定子及电机的制作方法

本实用新型涉及一种定子以及一种具有这种类型的定子的电机。

背景技术：

在文献WO 2008/014734 A1中示出了这种类型的定子。在此，内部的定子元件和外部的定子元件通过接触摩擦焊接固定地相互连接。在此，在两个定子元件之间构造有冷却通道。冷却通道在此在其轴向端部处一方面利用密封环密封并且另一方面通过在第一和第二定子元件之间的焊缝密封。在此，内部的定子元件由钢或铁构成并且外部的定子元件由铝构成。通过定子的多件式实施方案，可为内部的定子元件实现高的强度并且为外部的定子元件实现简单的制造性和轻的重量。然而，在此，使用不同的材料由于不同的热膨胀系数可导致裂纹、不密封或在焊缝处的脱落。

技术实现要素：

基于现有技术，本实用新型的目标是，提供轻量化结构形式的带有冷却通道的稳定的且寿命长的定子。

该目标通过根据本发明的定子实现。在下文中描述了本实用新型的有利实施方案。

在本实用新型的范围中，用于电机的定子具有第一定子元件以及第二定子元件，其适宜地沿径向相对彼此构造为内部的定子元件和外部的定子元件。在第一定子元件和第二定子元件之间，在此设置用于导出电机的损失热的冷却通道，其被冷却介质穿流。此外，第一定子元件由第一材料、例如钢材料或铁材料制成，并且第二定子元件由第二材料、例如铝材料制成。在使用钢材料或铁材料时，例如可将叠片组压到相应的定子元件上，其中，铝用于另一定子元件能够实现简单的制造性以及轻的重量。因此，可将不同材料的有利特性最优地用于定子。在使用术语铝材料、铁材料和钢材料时，在此也包括相应的合金。

此外，定子具有至少一个中间元件，优选地两个或多个中间元件，其使第一定子元件和第二定子元件固定地相互连接。为了更好地理解，在此且以下大多仅仅阐述一个中间元件，其中，在定子处总是也可构造多个中间元件。此外，一个中间元件的实施方案也可应用或转移到其他中间元件上。

在此，中间元件适宜地布置在第一定子元件和第二定子元件之间。此外，第一定子元件和第二定子元件适宜地构造成彼此间隔开，特别是径向间隔开。在此，定子元件有利地实施成圆柱形，其中，中间元件优选地构造成环形。通过选择用于中间元件的合适的材料，可减少或避免以上解释的、尤其通过不同的热膨胀系数引起的问题。中间元件在此可通过第一材料、第二材料或另一第三材料构成。

在定子处、特别是在第一定子元件或第二定子元件处，可构造相应的容纳区域，其能够实现在定子处布置其他构件和/或组件，例如功率电子设备。此外，定子具有其他通常的构件，例如叠片组以及布置在叠片组处的定子线圈。此外，定子元件中的一个、适宜地第一定子元件可形成叠片组或者通过叠片组构成。

在此，电机可实施成内转子结构形式或外转子结构形式。在此，可实现应用在混合动力驱动机构中，用作辅助驱动机构或者全电动驱动机构或主驱动机构。

此外，冷却通道适宜地由第一定子元件、第二定子元件以及中间元件限定并向外密封。冷却通道在此具有用于冷却介质的流入和流出的输入部以及输出部，其中，冷却通道自身相应地被密封，以避免冷却介质的损失。中间元件和相应的定子元件在此优选地流体密封地布置或固定在彼此上。密封部或密封元件，例如橡胶密封部或密封环例如也可构造成中间元件的附加。然而，如下情况也是可能的，即，密封部或密封元件代替另一、至少第二中间元件密封冷却通道。密封部或密封元件在此在功能上布置在第一定子元件和第二定子元件之间。

第一定子元件、第二定子元件以及中间元件可彼此无关地分别构造成一件式或者构造成多件式。

此外提出，中间元件与第一定子元件通过材料连接的方式，例如通过熔焊、钎焊、粘接等相连接。

中间元件与第一定子元件的材料连接产生稳定的连接以及冷却通道的持久的且牢固的密封。为了与第一定子元件的材料连接，中间元件适宜地同样通过第一材料构成。由此，可通过简单的方式实现材料连接。然而，中间元件和第一定子元件也可通过不同的材料构成，即，中间元件适宜地通过第三材料构成，其中，这些材料优选地适合用于材料连接，例如适合用于焊接连接。

此外，在此提出，中间元件与第二定子元件形状配合地连接和/ 或传力连接和/或材料连接。

第二定子元件与中间元件的形状配合连接和/或传力连接和/或材料连接同样能够实现稳定的且可承受负荷的固定连接以及冷却通道的持久密封。中间元件例如可在制造时被铸造到第二定子元件中。在此，第二定子元件可通过形状配合连接和/或传力连接布置在彼此处。然而，也存在如下可能性，即，使铸造的元件熔化并且产生材料连接，其中，在第二定子元件和中间元件之间的熔化区域也可称为合金区域。

