CN105720723A - 具有emv措施的机动车电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车(1)的电机(2)。本发明的目的是，改善电机(2)在机动车(1)中的电磁兼容性。为此在电机(2)的定子(6)的至少一绕组头(17)上设置各自的导电的、与电机(8)的地电位端子(20)电连接的屏蔽部件(18)，该屏蔽部件设计成，向着环境(14)电和/或电磁地屏蔽绕组头(17)。

Description

具有EMV措施的机动车电机
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的电机。该电机具有转子以及定子。为了驱动转子，该定子具有用于产生旋转磁场的线圈装置。来自于定子导流装置、即例如叠片组的至少一绕组头从线圈装置伸出到定子的环境中。本发明还包括具有这种电机的机动车。
背景技术
在电机中以扭矩加载转子，该扭矩通过定子利用磁旋转磁场产生。为了产生旋转磁场，交替地以电流加载线圈装置的各个电线圈。通过逆变器可以实现电流的转换。在转换时产生转换侧面/转换边缘，它们作为高频交流信号和/或交流电压信号、即一般作为电干扰在电机中出现。
在机动车中产生特殊的问题，电机被许多导电零部件包围，在这些导电零部件中例如可以通过电容耦合传递电干扰。尤其在混合动力车和电池运行的电动车(BEV-batteryelectricvehicle–Elektroauto)中已经确认，由于高于60V的高压供电电压和/或由于用于电驱动电机的大于10安培、尤其大于50安培的驱动电流，使电干扰这样大，以至于它们在被零部件传递以后作为电磁干扰射线辐射，并由此例如可能干扰机动车中的无线电接收。
换言之，在这种情况下不再存在电磁兼容性(EMV或EMC-electromagneticcompatibility)。
由DE202010009940U1描述了一个电刷马达，它可以位于直流电机或者通用机里面并且具有换向器。在从定子的一个线圈换向到下一线圈时可能导致形成火花。为了抑制火花提供一个扼流圈。
由EP2541740A1描述了一个用于电机的定子，它具有绕组头屏蔽，该绕组头屏蔽与定子的定子叠片组导电连接。通过绕组头屏蔽减小在电机转子中的电压感应。换言之磁屏蔽绕组头。在此对每个绕组头都提供屏蔽板，它略微大于绕组头的外轮廓。
由DE10062596A1已知一个电机，它具有安置在定子芯上的屏蔽板，用于屏蔽从定子绕组到探头的磁流。它防止定子绕组的漏磁流到其它元件。
由DE10105983A1已知一个电机，其中定子具有电导体并且电导体在定子轴向端面上形成绕组头，它们至少部分地被近似篮子的成形件包围，该成形件在其包裹的容积上可以改变并且由电绝缘的、形状弹性的材料形成。由此定子可以配合到电机外壳里面。
由DE8903359U1已知一个具有叠片定子铁芯的电机，其中在每个绕组头上设置一个在圆周方向上完全包围绕组头的且在轴向上在其内圆周和外圆周上至少部分搭接的保护罩，该保护罩配有配合到定子槽里面的、形成槽盖(Nutverschluss)的短臂。这些罩形成绕组头的固定体，它在加工技术上能够简单地实现。
由DE3212308C2已知一种用于放置罩盖在电机绕组头上的方法。
通过由现有技术已知的措施不能在未损害电机效率地情况下减小源自电机的电干扰、即电干扰场或者电磁辐射。
发明内容
本发明的目的在于，在用于机动车的电机上提供EMV措施，通过该措施可以使进入到机动车里面的电干扰减小到给定的阈值以下。
这个目的通过独立的专利权利要求的内容得以实现。本发明的有利改进方案由从属的专利权利要求的特征给出。
