CN103701244B - 具有屏障元件的线圈载体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于支承电机的线圈的绕组的线圈载体，所述线圈载体具有用于支承所述线圈的绕组的本体和安装在所述本体上的屏障元件，设计所述屏障元件以便在绕线过程中进行弯折，从而绕线的两个相互交叉的金属线部段相互间隔距离地布置。由此可以减少在超声焊接过程中的绝缘漆磨损的风险。

Description

具有屏障元件的线圈载体

技术领域

本发明涉及一种用于支承电机的线圈的绕组的线圈载体、一种具有缠绕在线圈载体上的线圈的电机、一种具有电机的车辆和一种用于缠绕线圈的方法。

背景技术

电子整流的电机通常具有带有定子齿的定子。对于内部转子机（Innenläufermaschinen）来说，定子通常构造成圆形的，并且构造成一体的或者由单个区段组装而成。在后一种情况下，单个区段通常具有定子齿结构，首先对所述定子齿结构进行绕线，随后将缠绕的单个区段组装成圆形的定子。习惯上利用漆绝缘的铜丝缠绕单个区段的定子齿结构，以便将定子线圈施加到定子齿上。

为了避免绕线和相应的单个区段的铁片之间发生电短路，安装了形式为绕组载体的、以下也称为线圈载体的绝缘元件，所述线圈载体例如可以由塑料制成。线圈载体通常作为独立的组件制成，所述组件例如由热塑塑料通过包覆定子结构或者说整个单个区段制成。

文献DE 10 2010 064 051 A1描述了一种用于在电机中绝缘单齿绕组的绕组载体。所述绕组载体由多个绕组载体部件组成，所述绕组载体部件分别具有基本部件和绕组载体凸缘。在所述绕组载体凸缘上布置有用于保持绕线的接头部段的定位结构。也设有用于导引绕线的接头部段中的至少一个接头部段的导向元件。导向元件应避免绕线的接头部段与其他的接头部段的其中之一接触。

进入到绕组中的金属线例如借助超声焊接方法连接到汇流排上。基于通过焊接方法引起的振动会损害涂覆到绕线上的漆绝缘层。这样的损害会导致线圈短路或者在过程中或者说在场中的机器的故障。

发明内容

本发明的任务在于，减小绕线的单个部段之间短路的风险。

该任务通过下文所述的一种用于支承电机的线圈的绕组的线圈载体、一种具有这种线圈的电机、一种具有这种电机的车辆和一种用于将线圈缠绕在这种线圈载体上的方法来解决。由下文的进一步描述中得出其他的实施方式。

本发明一方面涉及一种用于支承电机的线圈的绕组的线圈载体。所述线圈载体具有也被成为基本部件的本体，构造所述本体设计以支承所述线圈的绕组。所述线圈载体还具有屏障元件，所述屏障元件可弯折地安装在所述本体上，并且构造所述屏障元件以在绕线过程中进行弯折，从而使得所述绕线的两个相互交叉的金属线部段相互间隔距离地布置。

所述金属线的绕组尤其可以是是单齿绕组。

本发明基于以下认识，即在这类绕组中存在以下区域：绕线的各个金属线部段在所述区域中交叉。当这些交叉点位于绕线的接头部段的区域中时，并且线圈在后续过程中利用超声焊接方法连接到汇流排上时，由焊接方法引入到金属线中的、在金属线部段的交叉区域中的振动会导致金属线部段之间的摩擦。当这些金属线部段接近焊接部位时便尤其是这种情况。这会引起涂覆到绕线上的漆绝缘层受损，从而发生例如线圈短路形式的短路，由此会造成机器故障。

由于屏障元件防止了交叉的金属线部段在线圈的进线区域中接触，于是能够减小在超声焊接过程中漆绝缘层磨损的风险。

所述本体和所述屏障元件例如一体地制造。这可以通过压铸方法实现。

根据本发明的一种实施方式，所述屏障元件构造为薄膜铰链（Filmschanier）。所述屏障元件例如具有0.3毫米至0.4毫米之间的厚度。以这种方式确保了，屏障元件提供了绕组的相互交叉的金属线部段之间的足够的间距，并且另一方面屏障元件如此薄，从而其不会对绕组的几何形状产生不利面影响。然而所述屏障元件也可以构造为更厚的或者更薄的。

