本公開總體涉及旋轉電機。更特別地，本發(fā)明涉及一種外轉子電機的定子。此外，本發(fā)明涉及一種用于例如工作機的外轉子電機。此外，本發(fā)明涉及一種工作機。

背景技術：

旋轉電機，諸如馬達和發(fā)電機通常包括轉子和定子，轉子和定子被布置成在二者之間產(chǎn)生磁通量。在能夠為內(nèi)轉子機或者外轉子機的輻射通量電機中，最大扭矩與氣隙半徑、氣隙表面的面積、氣隙中的磁通密度以及定子的氣隙表面中的線性電流密度的乘積成比例。因此，在不增大電機的機械尺寸的情況下，能夠通過提高線性電流密度而增大最大扭矩，這是因為當已經(jīng)超過鐵的飽和點時，實際上不能再增大磁通密度。然而，增大線性電流密度增大了產(chǎn)生上述線性電流密度的定子繞組中的電阻損耗，并且因此在電機運行中，定子的冷卻起重要作用。

尤其是與具有表面安裝的永磁體的永磁電機結合時，其中轉子圍繞定子的外轉子電機在機械上是有利的。在外轉子電機中，離心力使表面安裝的永磁體壓靠于轉子的鐵芯結構，而在內(nèi)轉子電機中，離心力趨向于使表面安裝的永磁體與轉子的鐵芯結構分離。此外，在一些情況下，與內(nèi)轉子電機相比，能夠在外轉子電機中更容易地布置對轉子的冷卻。外轉子電機的定子通常包括由鐵磁材料制成的鐵芯結構，以及線圈側位于鐵芯結構的狹槽內(nèi)的繞組。為了布置冷卻，定子通常還包括位于由鐵芯結構的定子軛構成的腔體內(nèi)的冷卻元件。冷卻元件與定子軛處于導熱關系，并且冷卻元件可以包括用于引導冷卻流體，諸如水的冷卻通道。冷卻元件能夠為電機的框架結構的一部分。關于 上述類型的冷卻布置的不便在于：當冷卻元件被冷卻時，冷卻元件和定子軛之間的機械接觸趨向于松動，這是因為根據(jù)冷卻元件的材料的熱膨脹系數(shù)，冷卻減小了冷卻元件的尺寸。因而，正在被冷卻的定子軛和冷卻元件之間的溫差增加了從定子軛至冷卻元件的熱阻，并且因此削弱冷卻。

技術實現(xiàn)要素：

下面提出簡要發(fā)明內(nèi)容，以提供對各種發(fā)明實施例的一些方面的基本理解。發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的廣泛概述。發(fā)明內(nèi)容無意確定本發(fā)明的關鍵或者緊要元件，也無意描繪本發(fā)明的范圍。下面的發(fā)明內(nèi)容僅以簡要形式提出本發(fā)明的一些概念，作為對本發(fā)明的示例性實施例的更詳細說明的導言。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于外轉子電機的新型定子。根據(jù)本發(fā)明的定子包括：

-鐵芯結構，該鐵芯結構包括鐵磁材料并且包括定子軛和連接至定子軛的定子齒部，

-繞組，該繞組至少部分地位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)，和

-冷卻元件，該冷卻元件位于由定子軛構成的腔體內(nèi)并且與定子軛處于導熱關系，冷卻元件的第一表面與腔體的第二表面具有機械接觸，以便提供該導熱關系。

上述冷卻元件包括：

-第一部分，該第一部分包括第一表面并且由具有第一熱膨脹系數(shù)的第一材料制成，和

-第二部分，該第二部分被第一部分徑向地圍繞，以便第二部分與第一部分具有機械接觸。

第二部分由具有小于第一熱膨脹系數(shù)的第二熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，第二部分能夠起防止冷卻元件和定子軛之間的機械接觸松動的作用。第一材料例如可以包括鋁，并且第二材料可以包括例 如鋼。

根據(jù)本發(fā)明，也提供一種新型外轉子電機。該電機包括定子和轉子，其中定子根據(jù)本發(fā)明所述。

根據(jù)本發(fā)明，也提供一種新型工作機，該新型工作機例如能夠為但是不是必需為牽引機、斗式加料機、壓路機、挖掘機、推土機、碎石機或者木材削片機。根據(jù)本發(fā)明的工作機包括：

