CN110800194B - 用于旋转电机的定子互联装置 - Google Patents

Abstract

用于旋转电机的定子绕组的互联装置，互联装置包括多个连接导体，连接导体是环形盘且同轴地堆叠且彼此电绝缘。每个连接导体具有沿周向方向分布的多个固定开口，将互联装置固定在定子处，连接导体相堆叠，使得固定开口成组地沿轴向彼此定位且在形成固定通道的情况下基本上重叠。连接导体沿轴向彼此间隔开且被塑料包封浇注，互联装置形成金属‑塑料复合件。设有至少两种类型的、具有不同开口宽度的固定开口，其形成较大的固定开口和较小的固定开口，在固定通道处，在相邻的两个连接导体中分别形成较大的固定开口和较小的固定开口，从较大的固定开口的边缘延伸直至较小的固定开口的边缘的环形空间被塑料填充。还提出具有这种互联装置的定子和电机。

Description

用于旋转电机的定子互联装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于旋转电机的定子互联装置、根据权利要求8的定子以及根据权利要求10的电机。

背景技术

用于电机的定子的这种互联装置例如在申请人的更早的德国专利申请DE 102016 200 115.9中进行了说明。互联装置在此用于借助于缠绕体圆形地布置在定子叠片组处的定子线圈通过线圈端部互联。在此，互联装置具有彼此同轴地布置的多个连接导体，它们借助于绝缘层彼此电绝缘。连接导体实施为环形盘，并且沿轴向分级地布置在定子处。为了布置在定子处，每个连接导体具有构造为凹部的固定区段，它们沿轴向彼此重叠地布置，并且由此连接导体可一起固定在设置在定子的缠绕体处并且构造为凸销的相应连接元件处。在这样布置相对紧贴地堆叠的连接导体时需要特别的措施，以便尤其在提到的凹部的边缘区域处可靠地避免电压击穿并且因此避免不期望的短路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开头提及的类型的节省结构空间、成本有利并且耐电压的互联装置、具有这种互联装置的定子和电机。

该目的通过具有权利要求1的特征的互联装置、根据权利要求8的定子和根据权利要求10的电机实现。

本发明的有利的设计方案和改进方案可由从属权利要求以及下文的附图说明中得悉。

根据本发明的第一方面，提出一种用于旋转电机的定子绕组的互联装置，其包括多个连接导体，它们实施为环形盘、同轴堆叠并且彼此电绝缘，其中，每个连接导体具有沿周向方向分布的多个固定开口，以用于互联装置固定在定子处。连接导体如此堆叠，即，固定开口成组地沿轴向彼此定位，并且在形成共同的固定通道的情况下基本上重叠。互联装置的特征在于，连接导体沿轴向彼此间隔开并且通过塑料包封浇注，由此互联装置形成金属-塑料复合件，尤其塑料注塑成型件。在此设置至少两种类型的、具有不同开口宽度的固定开口，其形成较小的固定开口和较大的固定开口。在固定通道处，在相邻的两个连接导体中形成较小的固定开口和较大的固定开口，其中，从较大的固定开口的边缘延伸至较小的固定开口的边缘的环形空间被塑料填充。

连接导体尤其由带状或板状的铜质半成品构造为环形盘使得能够实现沿轴向构造短的互联装置。因此，互联装置的连接导体设置成沿轴向分级地布置在定子处，为此连接导体可相应通过一组固定开口一起相应插装在设置在定子处的固定元件处，并且永久地固定在此处。有利地，提到的固定开口实施为圆形的凹部，例如具有不同直径的冲孔。

在沿轴向相邻的连接导体处构造不同大小的固定开口的优点是，连接导体的处在周向位置的边缘区域比连接导体的轴向距离、即连接导体的轴向中间空间更远。由此可增加处于不同电势的连接导体的气隙和爬电距离，并且提高介电击穿强度。

原则上，在堆叠多个连接导体时，为了实现上述优点，连接导体可替代地构造成相应具有仅仅一种类型的固定开口。然而，这具有的缺点是，引导电流的连接导体具有不同的有效横截面，并且因此具有不同的电阻，这导致在电机的绕组系统处的不均匀的或不对称的电流分布。

在这方面有利的是，在每个连接导体处设置具有不同大小、尤其具有不同直径的两种类型的固定开口，并且它们基本上对称地分布在连接导体处。为此目的，不同的固定开口可优选地沿周向方向交替地形成，从而大的和相对较小的固定开口沿周向方向相邻。

还规定，连接导体通过塑料注塑包覆或包封浇注，并且在此相应较大的固定开口从其边缘区域来看几乎直至较小的固定开口的边缘被塑料填充，即，部分地浇注较大的固定开口。通过引入绝缘塑料还进一步提高在固定开口的区域中的介电击穿强度。为了浇注或注塑包覆互联装置，有利地使用可注塑的热塑性材料或热固性材料。替代地，为此例如还可根据应用情况和结构空间或环境先决条件使用弹性体。

