CN102165676B - 具有用于将电元件电连接的接触元件的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电机(10)，特别是发电机(162)，优选为爪极发电机(162′)，所述电机具有用于将电元件(149)电连接的接触元件(134)，该接触元件由带有用于元件连接的多个电导体(136)的大致上呈弧形的、不导电的基板(135)构成，所述基板具有弧形端部(137)。根据本发明，所述电导体(136)中的至少一个被设计为外部连接导体(138)，该外部连接导体在所述基板(135)的外面从一个弧形端部(137)延伸到另一个弧形端部(137)。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，特别是发电机，优选为爪极发电机，所述电机具有用于将电元件电连接的接触元件，该接触元件由带有用于元件连接的多个电导体的大致上呈弧形的、不导电的基板构成，所述基板具有弧形端部。
背景技术
已知在电机中使用用于将电元件电连接的接触元件。
EP 0 960 464描述了一种具有接触元件的电机，该接触元件被构造成大致上呈弧形并且具有弧形端部。接触元件具有多个导体，这些导体在接触元件的基板里面延伸。在接触元件中设置一个导体，该导体在基板里面从一个弧形端部延伸到另一弧形端部。在此，该导体以弯弯曲曲的走向延伸穿过基板。为了不使导体与位于基板里面的其他导体电接触并因此引起短接，需要弯弯曲曲的走向。这导致非常复杂的导线几何结构，该导线几何结构制造昂贵并且当在基板内进行安装时需要高度谨慎。此外，在基板内的弯曲走向由于接触元件的弧形走向产生大的导线长度，这导致导线损耗。需要一种接触元件，该接触元件能以简单且可靠的方式进行制造，并且与现有技术相比导线损耗减少。
发明内容
依据本发明，电导体中的至少一个被设计为外部连接导体，该外部连接导体在基板外面从一个弧形端部延伸到另一个弧形端部。因此大致上产生外部连接导体的从一个弧形端部直接到另一个弧形端部的走向。这使导线缩短，这使得导线损耗很少。此外，接触元件的制造更简单且更经济，因为基板不必围住接触导体并且因此只需要很少量的基板。同时，与设置在基板中的导体相比，外部连接导体的几何结构可以大大简化，这进一步简化了制造过程。在外部连接导体和设置在基板中的其他导体之间短接的危险被最小化或者完全被消除。为了防止外部导体与在电机内部的其他部件电连接，优选地规定，外部连接导体具有绝缘材料，使得外部连接导体在弧形端部之间的区域中被对外绝缘并且在弧形端部内被电接触和/或能被电接触。
依据本发明的一种改进方案，外部连接导体的位于弧形端部之间的走向被构造成呈弓弦形、弧形和/或弯曲形。外部连接导体在弧形端部之间的这种走向设计方案实现了与电机在使用接触元件的区域中的几何结构相适应。弓弦形的走向产生了具有最小导线长度的外部连接导体，因为弧形端部在直接的路径上彼此连接。相反，弧形的和弯曲形的走向提供了外部连接导体与电机相适应的可能性。在此，外部连接导体的走向长度应尽可能地短并且采用尽可能简单的走向形式，以能通过这种方式简化制造过程。
依据本发明的一种改进方案，在弧形的外部连接导体中，其弧形的方向与接触元件的弧形走向相反。这使得接触元件与其基板和外部连接导体一起围成一个特别大的孔，该孔可以容纳电机的部件。因此，总体上形成一个闭合的、环形的结构，该结构实现了接触元件在电机内部的最优布置。
依据本发明的一种改进方案，至少一个导体，优选是外部连接导体，是实心导体。导体为实心导体的设计方案产生导体的固有刚性。特别在外部连接导体的情况下，这使得它独立地保持预设的走向，而不会因为力的作用而变形。此外，可能的是，在准备阶段使外部连接导体具有合适的形状并且在制造过程期间将其安装到基板中。特别地，实心导体可以被设计为冲压件。
依据本发明的一种改进方案，提供一种在电机中产生冷却空气流的装置。该装置可以例如被设计为通风器叶轮。冷却空气流优选地在电机内部冷却整个电机。