按照本发明提供一个用于机动车的电机。该电机具有可旋转支承的转子，它能够与驱动轴机械耦合。为此所述转子例如可以具有法兰。该转子例如可以可旋转地支承在电机的外壳中。此外所述电机具有用于驱动转子的定子。该定子具有用于产生用于驱动转子的旋转磁场的线圈装置。为了导引旋转磁场，提供软磁的导流装置，例如叠片组，如同由现有技术所公知的那样。通过所述线圈装置可以构成一个或多个电线圈。但是所述线圈装置以公知的方式只部分地设置在导流装置里面。所述线圈装置的至少一绕组头从导流装置伸出到定子的环境中。
在按照本发明的电机中，在至少一绕组头上设置各自的导电的、与电机的地电位端子电连接的屏蔽部件，该屏蔽部件设计成，向着环境电和/或电磁地屏蔽绕组头。所述地电位端子例如可以通过电机外壳的法兰形成，通过它可以使电机固定在机动车发动机室中的支架部件上。所述地电位端子也可以通过所谓的地带、例如多股绞线提供。
通过按照本发明的电机产生如下优点，即通过绕组头发出的电干扰、即电场和/或电磁辐射在屏蔽部件上终结，屏蔽部件通过与地电位端子的导电连接可以被置于地电位。
为了在电场和/或电磁辐射方面以对于屏蔽适合的方式适合地设计屏蔽部件，可以简单地将屏蔽部件的导电性和屏蔽部件与地电位端子之间的电连接的导电性设计得相应较大。导电性必需足够大，由此使由绕组头发出的电干扰在屏蔽部件一侧位于规定的最高值以下。在此该最高值可以通过专业人员根据状况确定。以下内容尤其适合作为用于调整导电性的参数：所述屏蔽部件的材料，它优选包括铝和/或铜。屏蔽部件的材料厚度，其中所述屏蔽部件例如可以具有薄板，它具有至少0.3毫米的板厚。用于使屏蔽部件的电位与地电位平衡的平衡电流流过所述屏蔽部件的导线横截面。该导线横截面优选为至少0.3平方厘米。
优选每个绕组头的各自的屏蔽部件相对于各自的绕组头和/或相对于导流装置、即例如叠片组和/或相对于导流装置电绝缘。由此防止涡流。
为了防止来自于绕组头的电干扰被传递到机动车的其它导电部件，已经证实特别有利的是，所述各自的屏蔽部件至少部分地设置在绕组头与转子之间。由此有利地避免否则由绕组头在转子中引起的电位波动会作为交流电压或交流电流被传递到转子轴或驱动轴中，并且还从那里作为干扰射线辐射到机动车中，因为所述轴起到天线的作用。
相应地已经证实有利的是，对此附加或备选地，所述各自的屏蔽部件至少部分地设置在绕组头与轴在按照规定耦合时所分布的区域之间。由此也有效地避免或至少减小绕组头的电干扰向轴的直接传递。
在一实施例中，在各自的屏蔽部件中导线横截面、即导电横截面小于绕组头的直径、尤其小于绕组头直径的四分之一、优选小于绕组头直径的八分之一。由此得到如下优点，在所述屏蔽部件内部也避免或至少减小涡流形成。在此所述导电横截面是在屏蔽部件中垂直于平衡电流的流动方向所测量的导电屏蔽部件的最大尺寸
在一实施方式中，所述各自的屏蔽部件具有至少一金属丝和/或带状的导体部件、即导体带。由此导致特别有效地抑制涡流。在此所述各自的金属丝和/或带状导体部件分别优选只在唯一的连接位置上与地电位端子电耦合，尤其在金属丝和/或导体部件的各自端部上电耦合。由此也避免超出屏蔽部件和其它导电部件地形成回路。带状导体部件与金属丝相比的优点是，在相同重量时其有效屏蔽面积更大。
为了通过金属丝或导体带也实现足够大的屏蔽绕组头的面积，本发明的一实施方式规定，所述各自的屏蔽部件围绕各自的绕组头缠绕。由此所述屏蔽部件是螺旋形的。对此附加或必需地，所述屏蔽部件具有梳状结构和/或鱼骨状结构。这些结构也已经证实在抑制涡流方面是有利的。
所述各自的屏蔽部件例如可以粘接在绕组头上。在优选的实施方式中，所述各自的屏蔽部件被包入/铸入到支架部件、尤其罩或卡紧件中。所述支架部件由电绝缘的材料形成，并且所述屏蔽部件通过该支架部件保持在各自的绕组头上。通过提供支架部件得到的优点是，所述屏蔽部件在装配电机时可以低装配成本地设置在各自的绕组头上。
尤其规定，所述支架部件被插到绕组头上，和/或利用搭扣连接卡接到绕组头上。这将装配费用减少到唯一装配步骤上，并由此减少电机的加工成本。