根据本发明的另一种实施方式，所述本体具有绕线表面，所述绕组的金属线缠绕在所述绕线表面上。所述线圈载体具有线圈载体凸缘，所述线圈载体凸缘连接到所述绕线表面上，以便朝向所述金属线的端部限定所述金属线的绕组。所述屏障元件相对于绕线表面以一定间距安装在所述线圈载体凸缘上，从而所述屏障元件在绕线过程中在绕线的从所述绕组的第二位置或者更高位置过渡到所述绕组的位于后面的位置时发生弯折。

换句话说，在当前缠绕的金属线部段由一个位置过渡到下一个位置时，在金属线自动缠绕到线圈上期间，所述绕线自动地弯折所述屏障元件。

根据本发明的另一种实施方式，所述线圈载体由聚苯硫醚（PPS）、聚酰胺、聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）、聚甲醛（POM）、聚丙烯（PP）或者聚乙烯（PE）制成。

根据本发明的另一方面说明了一种具有线圈的电机，所述线圈缠绕到上文和下文中所描述的线圈载体上。

根据本发明的另一方面说明了一种具有电机的、例如为混合动力车辆或者电动车辆的车辆，所述电机具有线圈，所述线圈缠绕到上文和下文中所描述的线圈载体上。

根据本发明的另一方面说明了一种用于缠绕线圈的方法，其中缠绕所述线圈的绕组的第n位置。当所述绕线由所述绕组的第n位置过渡到第n+1位置时，所述屏障元件由所述绕线自动地弯折，之后则缠绕所述绕组的第n+1位置。n为整数。

附图说明

在下文中，根据附图对本发明的实施方式进行详细地描述。

图1A示出了具有缠绕在其上的线圈的线圈载体；

图1B至1E示出了在绕线过程不同阶段中的线圈载体的进线区域的部分视图；

图2A示出了根据本发明的一种实施方式的、具有缠绕在其上的线圈的线圈载体；

图2B至2E示出了在绕线过程的不同阶段中的、图2A所示的线圈载体的进线区域的部分视图；

图3示出了根据本发明的一种实施方式的线圈载体的另一幅透视图；

图4示出了根据本发明的一种实施方式的、具有缠绕在其上的线圈的线圈载体的剖面图；

图5示出了根据本发明的一种实施方式的线圈载体的透视图；

图6示出了图5所示的线圈载体的进线区域的部分透视图；

图7示出了在绕线过程之后的、图5所示的线圈载体的进线区域的部分透视图；

图8示出了根据本发明的一种实施方式的电机；

图9示出了根据本发明的一种实施方式的车辆；

图10示出了根据本发明的一种实施方式的方法的流程图。

附图中所示的内容均是示意性的并且并非是符合原尺寸的。如果在附图中使用了相同的附图标记，则这些附图标记表示相同或者相似的元件。

具体实施方式

图1A示出了线圈载体100，线圈101缠绕到所述线圈载体上。不仅绕线的进线部段102而且绕线的出线部段106均借助超声焊接方法与相应的汇流排或者地线接头（Masseanschluss）连接。

图1B示出了线圈载体100的进线区域（Einlaufbereich）的透视图。导向通道107位于线圈载体凸缘402中，绕线的进线部段102进入到所述导向通道中。在区域105中，进线绕线部段102与外部绕组的下金属线部段104交叉，所述金属线部段最靠近线圈载体凸缘402。

在实施超声焊接方法期间，金属线部段102、104在区域105中相互摩擦，从而能够部分地磨掉绝缘漆。

图1C示出了在绕线过程期间线圈载体100的进线区域。如在图1C中所示的那样，第二位置的在该时刻缠绕的金属线部段103与在进线区域的金属线部段102交叉，所述金属线部段102大致垂直于金属线部段103。