依据本发明的一种改进方案，接触元件基本上设置在冷却空气流中并且外部连接导体设置在冷却空气流之外。这种布置方式使外部连接导体不会损害冷却空气流的冷却功能并且该冷却空气流可以最优地冷却基板。此外，有利的是，外部连接导体这样布置在电机内部，使得冷却空气流用来冷却电机的任务不会受到妨碍。
依据本发明的一种改进方案，设有定子，该定子具有至少五个相绕组，其中，接触元件与所述相绕组构成五角星形电路。
依据本发明的一种改进方案，五角星形电路的至少两个相绕组通过外部导体元件彼此电连接。五角星形电路将五个相绕组连接起来，这些相绕组彼此角度错开地设置在定子上。为此目的，每个相绕组与在周向上看再下一个的相绕组电连接。由于数量为奇数，相绕组以串联电路的方式连接，其中，最后一个相绕组与第一个相绕组连接，从而产生电循环。在此，相绕组在电路内的位置与在定子中的位置不同，从而最后一个相绕组与第一个相绕组可以不像其他相绕组那样连接。典型地，在定子中的第一个相绕组和最后一个相绕组彼此间隔地设置，从而为了消除该间隔需要导体。这可以有利地借助于外部连接导体实现，因为该外部连接导体可以在两个相绕组之间建立直接的且特别短的连接。在此，以有利的方式保持在定子内部的电阻平衡，从而避免对电机产生噪声造成消极影响。此外，可以防止采用在定子内部将两个相绕组彼此连接的在定子内的复杂的布线技术，并且可以由外部连接导体代替这些布线技术。
依据本发明的一种改进方案，接触元件是插接接触元件。接触元件在这种实施方式中可以插入电机中，以在电机的使用场所安装接触元件。特别地规定，将插接接触元件与元件插塞连接，使得通过将接触元件插入电机中，接触元件与所述元件电连接。这使得在电机内部的接触元件能简单地进行制造以及可以简单地进行维修和更换。
依据本发明的一种改进方案，接触元件与所述元件构成电整流器。在此，特别地规定，所述元件为二极管。在这种情况下，各个导体这样设置在接触元件内，使得它们可以将多个二极管连接成整流器。整流器优选地用于将由发电机产生的交流电压整流为直流电压。由于这个原因，整流器不仅必须与二极管形式的所述元件连接，而且必须与定子连接。元件这一概念也可理解为定子的相绕组。这在两个相绕组借助于外部导体元件连接的情况下是特别有利的，因为在这种情况下已经存在两相与接触元件的连接。
依据本发明的一种改进方案，设有整流器模块，该整流器模块具有所述整流器、至少一个底板和至少一个冷却体。该整流器模块优选地形成一个紧凑的单元，该单元可以预安装地装配到电机中。有利的是，所述元件，特别是二极管，至少部分设置在整流器模块和/或冷却体中。在这种情况下，存在下列可能性：所述元件不仅可以将在其使用期间产生的热量释放到底板上而且可以释放到冷却体上，并且同时在整流器模块内部占据固定的安装位置。
在本发明的一种改进方案中，接触元件在整流器模块中设置在底板和冷却体之间。这使得在制造过程期间整流器的装配特别快。
附图说明
依据附图对本发明的优选的实施例进行详细阐述。附图中：
图1示出了现有技术中的发电机的剖视图，
图2以示意性视图示出了五角星形电路，
图3示出了具有五个相绕组的定子的示意性绕组布置，
图4以俯视图示出了接触元件，
图5示出了图4接触元件的导体布置，
图6示出了整流器模块的分解图，
图7示出了整流器模块的立体视图，以及
图8示出了电机的剖视图。
具体实施方式
图1示出了现有技术中的电机10。
在图1中示出了电机10的剖视图，所述电机10在这里在该实施方式中作为用于机动车辆的发电机或者更确切地说交流发电机。该电机10尤其具有两件式壳体13，该壳体由第一轴承盖13.1和第二轴承盖13.2组成。所述轴承盖13.1和所述轴承盖13.2将所谓的定子16容纳在其中，该定子一方面由基本上呈圆环形的定子铁心17组成，并且在所述定子的朝径向内侧、沿轴向延伸的槽中嵌入定子绕组18。该环形的定子16通过其径向向内的开槽的表面包围转子20，该转子被构成为爪极转子。转子20尤其由两个爪极板22和23组成，在这些爪极板的外周上各设置沿轴向延伸的爪极指24和25。两个爪极板22和23设置在转子20中，使得其沿轴向延伸的爪极指24以及25在转子20的周边上彼此交替。由此产生在反向磁化的爪极指24和25之间产生磁性上需要的间隙，该间隙被称为爪极间隙。转子20借助于一根轴27和在转子两侧各设一个的滚动轴承28可旋转地支承在相应的轴承盖13.1和13.2中。