如上所述，本发明也包括机动车。按照本发明的机动车具有按照本发明的电机的实施方式。所述电机的转子与驱动轴机械耦合，通过驱动轴能够驱动机动车行驶。所述耦合例如可以直接或者通过变速器提供。所述电机的地电位端子与机动车的车身和/或金属支架结构、例如横梁或纵梁或底板和/或与机动车高压车载电网的地电位导电连接。关于高压电压在这里理解为大于60伏、尤其大于100伏的电压。
按照本发明的机动车尤其由汽车、优选由轿车构成。
附图说明
下面描述本发明的实施例。为此示出
图1按照本发明的机动车的实施方式的示意图，
图2电机的示意纵剖面图，该电机可以在图1的机动车中提供，
图3图2的电机线圈装置的电线圈的示意透视图，
图4图3的电线圈示意正视图，具有绕组头和屏蔽部件。
下面解释的实施例涉及本发明的优选实施方式。但是在本实施例中，该实施方式的所述部件展示了本发明的单独的、要彼此独立看待的各特征，这些特征分别相互独立地改进本发明，并因此也要单独地或以不同于所示的组合方式被看作是本发明的组成部分。此外所述实施方式也可以通过本发明的其它已经描述过的特征补充。
在附图中功能相同的部件分别配有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示出机动车1，该机动车可以是汽车、尤其是轿车。机动车1例如可以由混合动力车构成，具有(未示出的)内燃发动机和作为电驱动电机的电机2。机动车1也可以是纯电驱动的机动车，具有电机2。
机动车1为了向电机2供电而具有蓄电池3、尤其是高压蓄电池。高压蓄电池3通过车载电网4、尤其是高压车载电网来例如与电机2的转换器或逆变器5接通。
电机2例如可以是同步电机或异步电机。电机2可以具有定子6或转子7。定子6和转子7可以设置在公共的外壳8里面。定子6可以具有线圈装置9，它可以具有多个单个电线圈10，在图3中示出其中的一个线圈。定子6、转子7和线圈装置9可以以公知的方式构成。利用逆变器5可以使线圈装置9的线圈10以来自蓄电池3的供电电流交替地供电。由此在气隙L中以公知的方式产生旋转磁场，通过它驱动转子7。
转子7可以与驱动轴或简称轴11机械耦合，即尤其防旋转地与轴11连接。通过轴11可以将来自转子7的扭矩例如传递到差速器12并且从那里传递到机动车1的驱动齿轮13上，用于机动车1的行驶驱动。
对于下面的解释要附加地参照图2、图3和图4。
在对线圈10交替通电和在此由逆变器5产生切换侧面时，在常见的电机中通过敞开的线圈端部可能导致电机的电干扰被耦合进入到相邻的部件、尤其是驱动轴11和外壳8里面。从那里电干扰可以例如作为电磁干扰射线15辐射到例如车厢14中，或者也可以辐射到汽车环境U中，并由此引起干扰和/或超过EMV的法定界限。
在该机动车1中防止了或者至少将这种干扰减小到了不会影响电设备运行的程度。
在机动车1的电机2中，线圈装置9尽管部分地设置在导电的导流装置16中，导流装置例如可以通过叠片组或叠片组段形成。从导流装置16伸出来的线圈10的敞开端部或绕组头17在电机2中被电屏蔽和/或电磁屏蔽。在线圈10的每个线圈绕组的绕组头17上设置接地的盖或导体带、即屏蔽部件18，它例如通过电缆19、金属丝或多股线与电机的地电位端子20电连接。地电位端子20例如可以通过在机动车1的发动机室中的用于外壳8与支架部件螺旋连接的法兰构成。所适用的屏蔽(导体横截面，材料，沿着电干扰的传播方向的导体厚度)例如可以以逆变器5的规定的切换频率为基础确定得出。在图2中通过地电位标识21象征性地表示与地电位的电连接。地电位例如可以通过机动车1的车身提供。
屏蔽部件18形成接地的盖，即具有恒定电位的盖，它防止或衰减绕组头17的干扰过耦合到电机2中的相邻零部件上。
由此得到有效地减小EMV干扰，尤其在混合动力车和BEV车辆中，其中线圈装置9以大于60伏、尤其大于100伏的高压运行。
通过屏蔽部件18使绕组头17尤其向着转子7屏蔽。转子7例如可以具有永久磁铁22和导电的支架部件23，通过支架部件将作用于永久磁铁22上的磁力传递到驱动轴11上。在这个支架部件23中可以通过电容耦合从绕组头17传递电干扰到驱动轴11里面。屏蔽部件18屏蔽绕组头17、尤其也直接相对于驱动轴11屏蔽。此外尤其规定，屏蔽部件18也相对于外壳8屏蔽绕组头。