-內(nèi)燃機，

-一個或者更多功能元件，該一個或者更多功能元件通過機械功率驅動，和

-電動機械傳動鏈，電動機械傳動鏈位于內(nèi)燃機和一個或者更多功能元件之間。

電動機械傳動鏈包括具有根據(jù)本發(fā)明的定子的至少一個外轉子電機。

工作機的上述一個或者更多功能元件可以包括例如工作機的液壓系統(tǒng)的液壓泵、工作機的車輪和/或工作機的鏈軌。

工作機有利地但不是必要地包括被配置用以冷卻工作機的液壓系統(tǒng)和電動機械傳動鏈兩者的液體冷卻系統(tǒng)。

在所附從屬權利要求中描述本發(fā)明的許多示例性和非限制性實施例。

當結合附圖閱讀時，通過下列具體的示例性和非限制性實施例的描述將最好地理解本發(fā)明的構造和操作方法的各種示例性和非限制性實施例，以及其另外的目標和優(yōu)點。

本文件中的動詞“包括…”和“包括…”被用作開放性限制，不排除也不要求存在未記載的特征。除非另外明確指出，否則從屬權利要求中所記載的特征都可自由互相組合。此外，應理解，貫穿本文件，使用“一”或者“一個”即單數(shù)形式不排除復數(shù)。

附圖說明

下面以示例的方式并且參考附圖更詳細地解釋本發(fā)明的示例性和非限制性實施例以及它們的優(yōu)點，其中：

圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的外轉子電機的截面圖，該截面圖是沿與電機的轉子的幾何旋轉軸線平行的平面截取的，

圖1b示出沿圖1a中所示的線A-A截取的截面圖，

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的外轉子電機的截面圖，該截面圖是沿與電機的轉子的幾何旋轉軸線平行的平面截取的，

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的外轉子電機的截面圖，該截面圖是沿與電機的轉子的幾何旋轉軸線平行的平面截取的，

圖3b示出圖3a中所示的外轉子電機的細節(jié)，并且

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的工作機的示意圖。

具體實施方式

下面給出的本說明書中的具體示例不應被理解為限制所附權利要求書的范圍和/或應用性。除非另外明確指出，否則下面給出的本說明書的示例的列表和組合都不是詳盡的。

下面參照圖1a和1b、圖2以及圖3a和3b描述根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的定子。

圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的外轉子電機的截面圖，其中該截面圖是沿與坐標系199的yz平面平行的平面截取的。該電機包括定子100和轉子111。轉子的旋轉軸線平行于坐標系199的z軸。在圖1a中所示的示例性例子下，外轉子電機是轉子111包括永磁材料112的永磁機。轉子111還包括由在軸向方向上，即在坐標系199的z方向上堆疊的電絕緣鐵磁片制成的轉子軛113。例如，外轉子電機也能夠是轉子包括鼠籠繞組的感應機。

定子100包括由鐵磁材料制成或者至少包括鐵磁材料的鐵芯結構101。鐵芯結構101包括定子軛102以及連接至定子軛的定子齒部。鐵芯結構101可以包括彼此電絕緣，并且在軸向方向上，即在坐標系199的z方向上堆疊的一堆鐵磁片。作為另一示例性替選，鐵芯結構101可以包括鐵素體或者鐵粉末組分，諸如(軟磁復合材料)。定子100包括線圈側位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)的繞組103。定子100包括位于由定子軛102構成的腔體內(nèi)的冷卻元件104。冷卻元件104包括用于引導水或者一些其它適當?shù)囊后w或者氣體冷卻流體的冷卻通道107。冷卻元件104的第一表面具有與腔體的第二表面的機械接觸，以便在冷卻元件104和定子軛102之間提供導熱關系。在圖1a中所示的示例性例子下，冷卻元件104是構成外轉子電機的一部分外殼體的框架結構110的一部分。