转子20总共具有两个轴向端面，在这些端面上分别固定一个通风器30。这个通风器30主要由板状或者说盘状的部分组成，通风器叶片以已知的方式开始于该部分。所述通风器30用于，通过在轴承盖13.1和13.2中的多个孔40实现在电机10的外侧和电机10的内腔之间的空气交换。为此，所述多个孔40基本上设置在轴承盖13.1和13.2的轴向的端部上，借助于通风器30经由通过所述孔将冷却空气吸入到电机10的内腔中。所述冷却空气通过通风器30的旋转沿径向向外加速，从而该冷却空气可以穿过冷却空气能通过的绕组端部45。通过这个作用，绕组端部45被冷却。冷却空气在穿过绕组端部45之后或者说在围绕该绕组端部45流过之后，通过这里在图1中未示出的多个孔沿径向向外流出。
在图1中保护盖47位于右侧，该保护盖防止各个不同的元件受到外界影响。因此，这个保护盖47例如盖住所谓的接触环组件49，该接触环组件用于给激励线圈51提供激励电流。围绕这个接触环组件49设有冷却体53，该冷却体在这里用作正冷却体。轴承盖13.2用作所谓的负冷却体。在轴承盖13.2和冷却体53之间设有接线板56，该接线板用于将设置在轴承盖13.2中的多个负二极管58和这里在这个视图中未示出的在冷却体53中的多个正二极管彼此连接并且由此呈现众所周知的桥式电路。
图2以示意性的方式示出了五角星形电路101，该电路具有五个相绕组102。第一相绕组103通过导线104与结点105连接。从结点105开始，导线106延伸到接线点107。接线点107用A标记。从结点105开始，另一导线108延伸到第二相绕组109。导线110从第二相绕组109延伸到结点111，该结点111通过导线112与用B标记的接线点113连接。从结点111开始，导线114延伸到第三相绕组115。第三相绕组115借助于导线116与结点117连接。导线118从结点117延伸到接线点119，该接线点119用C标记。从结点117开始，导线120延伸到第四相绕组121，该相绕组121本身通过另一导线122与结点123连接。从结点123开始，导线124延伸到接线点125，该接线点125用D标记。结点123此外通过导线126与第五相绕组127连接，该相绕组127此外通过导线128与结点129接触。结点129通过导线130与接线点131连接并且通过导线132与第一相绕组103连接，由此，闭合一个电回路，在该电回路内，相绕组102串联。接线点107、125、112、131和119用于引取电流。
图3以示意图示出了相绕组102的相互布置关系。该图以示意性的转换形式132示出了图2的五角星形电路101。与图2不同，接线点119由两个属于同一点的接线点119′和119″代替，接线点119′和119″在这里没有相互连接，由此产生两个结点117′和117″。接线点119′和119″用C1和C2标记。通过相同的方式，相应产生两根导线118′和118″。箭头133示出了相绕组102的绕向。该视图示出了多个相绕组102的彼此相对偏移的位置，由此，制造分配给接线点119的结点117需要单独的措施。与之相反，其他的结点111、105、129和123可以通过简单的方式制造。
由于彼此错开布置的相绕组102产生已述的必要性，即在接线点119′和119″之间建立连接。在此，在连接接线点119′和119″时应以尽可能大的程度保持相绕组102的电阻平衡。