在屏蔽部件里面也可以有效地防止涡流。为此屏蔽部件18例如可以通过导体带、即通过多个相互间隔设置的带状导体部件24构成，它们例如可以通过电的耦合导体部件25与连接导线19电连接。耦合部件25可以是另一导体带或金属丝。由此得到屏蔽部件18的梳状结构26，如同在图4中所示的那样。带状导体部件24的导体横截面27例如可以小于绕组头直径D的四分之一，优选小于绕组头直径的八分之一。绕组头17的直径D例如位于25毫米至30厘米的范围内。
利用屏蔽部件进行电和/或电磁屏蔽的另一优点是，可以减少在电机2中的例如铜的材料量，因为无需用于抑制干扰扼流圈的绕组。
总之，本示例示出了通过本发明如何能够在电机中提供线圈端部屏蔽以便减小EMV干扰。

Claims (9)

1.一种用于机动车(1)的电机(2)，具有：
-以能旋转的方式支承的、与驱动轴(11)能够机械耦合的转子(7)和
-定子(6)，该定子具有用于产生用于驱动转子(7)的旋转磁场的线圈装置(9)并且具有用于导引旋转磁场的软磁的导流装置(16)，其中所述线圈装置(9)只部分地设置在导流装置(16)中并且所述线圈装置(9)的至少一绕组头(17)从导流装置(16)伸出到定子(6)的环境(14)中，
其特征在于，在至少一绕组头(17)上设置各自的导电的、与电机(8)的地电位端子(20)电连接的屏蔽部件(18)，该屏蔽部件设计成，向着环境(14)电和/或电磁地屏蔽绕组头(17)。
2.根据权利要求1所述的电机(2)，其中，所述各自的屏蔽部件(18)相对于各自的绕组头(17)和/或相对于导流装置(16)电绝缘。
3.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述各自的屏蔽部件(18)至少部分地设置在绕组头(17)与转子(7)之间，和/或其中所述各自的屏蔽部件(18)至少部分地设置在绕组头(17)与驱动轴(11)按照规定被耦合时所分布的区域之间，和/或其中所述各自的屏蔽部件(18)至少部分地设置在绕组头(17)与电机(2)的外壳(8)之间。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，在各自的屏蔽部件(18)中导线横截面(27)小于绕组头(17)的直径(D)、尤其小于绕组头(17)直径(D)的四分之一、优选小于绕组头(17)直径(D)的八分之一。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述各自的屏蔽部件(18)具有至少一金属丝和/或带状的导体部件(24)。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述各自的屏蔽部件(18)围绕各自的绕组头(17)缠绕，和/或具有梳状结构(26)和/或鱼骨状结构。
7.根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，其中，所述各自的屏蔽部件(18)被包入到支架部件、尤其罩或卡紧件里面，所述支架部件由电绝缘的材料形成，所述屏蔽部件(18)保持在各自的绕组头(17)上。
8.根据权利要求7所述的电机(2)，其中，所述支架部件插到绕组头(17)上，和/或利用搭扣连接卡接在绕组头(17)上。
9.一种机动车(1)，该机动车具有根据上述权利要求中任一项所述的电机(2)，并且具有驱动轴(11)，该驱动轴与电机(2)的转子(7)机械耦合，其中所述电机(2)的地电位端子(20)与机动车的高压车载电网的地电位或与机动车(1)的车身(21)和/或金属支承结构导电连接。
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