冷卻元件104包括第一部分105和第二部分106。第二部分106被第一部分105徑向地圍繞，以便第二部分具有與第一部分的機械接觸。圖1b示出沿圖1a中所示的線A-A截取的截面圖。截面平面平行于坐標系199的xy平面。第一部分105具有與定子軛102的機械接觸。在圖1a中所示的示例性例子下，第二部分106是位于第一部分105的腔體內(nèi)的管狀套管，但是也可能的是，第二部分例如為實心的，即非中空的桿。第一部分105由第一材料制成，并且第二部分106由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，當冷卻元件被冷卻流體冷卻時，第二部分106能夠起防止冷卻元件104和定子 軛102之間的機械接觸松動的作用。第一部分105可以包括例如鋁，并且第二部分106可以包括例如鋼。第二部分106能夠被布置成具有趨向于使第一部分105徑向膨脹的預緊力。例如能夠通過使用第一和第二部分105和106之間的過盈配合而實現(xiàn)該預緊力。在這種情況下，第二部分106能夠被這樣安裝在第一部分105中，即：在安裝期間，第一部分較熱并且第二部分較冷，并且/或者簡單地通過使用充分大的力實現(xiàn)該安裝。也能夠的是，繞第二部分106鑄造第一部分105。

在圖1a和1b中所示的示例性外轉子電機中，冷卻元件104和定子軛102的腔體的互相接觸表面是圓錐形的，以便促進在定子軛102和冷卻元件104之間布置機械接觸?；ハ嘟佑|表面的圓錐形形狀使得能夠在被布置用以生成在軸向方向上使冷卻元件104壓靠于定子軛102的圓錐形腔體的軸向力的一個或者更多張緊裝置的幫助下維持導熱關系。在圖1a中所示的示例性例子下，張緊裝置包括被布置用以將冷卻元件104相對定子軛102軸向緊固的螺釘。在圖1a中，以附圖標記108指示其中一個螺釘。例如，圓錐形表面的錐角α能夠處于從0.5度至45度的范圍內(nèi)。然而，值得注意的是，基于第二部分106能夠起防止冷卻元件104和定子軛102之間的機械接觸松動作用的原理在冷卻元件104和定子軛102之間的接觸表面不是圓錐形，例如圓柱形時也適用。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的外轉子電機的截面圖，其中該截面圖是沿與坐標系299的yz平面平行的平面截取的。該電機包括定子200和轉子211。轉子211的旋轉軸線平行于坐標系299的z軸。定子200包括包括鐵磁材料的鐵芯結構201。鐵芯結構201包括定子軛202以及連接至定子軛的定子齒部。定子200包括線圈側位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)的繞組203。定子200包括位于由定子軛202構成的腔體內(nèi)，并且具有與定子軛202的機械接觸的冷卻元件204。冷卻元件204包括用于引導水或者一些其它適當?shù)囊后w或者氣體冷卻流體的冷卻通道207。冷卻元件204包括第一部分205和第二部分206。 第二部分206被第一部分205徑向地圍繞，以便第二部分具有與第一部分的機械接觸。第一部分205具有與定子軛202的機械接觸。在圖2中所示的示例性例子下，第二部分206為圓錐形，以便第一和第二部分具有圓錐形的接合表面。冷卻元件204還包括支撐元件240，以將圓錐形第二部分206軸向地壓靠于第一部分205的圓錐形腔體。在該示例性例子下，第二部分206是位于第一部分205的腔體內(nèi)的管狀套管，但是也可能的是，第二部分例如為實心的，即非中空的桿。第一部分205由第一材料制成，并且第二部分206由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，當冷卻元件被冷卻流體冷卻時，第二部分206能夠起防止冷卻元件204和定子軛202之間的機械接觸松動的作用。

定子軛202和冷卻元件204之間的互相接觸表面有利地為圓錐形，以便促進在定子軛202和冷卻元件204之間布置導熱關系。互相接觸表面的圓錐形形狀使得能夠在被布置用以生成在軸向方向上使冷卻元件204壓靠于定子軛202的圓錐形腔體的軸向力的一個或者更多張緊裝置的幫助下維持導熱關系。在圖2中所示的示例性例子下，張緊裝置包括被布置用以將冷卻元件204相對定子軛202軸向地緊固的螺釘和彈簧元件。在圖2中，以附圖標記208指示其中一個螺釘，并且以附圖標記209指示其中一個彈簧元件。在該示例性例子下，彈簧元件是處于螺釘頭和鐵芯結構201之間的彈簧墊圈。

