凸形沖頭通過壓力配裝而形成。因此，可以以相對(duì)較低的徑向壓縮力實(shí)現(xiàn)材料在兩個(gè)周向方向上的優(yōu)選壓力配裝。

16、根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，可以提供的是，極片幾何形狀或空氣間隙與第一電導(dǎo)體之間的限定距離通過提供錐形槽幾何形狀并將第一導(dǎo)體固定在用于壓力配裝的限定位置處來限定。這個(gè)限定的距離既可以滿足必要的空氣和爬電距離的功能，也可以選擇成使得由空氣間隙附近的第一個(gè)導(dǎo)體中的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)感應(yīng)引起的損耗被最小化。

17、此外，根據(jù)本發(fā)明的同樣有利的實(shí)施方式，可以提供的是，電導(dǎo)體具有由電絕緣材料制成的涂層。這種設(shè)計(jì)的有利效果在于提供高介電強(qiáng)度并且需要小的間隙和爬電距離。該涂層優(yōu)選地是peek涂層。

18、在對(duì)間隙和爬電距離有特定要求的情況下，一種有利的方法變型提供了作為表面絕緣元件位于繞組上的絕緣裝置、比如nomex絕緣紙，該表面絕緣元件旨在與電導(dǎo)體壓力配裝在一起，使得由于形狀配合確保表面絕緣元件的固定組裝。形狀配合可以經(jīng)由在槽側(cè)面的表面上夾緊或者經(jīng)由沖頭的經(jīng)設(shè)計(jì)的槽形狀或者導(dǎo)體的由此產(chǎn)生的槽形狀來實(shí)現(xiàn)。與用作槽封閉楔形件的常用的基于塑料的實(shí)心本體相比，更薄的表面絕緣元件的使用在產(chǎn)品成本和安裝空間方面具有優(yōu)勢(shì)。

19、根據(jù)本發(fā)明的另一特別優(yōu)選的實(shí)施方式，可以提供的是，定子槽中的每個(gè)定子槽中的側(cè)壁和基部接觸有絕緣裝置。此外，本發(fā)明還可以進(jìn)一步改進(jìn)，即絕緣裝置是絕緣紙。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于可以進(jìn)一步改進(jìn)電導(dǎo)體與定子本體的絕緣性。

20、本發(fā)明的目的還通過一種用于生產(chǎn)電機(jī)的定子的方法來實(shí)現(xiàn)，所述電機(jī)特別地用于機(jī)動(dòng)車輛的傳動(dòng)系，該方法包括以下步驟：

21、·提供中空筒形的定子本體，該定子本體由多個(gè)堆疊的定子疊片形成并具有多個(gè)定子槽，所述定子槽軸向延伸穿過定子本體并且具有帶有u形輪廓的橫截面，該u形輪廓具有兩個(gè)大致平行的側(cè)壁以及槽基部和與槽基部徑向相對(duì)布置的槽開口，

22、·提供具有大致矩形的導(dǎo)體橫截面的多個(gè)電導(dǎo)體以形成定子繞組，

23、·將電導(dǎo)體從徑向方向通過槽開口中的每個(gè)槽開口沿槽基部方向插入到定子槽中，使得在每種情況下，多個(gè)電導(dǎo)體在定子槽中徑向地布置在彼此上方，其中，槽開口具有比電導(dǎo)體的周向?qū)挾却蟮闹芟驅(qū)挾龋?/p>

24、·借助于沖頭對(duì)徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體進(jìn)行壓力配裝，該沖頭在徑向方向上朝向槽基部接合穿過槽開口并且使徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體在周向方向上塑性變形，使得徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體的周向?qū)挾却笥诓坶_口的周向?qū)挾炔⑶译妼?dǎo)體徑向受限地布置在相應(yīng)的定子槽中。

25、電導(dǎo)體的輸出線材可以是經(jīng)典的矩形線材、優(yōu)選地是帶有peek涂層的矩形線材，以便產(chǎn)生高介電強(qiáng)度并且需要最小的間隙和爬電距離。在用于布置在定子槽中的扁平線材式軸繞組的經(jīng)典延展過程中，徑向連接過程沒有在電導(dǎo)體到達(dá)其在定子槽中的最終位置時(shí)終止，而是在插入過程之后開始電導(dǎo)體的成形過程。徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體的線材橫截面由此在槽開口中發(fā)生改變，使得電導(dǎo)體的線材寬度變得大于定子槽的開口，但是優(yōu)選地尚未達(dá)到整個(gè)槽寬度。在成形之后，組裝沖頭從定子槽徑向縮回。

26、還可以有利的是，將本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)成使得沖頭的橫截面具有面向電導(dǎo)體的凸形輪廓。在此可以實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)在于，優(yōu)選的材料偏移可以沿周向方向在電導(dǎo)體的兩側(cè)實(shí)現(xiàn)，這減少了壓力配裝所需的徑向壓縮力。

27、根據(jù)本發(fā)明目的的另一優(yōu)選實(shí)施方式，可以提供的是，定子槽各自均具有周向槽寬度，其中，壓力配裝被設(shè)定成使得在已經(jīng)執(zhí)行塑性變形之后，徑向最靠近槽開口的電導(dǎo)體的周向?qū)挾刃∮谥芟虿蹖挾取?/p>

28、這允許在電導(dǎo)體的朝向槽壁的兩側(cè)保持間隙，例如，冷卻流體可以流動(dòng)通過所述間隙，這可以有助從這些區(qū)域于特別有效地散熱。這也可以降低對(duì)絕緣介質(zhì)造成機(jī)械損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

29、最后，本發(fā)明還可以有利地實(shí)施成使得在插入電導(dǎo)體之前，在定子槽的側(cè)壁和基部上布置有絕緣裝置，這進(jìn)一步改進(jìn)了電導(dǎo)體相對(duì)于定子本體的電絕緣。