特别是当在第一材料和第二材料、例如铝和钢之间的材料连接在热膨胀时可导致出现问题、例如形成裂纹时，形状配合连接和/或传力连接是有利的。在此，形状配合连接确保冷却通道的密封以及中间元件在第二定子元件处的稳定固定。在此，由于温度变化引起的定子元件的不同膨胀可导致应力，其可被在中间元件和第二定子元件之间的形状配合连接吸收和平衡或者补偿。

适宜地，中间元件布置在第二定子元件的容纳部处。适宜地，中间元件至少部分地被容纳部包围。在此，中间元件可以防丢的方式和/或以深入的方式布置在第二定子元件处，特别是相对于第二定子元件的表面深入。

容纳部例如可构造成在第二定子元件处的槽、特别是环形的槽并且以形状配合连接的方式容纳中间元件且必要时甚至夹紧或夹住中间元件。在此，第二定子元件的容纳部以形状配合连接的方式和/或传力连接的方式和/或材料连接的方式包围或围住中间元件。中间元件在此特别是可在制造过程期间被铸造到第二定子元件中或者被第二材料包围铸造并且在第二定子元件固化之后布置且固定在该第二定子元件处。在此，中间元件有利地以深入的方式且以防丢的方式布置在第二定子元件处。由中间元件和第二定子元件组成的复合件因此形成复合构件，其由多种不同的材料制成。

中间元件的材料、特别是第一材料优选地具有比第二定子元件的材料、特别是第二材料更高的熔点和/或更小的热膨胀系数。

由此，可在制造过程期间由第二定子元件铸造包围中间元件。由于材料的熔点的差别，基本上不发生中间元件的熔化或熔解。中间元件在第二定子元件、特别是第二定子元件的容纳部固化之后被其包围。在第二定子元件和容纳部固化之后，中间元件以形状配合连接的方式且必要时以材料连接的方式布置在容纳部中。在冷却过程期间，容纳部由于不同的热膨胀系数比中间元件更强地、特别是在轴向方向上收缩，由此中间元件额外地以传力连接的方式被夹住或夹紧在容纳部中或容纳部处。

提出，中间元件构造成封闭的、环形的或圆柱形的。中间元件适宜地构造成一件式的。

第一定子元件、第二定子元件以及中间元件可彼此无关地适宜地构造成封闭的、环形的、圆形的或圆柱形的。由此，可以简单的方式将中间元件插入用于制造第二定子元件的模子中并且被第二材料包围铸造。

在一种实施变型方案中提出，中间元件不可相对旋转地或以形状配合连接的方式不可相对旋转地固定在第二定子元件处。

这种类型的不可相对旋转特别是在周向上尤其提高了定子相对于被引入的扭矩和力的负荷能力。为此，中间元件例如可如以上描述的那样以形状配合连接的方式和/或传力连接的方式和/或材料连接的方式布置和固定在第二定子元件处。

适宜地，中间元件形成形状配合连接结构，第二定子元件以形状配合连接的方式接合到形状配合连接结构中。

形状配合连接结构例如可构造成多边形的、齿轮形的、齿圈形的和/或滚花形的。此外，形状配合连接结构可通过凹入部、特别是凹槽和/或开口、特别是孔构造在中间元件处。在此，开口也可通过长孔构成。在此，第二定子元件适宜地以形状配合连接的方式接合到中间元件的形状配合连接结构中。

该形状配合连接结构例如可构造在中间元件处，其中，形状配合连接结构在制造第二定子元件期间例如通过浇铸以形状配合连接的方式被填充或包覆。

在此，使用形状配合连接结构再次改善了中间元件特别是在周向上在第二定子元件处的布置和固定。

此外，提出一种电机，其包括根据前述实施方案中至少一种实施方案所述的定子。

定子和特别是对应的带有该定子的电机尤其设置成用于使用在传动系中、特别是机动车用传动系中。

附图说明

下面根据附图示例性地解释根据本实用新型的定子。其中：

图1示出了带有中间元件的电机的定子；

图2示出了图1中的定子的侧视图；

图3示出了图1中的定子的中间元件；

图4至8示出了带有形状配合连接结构的图2和图3中的中间元件的不同实施方案。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了用于电机的定子10。在此，定子10包括第一定子元件14、第二定子元件16以及两个中间元件18。第一定子元件14、第二定子元件16和中间元件18在此基本上构造成绕轴线 A旋转对称。在此，第一定子元件14和第二定子元件16基本上构造成圆柱形并且中间元件18基本上构造成环形。在此，第一定子元件 14和第二定子元件16彼此径向地布置，其中，第二定子元件16径向地布置在第一定子元件14之内。第一定子元件14特别是实施成板件并且第二定子元件16实施成铸件。两个中间元件18在此径向地在定子元件14、16之间布置在定子10、确切地说定子元件14、16的两个轴向端部区域处。在此，第一定子元件14、第二定子元件16和两个中间元件18限定冷却通道22，其中，中间元件18基本上在轴向方向上限定冷却通道22并且第一定子元件14和第二定子元件16基本上在径向方向上限定冷却通道22。吸收并导出电机的损失热的冷却介质在冷却通道22之内流动。冷却通道22为此具有用于冷却介质的流入和流出的输入部24、以及输出部26。电机的损失热特别是由布置在叠片组20处的定子线圈产生，叠片组20又径向外部地布置在第一定子元件16处。定子线圈在此未示出。叠片组20可尤其直接通过第一定子元件14构成或者也可与第一定子元件14构造成一件式。