圖3a示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的外轉子電機的截面圖，該截面圖是沿與坐標系399的yz軸平行的平面截取的。該電機包括定子300和轉子311。轉子的旋轉軸線平行于坐標系399的z軸。定子300包括鐵芯結構301，鐵芯結構301包括鐵磁材料。鐵芯結構301包括定子軛302以及連接至定子軛的定子齒部。定子300包括線圈側位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)的繞組303。定子300包括位于由定子軛302構成的腔體內(nèi)的冷卻元件304。冷卻元件304包括用于引導水或者一些其它適當?shù)囊后w或者氣體冷卻流體的冷卻通道307。冷卻元件 304包括第一部分305和第二部分306。第一部分305由第一材料制成，并且第二部分306由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。定子軛302和冷卻元件304之間的互相接觸表面有利地為圓錐形的，以便促進在定子軛302和冷卻元件304之間布置導熱關系?；ハ嘟佑|表面的圓錐形形狀使得能夠在被布置用以生成在軸向方向上使冷卻元件304壓靠于定子軛302的圓錐形腔體的軸向力的張緊裝置的幫助下維持導熱關系。在圖3a中所示的示例性例子下，張緊裝置是被布置用以將冷卻元件304相對定子軛302軸向地緊固的盤形彈簧309。在圖3b中示出盤形彈簧309的前視圖。在坐標系399的幫助下示出關于圖3b的觀察方向。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的工作機460的示意圖。在該示例性例子下，工作機為斗式加料機，但是該工作機也能夠為例如牽引機、壓路機、挖掘機、推土機、碎石機或者木材削片機。工作機包括例如能夠為柴油發(fā)動機、奧托循環(huán)發(fā)動機或者渦輪發(fā)動機的內(nèi)燃機461。工作機包括處于內(nèi)燃機461和工作機的車輪之間的電動機械傳動鏈462。在圖4中，以附圖標記470和471指示其中兩個車輪。電動機械傳動鏈包括發(fā)電機463，發(fā)電機463的轉子被機械地連接至內(nèi)燃機461的軸。電動機械傳動鏈包括功率電子轉換器469和處于工作機的車輪輪轂處的電動馬達。電子功率轉換器469被布置用以將發(fā)電機463產(chǎn)生的電壓轉換成具有適合電動馬達的振幅和頻率的電壓。在圖4中，以附圖標記464和465指示其中兩個電動馬達。每個電動馬達都為外轉子電機，其定子包括：

-鐵芯結構，該鐵芯結構包括鐵磁材料并且包括定子軛和連接至定子軛的定子齒部，

-繞組，該繞組至少部分地位于定子齒部之間的定子狹槽內(nèi)，和

-冷卻元件，該冷卻元件位于由定子軛構成的腔體內(nèi)并且與定子軛處于導熱關系，冷卻元件的第一表面與腔體的第二表面具有機械接觸，以便提供該導熱關系。

上述冷卻元件包括：

-第一部分，該第一部分包括第一表面并且由第一材料制成，和

-第二部分，該第二部分被第一部分徑向地圍繞，以便第二部分具有與第一部分的機械接觸。

第二部分由熱膨脹系數(shù)小于第一材料的熱膨脹系數(shù)的第二材料制成。因此，第二部分起防止冷卻元件和定子軛之間的機械接觸松動的作用。

冷卻元件的上述第一表面和腔體的第二表面有利地為圓錐形，以便促進在定子軛和冷卻元件之間布置機械接觸。

也可能是，發(fā)電機463為上述類型的外轉子電機。

根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的工作機包括用于冷卻電動馬達的液體冷卻系統(tǒng)466。液體冷卻系統(tǒng)466能夠被布置用以也冷卻電動機械傳動鏈462的其它部分和/或工作機的液壓系統(tǒng)467和/或內(nèi)燃機461。電動機械傳動鏈462的上述其它部分尤其可以包括功率電子轉換器469和/或發(fā)電機463。

在根據(jù)本發(fā)明的示例性和非限制性實施例的工作機中，電動機械傳動鏈包括被布置用以響應于超過內(nèi)燃機461的最大功率的峰值功率需要的電池468和/或雙電層電容器“EDLC”。電池和/或雙電層電容器例如能夠連接至功率電子轉換器469的直流電壓中間電路。雙電層電容器通常被稱為“超級電容器”。

不應將上文給出的說明書中提供的特定示例理解為限制所附權利要求書的應用性和/或解釋。除非另外明確指出，否則上文給出的說明書中提供的示例的列表和組合都不是詳盡的。