本發(fā)明涉及一種在定子側(cè)具有棒繞組的電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)：

1、電動(dòng)機(jī)可以在定子側(cè)具有棒繞組。在此，定子(stator)具有一系列棒代替繞制的線(xiàn)導(dǎo)體作為場(chǎng)導(dǎo)體。與傳統(tǒng)的繞組相比，棒具有小的電感。因此，為了產(chǎn)生預(yù)先給定的磁場(chǎng)，需要相對(duì)大的電流流動(dòng)。

2、但是由于棒的電阻小，這種大的電流流動(dòng)僅需要例如12v的相對(duì)小的電壓。小的電壓使得用來(lái)控制棒的逆變器的部件能夠以相對(duì)于彼此小的距離布置。因此，例如可以將功率電子設(shè)備的部件布置在一個(gè)或多個(gè)電路板上，將該電路板布置在電動(dòng)機(jī)附近。

3、也就是說(shuō)，在以這種方式設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)中，電氣和電子部件的高封裝密度導(dǎo)致由于高電流強(qiáng)度產(chǎn)生的電氣和電子部件的高損耗熱量。一般在該位置使用的空氣冷卻或者水冷卻對(duì)于產(chǎn)生的損耗功率可能不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，給出一種電動(dòng)機(jī)，其消除了開(kāi)頭提到的缺點(diǎn)，特別是對(duì)于電氣和電子部件具有改善的冷卻性能。

2、上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)具有在權(quán)利要求1中給出的特征的電動(dòng)機(jī)來(lái)解決。

3、根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)包括定子，該定子具有多個(gè)被設(shè)計(jì)為棒的場(chǎng)導(dǎo)體。此外，電動(dòng)機(jī)包括多個(gè)逆變器，用于控制場(chǎng)導(dǎo)體，其中，逆變器布置在一個(gè)或多個(gè)電路板上，并且電路板布置在至少一個(gè)冷卻板上。此外，存在至少一個(gè)熱管，該熱管的蒸發(fā)器側(cè)布置在冷卻板中，并且該熱管的冷凝器側(cè)布置在冷卻板外部。

4、由于其巨大的導(dǎo)熱能力，熱管也可以運(yùn)走在這種結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的大量在空間上緊密集中的損耗功率。至少在電路板的直接附近不需要產(chǎn)生強(qiáng)制的氣流，因此至少在那里省去了運(yùn)動(dòng)部件。

5、根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的有利的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中得到。在此，可以將獨(dú)立權(quán)利要求的實(shí)施方式與從屬權(quán)利要求中的一個(gè)的特征組合，或者優(yōu)選也可以多個(gè)從屬權(quán)利要求中的特征組合。因此，可以進(jìn)一步附加地設(shè)置以下特征：

6、熱管可以被設(shè)計(jì)為呈直線(xiàn)形，并且在常規(guī)設(shè)立電動(dòng)機(jī)時(shí)以相對(duì)于水平面傾斜至少10°的方式布置。特別是，傾斜也可以是至少20°，并且在特殊的設(shè)計(jì)方案中，可以是至少45°或者至少60°。在此，傾斜的方向適宜使得冷凝器位于蒸發(fā)器上方。因?yàn)闊峁苤械南鄬?duì)于水平面的傾斜影響效率、即熱傳導(dǎo)，因此有利地確保了熱管的最佳效率。在此，在傾斜10°的情況下，依據(jù)熱管的類(lèi)型和設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了可能的最大性能的80％或更大的熱輸送性能，而該值在10°以下快速并且急劇地下降。

7、電路板可以被設(shè)計(jì)為呈圓形或者環(huán)形扇區(qū)形。具有這種形狀的電路板可以組成圓或者環(huán)，因此以最佳地匹配于電機(jī)的形狀的方式布置在電機(jī)的軸向端部處，其中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高模塊化。

8、在此，術(shù)語(yǔ)“軸向”、“徑向”和“切向”涉及轉(zhuǎn)子的軸線(xiàn)，因此涉及定子的對(duì)應(yīng)的對(duì)稱(chēng)軸線(xiàn)。在此，“軸向”描述平行于該軸線(xiàn)的方向，“徑向”描述朝向該軸線(xiàn)或者遠(yuǎn)離該軸線(xiàn)的、與該軸線(xiàn)正交的方向，并且“切向”是如下的方向，該方向相對(duì)于該軸線(xiàn)具有恒定的徑向距離，并且在恒定的徑向位置處以圓形圍繞該軸線(xiàn)定向。表述“沿圓周方向”等同于“切向”。