图1D示出了，现在如何缠绕第二位置的最后的金属线部段103，并且图1E示出了绕线过程的、在其中缠绕第三位置的第一金属线部段104的阶段。

金属线部段104也与在区域105中的金属线部段102交叉。

基于绕组的结构，对于第二位置的最后的金属线部段和第三位置的第一金属线部段来说会产生与正在进线的金属线部段的接触。在这种情况下，这些金属线部段不是相互相切，而且相互交叉。这样的接触使得在借助超声焊接方法将线圈连接到汇流排上期间可能会磨掉金属线部段的漆绝缘层，这可能导致线圈短路。

图2A示出了根据本发明的一种实施方式的、具有缠绕在其上的线圈101的线圈载体100。除了屏障元件201，该线圈载体与在图2A至图2E中所示的线圈载体没有差别。

图2B示出了线圈载体的进线区域的细节图。所述屏障元件201是弯折的并且位于进线区域的金属线部段102和外部绕组起始部的金属线部段104之间。屏障元件201防止了在超声焊接过程中的磨损。

图2C示出了在绕线过程期间图2B所示的进线区域。屏障元件201在这种情形下还向上弯折，并且因而处于屏障元件在绕线过程开始前所占据的位置。

图2D示出了绕线过程较晚的一个阶段，在所述阶段中现在例如缠绕第三绕线位置的第一金属线部段103，其中在该过程中弯折屏障元件201，从而使得屏障元件现在位于在进线区域中的金属线部段102上。弯折的屏障元件例如可以以该方式完全覆盖线圈载体凸缘402中的通道，具有金属线部段102的进线部位于所述通道中。

图2E示出了绕线过程较晚的一个阶段，在所述阶段中现在也缠绕第三位置的第一金属线部段104。基于绕组的结构，通过第二位置103的最后金属线部段和第三位置104的第一金属线部段弯折集成在线圈载体中的塑料屏障201。该塑料屏障通过金属线部段102、103、104夹紧并且防止了在超声焊接过程中金属线部段103、104与金属线部段102接触。这样使得在实施超声焊接方法过程中在该区域中的金属线部段的绝缘系统上不会发生损伤。

图3示出了具有缠绕的线圈101的线圈载体100的透视图。

图4示出了图3所示的线圈载体的剖面图。所述线圈载体具有带有五个绕线位置403（第一位置）、404（第二位置）、405（第三位置）、406（第四位置）和407（外部的、第五位置）的缠绕的线圈。上线圈载体凸缘402和下绕线筒凸缘408连接到绕线表面401上，所述上绕线筒凸缘和下绕线筒凸缘朝向线圈的端部限定线圈的绕组。附图标记301表示线圈的本体（Kropus）或者说线圈的基本部件。

本发明的一个核心方面在于，塑料屏障集成到线圈的线圈载体中。如此设计所述屏障元件，从而使得其能够通过注塑过程制造。载体和屏障元件因此可以一体地构造。在缠绕线圈载体时，在缠绕第二位置的最后绕组期间并且在金属线从第二位置过渡到第三位置时如此使塑料屏障变型，从而使得所述塑料屏障在正在进线的金属线部段与在第二位置端部上和第三位置起始部处的两个金属线部段之间夹紧。由此可以确保避免相互交叉的金属线部段的直接接触。

当然也可以相对于绕线表面401以一定间隔安装塑料屏障，从而当绕线从第三位置过渡到第四位置时或者当绕线从第四位置过渡到第五位置时，塑料屏障发生变型和弯折。

图5示出了线圈载体100的透视图，所述线圈载体具有导向元件501，所述导向元件夹紧正在进线的金属线部段。所述屏障元件201位于导向元件和本体301之间，所述屏障元件在缠绕金属线时自动向下弯折。