图4以俯视图示出了接触元件134。接触元件134由基板135构成，该基板被构造成弧形。多个导体136在基板135内部延伸。这些导体136彼此间隔地设置并且不互相电连接。接触元件134具有弧形端部137。这些导体136中被构造成外部连接导体138的一个导体在弧形端部137之间延伸。外部连接导体138的走向弯弯曲曲，以形成弧139，所述弧139的走向与基板的弧形走向方向相反。此外，所有导体136被构造为实心导体140，这意味着这些实心导体不是具有多根金属丝的电缆，而是实心的导电材料。导体136中的每个具有多个接触环141，这些接触环由导体136构成并且位于基板135外面。接触环141用于连接优选是插入到接触环141中的元件。因此，接触元件134被设计为插接接触元件142。外部连接导体138具有绝缘部143，该绝缘部只设在弧形端部137之间外部连接导体138的外部区域中。此外，外部连接导体138和基板135由于彼此反向的弧形走向构成环形的结构144。环形结构144围成孔145，该孔被构造成环形孔146。
由于外部连接导体139在基板135外面的走向，产生围绕导体136的基板135的非常薄的布置方式。不需要基板135来包围外部导体138。此外，外部连接导体135经过尽可能短的路径从一个弧形端部137延伸到另一弧形端部137。因此使用弯曲形的走向，因为外部连接导体138在它的使用场所应围绕障碍物延伸。绝缘部143可以被构造成薄的塑料层147或者漆层148。
图5示出了与元件149电连接的导体136。元件149是二极管150。元件149与二极管150一起构成整流器电路151。为此目的，在每个导体136上连接两个二极管150，其中，被连接的二极管150中总是有一个即正二极管150′设置在导体136的一侧上，而二极管150中的另一个即负二极管150″设置在电导体136的另一侧上。此外，每个导体136具有一个接触环141，该接触环141被分配给接线点107、125、113、131和119中的一个。为了更好的可区分性，来自图2和图3的五角星形电路中的字母标记A、B、C、D和E被分配给相应的接触环141。此外，为了理解，各个导体136和分配给它们的元件149一起用虚线包围。只有在被这些虚线中的一条所包围的区域内的导体136和元件149彼此电连接。不存在两个导体136之间的电连接。
图6以分解图示出了整流器模块152。整流器模块152具有底板153，该底板具有多个负二极管150″。可以看到，每个负二极管150″由二极管体154和插脚155组成。此外，整流器模块152具有接触元件134，该接触元件被实施为插接元件142并且可以沿着轴线156插入基板153中。此外，整流器模块152具有冷却体157，该冷却体具有多个正二极管150′。冷却体157的正二极管150′同样各具有二极管体154和插脚155。全部的插脚155沿平行于轴线156的方向延伸。底板153的负二极管150″的插脚155与冷却体157的正二极管150′的插脚155方向相反。冷却体157可以插在底板153上，由此，接触元件134设置在底板153和冷却体157之间。冷却体157此外具有电池接头158。底板153的负二极管150″通过底板153相互电连接。冷却体157的正二极管150′通过冷却体157彼此电连接。
图7示出了带有插在一起的底板153、接触元件134和冷却体157的整流器模块152。在视图中可以看到，每个二极管150分配有一个接触环141，该接触环与二极管150的插脚155电连接。未示出的是，冷却体157的二极管150与接触元件134的连接，因为这被冷却体157遮盖。因此，接触元件134与二极管150一起构成整流器159，该整流器集成到整流器模块152中。此外，可以看到，外部连接导体138由于其弯曲形的走向避免遮盖在底板153中的孔160。孔160用于在使用场所容纳机器部件。因此，外部连接导体138的弯曲形走向防止了与在孔160中容纳的机器部件接触并且如此地在制造整流器模块152时提供简单且毫无问题的安装。