9、如果關(guān)于平面、例如橫截面使用術(shù)語(yǔ)“軸向”、“徑向”和“切向”，那么這些術(shù)語(yǔ)描述平面的法線(xiàn)矢量、即垂直于相關(guān)平面的矢量的朝向。

10、冷卻板可以垂直于電機(jī)的軸線(xiàn)地布置。以這種方式，冷卻板可以與電路板一起以節(jié)省空間的方式布置在電機(jī)的軸向端部處。也可以使多個(gè)冷卻板軸向偏移并且彼此靠近地布置。因此，同時(shí)出現(xiàn)如下簡(jiǎn)單的可能性，即，在常規(guī)設(shè)立電機(jī)時(shí)，熱管或者多個(gè)熱管垂直或者幾乎垂直地布置，因此實(shí)現(xiàn)最佳的熱輸送。此外，在這種布置的情況下，在冷卻板和功率電子設(shè)備與形成場(chǎng)導(dǎo)體的棒之間給出均勻的距離，由此棒的接觸得到簡(jiǎn)化。

11、可以在雙側(cè)利用電路板覆蓋冷卻板。由此，有利地實(shí)現(xiàn)改善的空間利用。熱管非常適合用于將由此增加的熱輸入運(yùn)出到冷卻板中。可以通過(guò)所使用的熱管的數(shù)量來(lái)對(duì)逆變器電路的廢熱進(jìn)行調(diào)整。

12、可以存在多個(gè)熱管。電動(dòng)機(jī)可以具有一個(gè)冷卻板或者多個(gè)冷卻板，并且其中的每一個(gè)可以具有一個(gè)熱管或者多個(gè)熱管。利用多個(gè)熱管，一方面可以運(yùn)出更多熱量，另一方面可以更均勻地從冷卻板運(yùn)出熱量，從而使冷卻板中的溫度梯度有利地最小化。

13、電動(dòng)機(jī)可以具有多個(gè)電路板。特別是，多個(gè)分離的電路板可以安裝在冷卻板上。通過(guò)分布到多個(gè)電路板上，可以使所使用的功率電子設(shè)備模塊化。因此，可以使用多個(gè)相同類(lèi)型的電路板來(lái)提供大量轉(zhuǎn)換器，由此制造在廢料方面得到改善。

14、熱管可以在冷凝器側(cè)具有多個(gè)葉片。葉片形成散熱器，散熱器由于其表面積大、同時(shí)熱質(zhì)量低、導(dǎo)熱性能足夠，確保了良好的向周?chē)諝獾臒彷敵?。在此，良好的穿流性?duì)于向外輸送的熱的有效的輸出也是有利的。

15、如果葉片被設(shè)計(jì)為用于被動(dòng)流動(dòng)，那么其間距必須足夠大，以便不過(guò)多阻礙氣流。為此，至少4mm的間距是有利的。但是散熱器也可以被設(shè)計(jì)為用于主動(dòng)流動(dòng)，例如利用一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇。在這種情況下，可以選擇較小的葉片間距、例如僅1mm。

16、葉片的至少一部分可以與多個(gè)熱管機(jī)械連接。換句話(huà)說(shuō)，熱管中的多個(gè)熱管通向由葉片形成的散熱器。由此，除了葉片的機(jī)械上的穩(wěn)定化之外，也實(shí)現(xiàn)了更均勻的熱輸出，因此實(shí)現(xiàn)了冷卻板中的更小的溫度梯度。

17、冷卻板可以具有兩個(gè)蓋表面和周?chē)膫?cè)表面，其中，電路板布置在蓋表面中的一個(gè)或者兩個(gè)蓋表面上，并且其中，熱管穿過(guò)側(cè)表面。也就是說(shuō)，冷卻板被設(shè)計(jì)為基本上圓柱形的板。由此，蓋表面有利地保持完全空閑，用于安裝電路板。此外，熱管如此可以直線(xiàn)形地延伸通過(guò)冷卻板的另一個(gè)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)了高機(jī)械穩(wěn)定性以及從冷卻板到熱管的最佳熱傳遞。