在此，第二定子元件16构造成铝件，由此，其相对轻并且适宜制造。此外，第一定子元件14构造成钢件或铁件，由此，实现了高的稳定性并且可将叠片组20压到第一定子元件16上。此外，第一定子元件14由此可构造成相对薄，以便可在尽可能短的路径上将叠片组20的损失热传递到冷却介质上。因此，通过使用不同的材料，可有利地使用这些不同材料的有利特性。

由于不同材料的材料连接可导致出现问题，例如在第一定子元件 14和第二定子元件16之间直接材料连接时，两个中间元件18同样构造成钢件或铁件。

由此，两个中间元件18可以材料连接的方式、例如通过焊接与第一定子元件14相连接。此外，固定的材料连接方式的连接向外密封冷却通道22。第一定子元件14和中间元件18在此通过其面的法线指向径向方向的环形面布置在彼此处并且固定地相互连接。中间元件 18和第一定子元件14因此特别是通过其各自的环形面相互焊接在一起。

此外，中间元件18布置在第二定子元件16的构造成环形槽24 的容纳部24处。容纳部24在此部分地、特别是U形地或者也爪形地包覆相应的中间元件18，其中，中间元件18以深入的方式且以防丢的方式布置在第二定子元件16处。中间元件18由此以形状配合连接的方式布置在第二定子元件16处，其中，中间元件18可适宜地也以预紧的方式或以传力连接的方式布置在容纳部24中。容纳部24在此适宜地通过在中间元件18两侧作用的轴向力夹紧中间元件18，其中，该轴向力分别朝向中间元件18作用。冷却通道22因此密封地被封闭，其中，可通过中间元件18和容纳部24的连接吸收例如由于温度变化引起的膨胀。由此避免了定子形成裂纹或脱落以及不密封性的倾向。

中间元件18例如可直接在制造第二定子元件16时被铸造或包围铸造。在此，中间元件18例如可被插入用于第二定子元件16的相应的铸模中，其中，紧接着浇铸第二材料、在此为液态的铝。由于第二材料优选地具有比第一材料更低的熔化温度以及更大的热膨胀系数，中间元件18基本上不被熔化，其中，中间元件18在冷却过程期间通过容纳部24的收缩或拉紧形状配合连接地且传力连接地被固定。原则上，在此在第二定子元件16和中间元件18之间的这种形状配合连接的传力连接即使在电机的最大运行温度期间也存在，因为该运行温度在所使用的材料的熔化温度之下。在浇铸时，根据制造过程和材料选择，也可出现熔解或熔化，由此，第一材料和第二材料达成材料连接并且形成合金区域。

第二定子元件16和中间元件18在此呈现出复合构件，其中，第一定子元件14在制造复合件之后的步骤中与该复合件、特别是与其中间元件18固定连接、例如焊接。

在图3至图8中示出了不同的中间元件18的示例。在此，图3 示出了中间元件18的简单的环形地封闭的变型方案。

在图4至图8中示出了带有不同的形状配合连接结构34的其他中间元件18。在此，中间元件18的外轮廓26在该示例中构造成环形。图4中的中间元件18的径向内轮廓28例如是多边形的，由此，特别是在周向上在中间元件18和第二定子元件14之间产生附加的旋转固定。相反地，图5示出了锯齿形作为用于中间元件18的径向内轮廓 28。

在图6中，在中间元件18处的外轮廓26以及内轮廓28构造成环形，然而中间元件18具有开口30或缺口30，特别是孔30。在第二定子元件16的制造过程期间，例如通过浇铸，材料可侵入开口30 中，该材料在硬化后具有与中间元件18的开口30互补的形状。在此，该互补的形状通过第二定子元件16的栓形成，其在此未示出，但是特别是在周向上建立了在中间元件18和第二定子元件16之间的固定连接。

在图7和图8中示出了用于形状配合连接结构34的以及用于产生中间元件18和第二定子元件16的连接的额外强化的另一变型方案。在此，分别在轴向两侧在中间元件18中加工出凹入部32、特别是凹槽32或沟槽32，凹入部同样在浇铸第二定子元件16时被填充并且用于额外的固定。中间元件18尤其可在通过浇铸被包围或覆盖的区域中在表面上被压花。

不同的中间元件18的形状配合连接结构34适宜地如此构造，即，其完全被容纳部24包围。此外，不同地示出的形状配合连接结构34 也可相互组合或被改进。

应注意的是，定子元件以及中间元件可实施成一件式或者也可实施成多件式。总地来说，中间元件可有利地用于连接多个由不同材料构成的定子元件。

附图标记：

10 定子

14 第一定子元件

16 第二定子元件

18 中间元件

20 叠片组

22 冷却通道

24 容纳部/环形槽

26、28 轮廓

30 开口、缺口、孔

32 凹入部、凹槽、沟槽

34 形状配合连接结构。