图6示出了带有屏障元件201的线圈载体的进线区域的细节图。屏障元件201例如可以设计成板状的，并且可以具有矩形的或者正方形的基面。在此如此选择屏障元件201与线圈载体的本体的壁601之间的间距，从而在绕线过程开始、即在缠绕绕组的第一位置时还不对弯折所述屏障元件201。例如在由第二位置过渡到第三位置时或者在由第三位置过渡到第四位置时才发生弯折。

可以如此选择所述屏障元件的宽度602，从而屏障元件可以与进线部段间隔多个金属线部段地布置。换句话说，即其可以具有相当于绕线的、两个、三个或者更多个金属线直径的宽度。

图7示出了图6所示的区域，然而该区域现在具有缠绕的线圈和相应地弯折的屏障元件201。

图8示出了具有带有缠绕在其上的线圈的线圈载体100的电机800。

图9示出了车辆900，所述车辆具有电机800。所述车辆例如为电动车辆或者混合动力车辆。

图10示出了根据本发明的一种实施方式的方法的流程图。在步骤1001中，线圈的绕组的第n位置缠绕到线圈载体上。在由该第n位置过渡到第n+1位置时，在步骤1002中自动弯折屏障元件，并且之后在步骤1003中缠绕绕组的第n+1位置。

需要补充说明的是，文中的“包括”和“具有”不排除其他的元件和步骤，并且“一个”或者“一”不排除多个。此外需要说明的是，参考上述实施例之一的进行描述的特征或者步骤也可以与其他上述实施例的其他特征和步骤组合地使用。在权利要求书中的附图标记不应看作是对本发明的限定。

Claims (10)

1.用于支承电机（800）的线圈（101）的绕组的线圈载体（100），所述线圈载体具有本体（301），构造所述本体以支承所述线圈（101）的绕组，其特征在于，所述线圈载体（100）还具有屏障元件（201），所述屏障元件可弯折地安装在所述本体（301）上并且在绕线过程后是弯折的，从而所述绕组的金属线的两个相互交叉的金属线部段（202、203）相互间隔距离地布置。

2.按照权利要求1所述的线圈载体（100），其中所述本体（301）和所述屏障元件（201）一体地制造。

3.按照权利要求1或2所述的线圈载体（100），其中所述本体（301）和所述屏障元件（201）以压铸方法制造。

4.按照权利要求1或2所述的线圈载体（100），其中将所述屏障元件（201）构造为薄膜铰链。

5.按照权利要求1或2所述的线圈载体（100），其中所述屏障元件（201）具有0.3毫米至0.4毫米之间的厚度。

6.按照权利要求1或2所述的线圈载体（100），其中所述本体（301）具有绕线表面（401），所述绕组的金属线缠绕到所述绕线表面上；

其中所述线圈载体（100）具有线圈载体凸缘（402），所述线圈载体凸缘连接到所述绕线表面（401）上，以便朝向所述线圈的端部限定所述线圈（101）的绕组；

其中所述屏障元件（201）以一定间距相对于所述绕线表面（401）安装在所述线圈载体凸缘（402）上，从而所述屏障元件（201）在绕线过程中在金属线从所述绕组的第二位置或者更高位置（404、405、406）过渡到所述绕组的位于后面的位置（405、406、407）时发生弯折。

7.按照权利要求1或2所述的线圈载体（100），其中所述线圈载体（100）由聚苯硫醚（PPS）、聚酰胺、聚对苯二甲酸二丁酯（PBT）、聚甲醛（POM）、聚丙烯（PP）或者聚乙烯（PE）制成。

8.具有线圈（101）的电机（800），所述线圈缠绕到按照前述权利要求中任一项所述的线圈载体（100）上。

9.具有按照权利要求8所述的电机（800）的车辆（900）。

10.用于将线圈缠绕在按照权利要求1到7中任一项所述的线圈载体（100）上的方法，所述方法具有以下步骤：

缠绕所述线圈（101）的绕组的第n位置；

弯折屏障元件（201），使得所述第n位置的金属线部段与接下来的第n+1位置的交叉的金属线部段间隔开；

缠绕所述绕组的所述第n+1位置；

其中n为整数。