18、替換地，冷卻板可以具有兩個(gè)蓋表面和周?chē)膫?cè)表面，其中，電路板布置在蓋表面中的一個(gè)上，并且其中，熱管穿過(guò)另一個(gè)蓋表面。如果空間情況允許，那么可以將具有葉片的散熱器轉(zhuǎn)移到冷卻板后面的區(qū)域中，而不是在冷卻板側(cè)面。由此，使電機(jī)在徑向上的空間需求明顯減小，并且替代地電機(jī)在軸向方向上的長(zhǎng)度增大。

19、逆變器可以被設(shè)計(jì)為用于產(chǎn)生交流電壓，該交流電壓具有200v或更小、特別是150v或100v或更小、特別是20v或更小的幅值。如此產(chǎn)生的電壓是對(duì)場(chǎng)導(dǎo)體、即對(duì)定子棒施加的電壓。通過(guò)該相對(duì)低的電壓，首先使得能夠相對(duì)于彼此非?？拷夭贾媚孀兤鞯牟考Ｔ诓考?、例如功率半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)之間可以使用大約2mm的間距，由此得到電子部件的高封裝密度以及將多個(gè)逆變器布置在相對(duì)小的空間上的可能性。由此，又在空氣需求小的情況下，可以使用大數(shù)量的相，特別是與定子棒的數(shù)量對(duì)應(yīng)的數(shù)量的相。因此，在對(duì)應(yīng)的大數(shù)量的定子棒的情況下，可以使用12、24或48個(gè)相。

技術(shù)特征：

1.一種電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其具有：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述熱管(30,31,51,52,61,62,71,72)被設(shè)計(jì)為呈直線(xiàn)形，并且在常規(guī)設(shè)立所述電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)時(shí)以相對(duì)于水平面傾斜至少10°的方式布置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述電路板(15)被設(shè)計(jì)為呈圓形或者環(huán)形扇區(qū)形。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述冷卻板(16)垂直于所述電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)的軸線(xiàn)(9)地布置。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，在雙側(cè)利用電路板(15)覆蓋所述冷卻板(16)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，所述電動(dòng)機(jī)具有多個(gè)熱管(30,31,51,52,61,62,71,72)。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，所述電動(dòng)機(jī)被設(shè)計(jì)為利用至少6個(gè)相來(lái)控制所述場(chǎng)導(dǎo)體(12)。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，所述電動(dòng)機(jī)具有多個(gè)電路板(15)。

9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述熱管(30,31,51,52,61,62,71,72)在冷凝器側(cè)與多個(gè)冷卻葉片(32)連接。

10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，冷卻葉片(32)的至少一部分與多個(gè)熱管(30,31,51,52,61,62,71,72)機(jī)械連接。

11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述冷卻板(16)具有兩個(gè)蓋表面和周?chē)膫?cè)表面，其中，電路板(15)布置在所述蓋表面中的一個(gè)或者兩個(gè)蓋表面上，并且其中，所述熱管(30,31,51,52,61,62)穿過(guò)所述側(cè)表面。

12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述冷卻板(16)具有兩個(gè)蓋表面和周?chē)膫?cè)表面，其中，電路板(15)布置在所述蓋表面中的一個(gè)上，并且其中，所述熱管(71,72)穿過(guò)另一個(gè)蓋表面。

13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，存在一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，用于在冷卻葉片(32)的區(qū)域中產(chǎn)生空氣流動(dòng)。

14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)(10,20,50,60,70)，其中，所述逆變器被設(shè)計(jì)為用于產(chǎn)生交流電壓，所述交流電壓具有200v或更小、特別是150v或更小、特別是50v或更小的幅值。

技術(shù)總結(jié)
在定子側(cè)具有棒繞組的電動(dòng)機(jī)包括多個(gè)逆變器，用于控制棒，其中，逆變器布置在一個(gè)或多個(gè)電路板上，電路板布置在至少一個(gè)冷卻板上，存在至少一個(gè)熱管，熱管的蒸發(fā)器側(cè)布置在冷卻板中，并且熱管的冷凝器側(cè)布置在冷卻板外部。

技術(shù)研發(fā)人員：F·布呂廷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：茵夢(mèng)達(dá)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/28