图8示出了电机161。在此，该电机是爪极发电机162′形式的发电机162，该发电机具有在图1和图2的五角星形电路中的五个相绕组102。整流器模块152沿着轴线156沿轴向设置在电机161上。轴线156沿轴向延伸经过电机161的转子165的旋转轴线。在剖视图中，在整流器模块152内可以看到冷却体157以及接触元件134。此外，示出了接触环142，该接触环与二极管150中的一个二极管的插脚155连接。出于安装整流器模块152的目的，轴承163插在底板153的孔160中，该轴承163具有大致上呈圆柱形的外表面164。安装在孔160中的轴承163说明了外部连接导体138的弧形走向的优点。此外，还示出了整流器模块152的安装位置。吸入到电机161的内腔167中的冷却空气166构成用于冷却电机161的冷却空气流168。冷却空气流168通过通风器170形式的装置169产生。在图8中未示出的外部导体138位于冷却空气流168之外，从而使底板135和二极管150不受干扰地被冷却。
Claims (13)
1.一种电机(10)，所述电机具有用于将作为二极管(150)存在的电元件(149)电连接的接触元件(134)，该接触元件由带有用于元件连接的多个电导体(136)的大致上呈弧形的、不导电的基板(135)构成，所述基板具有弧形端部(137)；其中，在每个导体(136)上连接两个二极管(150)，以构成整流器电路(151)，并且若干所述电导体(136)设置在所述基板(135)中；其特征在于，所述电导体(136)中的至少一个为外部连接导体(138)，该外部连接导体在所述基板(135)的外面从一个弧形端部(137)延伸到另一个弧形端部(137)。
2.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述外部连接导体(138)在所述弧形端部(137)之间的走向呈弓弦形、弧形和/或弯曲形。
3.按照上述权利要求中的任意一项所述的电机(10)，其特征在于，当所述外部连接导体(138)为弧形时，所述外部连接导体的弧形的方向与所述接触元件(134)的弧形走向相反。
4.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，至少一个导体为实心导体(140)。
5.按照权利要求4所述的电机(10)，其特征在于，所述外部连接导体(138)为实心导体(140)。
6.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，设有在所述电机(10)中产生冷却空气流(168)的装置(169)。
7.按照权利要求6所述的电机(10)，其特征在于，所述接触元件(134)基本上设置在冷却空气流(168)中并且所述外部连接导体(138)设置在冷却空气流(168)之外。
8.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，设有定子(116)，该定子具有至少五个相绕组(102)，其中，所述接触元件(134)与所述相绕组(102)构成五角星形电路(101)。
9.按照权利要求8所述的电机(10)，其特征在于，所述五角星形电路(101)的相绕组(102)中的至少两个通过所述外部连接导体(138)彼此电连接。
10.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述接触元件(134)为插接接触元件(142)。
11.按照权利要求1所述的电机(10)，其特征在于，所述接触元件(134)与所述作为二极管(150)存在的元件(149)构成电整流器(159)。
12.按照权利要求11所述的电机(10)，其特征在于，设有整流器模块(52)，该整流器模块具有所述整流器(159)、至少一个底板(153)和至少一个冷却体(157)。
13.按照权利要求12所述的电机(10)，其特征在于，所述接触元件(134)在所述整流器模块(152)中设置在底板(153)和冷却体(157)之间。
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