因此，互联装置作为预制的结构单元存在，以用于布置在定子处。互联装置尤其可以相对明显减少的工艺和装配步骤制成为总成构件，其不需要工具装配。

为了将互联装置在端侧布置在定子处，定子侧的连接导体在固定开口的区域中形成贴靠面，以贴靠定子侧的固定区域或固定元件。因此，与存在于连接区域中的固定开口的具体构造无关地，始终提供具有相同横截面的贴靠面，其中，优选地，还将所有的贴靠面实施在共同的径向平面中。替代地，贴靠面还可在不同的平面中，然而这引起制造方面的缺点。

部分地填充较大的固定开口还有利于互联装置的背对定子的端侧。在布置在定子处时，在此同样形成与相应的周向位置和相应存在的类型的固定开口无关的并且因此相同的、用于定子侧的固定元件、例如固定头的贴靠面。贴靠面可因此布置在同一的平面中，这为自动化生产提供了优点。

如果对于堆叠的连接导体在周向位置存在不同大小的固定开口，可通过所阐述的引入塑料在连接导体的轴向延伸上产生具有不变的内宽、尤其具有恒定的内直径的轴向通道。因此，定子侧的固定元件可在其整个轴向延伸上承载互联装置，由此能够实现改善的固定。

根据本发明的有利的设计方案规定，两种类型的、具有不同的开口宽度的固定开口设置在连接导体处。固定开口优选地布置在共同的分度圆上，其中，在定子处的对应的固定元件同样构造在与之相同的分度圆上。不同类型的固定开口可沿周向方向交替地构造。进一步有利地，固定开口可在互联装置处分布在具有不同的直径的两个分度圆上。

根据本发明的有利的改进方案，可在连接导体处设置定心开口，以便将多个连接导体同轴地并且相互彼此间隔开地容纳在模具中，尤其容纳在浇注模具中，以用于通过塑料包封浇注。

进一步有利地提出，如此堆叠连接导体，使得定心开口成组地沿轴向彼此定位，并且在形成定心通道的情况下基本上重叠，其中，在连接导体的每个连接导体处设置至少两种类型的、具有不同开口宽度的定心开口，其形成较小的定心开口和较大的定心开口，其中，连接导体如此堆叠，即，在一组定心开口中，较小的定心开口和较大的定心开口沿轴向相邻地布置，并且其中，从相应较大的定心开口的边缘最大几乎延伸直至较小的定心开口的边缘、然而不包括该边缘本身的环形空间通过塑料来填充。

这意味着，在连接导体中的一个连接导体处，在被塑料填充的环形空间和较小的定心开口的边缘之间留有环形间隙或环形空间，其在注射成型或浇注结构时可容纳模具的定心销，并且其中，定心销可借助于支撑面、尤其凸肩区域支撑在至少稍微在较小的定心开口的边缘之外的面区域中。有利地，两个定心栓相应从连接导体的两个端侧的任一端侧接合到或作用到这种较小的定心开口中。同时，定心销可有侧向间距地、无接触地通过相对较大的定心开口来伸过其他连接导体。

特别有利地，具有不同直径的定心开口可如此分配在连接导体处，即，在互联装置的给定的周向位置，相应仅仅连接导体中的一个连接导体形成具有较小的直径的定心开口。

以这种方式，连接导体可通过圆形布置的定心销同心地并且同时沿轴向间隔开地布置在模具中，使得绝缘物质、即塑料可侵入到设置的轴向和侧向的中间空间中，其中，定心销具有以不同的高度设计的支撑面。

此外，为了将互联装置布置和定位在模具中，同样可通过以下方式利用之前说明的固定开口，即，将具有例如与较小的固定开口的内直径相当的外直径的多个定心销接合到该固定开口中。

有利地，连接导体线圈具有用于定子绕组的线圈端部的联接区域和用于电机的供电的功率联接区域。为此，线圈联接区域可构造为沿径向向内或向外突出的突起，其为了与定子的线圈端部互联而特别有利地布置在共同的径向平面中和/或布置在共同的周向区域或分度圆上。替代地，线圈联接区域显然还可布置在不同的平面中。

为了进一步减小互联装置的轴向尺寸，可在沿轴向分级的连接导体处设置在周边间隔开的凹部，其他连接导体的线圈联接区域沿轴向相应引导穿过该凹部或可接合在此处。

定子的自动化的生产可有利地通过以下方式容易地实现，即，线圈端部优选地布置在共同的轴向和径向位置中，其中，相应两个线圈的相应在周边相邻的两个线圈端部分配给同一连接导体。

为了联接电机与外部的能量源，可在定子处设置功率联接区域，其和线圈联接区域一样有利地与连接导体一体地实施，并且其中，在连接导体处相应设置沿径向向内或向外突出的突起，其可容纳连接元件，例如压紧螺母。替代地，连接导体和功率联接区域还可相应形成为两个部分。在此，进一步有利地，功率联接区域可实施成相对于连接导体的基体具有更大的材料尺寸、更确切地说具有更大的材料厚度。

根据本发明的另一方面提出了一种电机的定子，其中，在该定子处设置有具有上述特征中的至少一个特征的互联装置。

定子尤其可包括具有多个定子线圈的定子绕组，其中，互联装置固定在定子线圈缠绕体的连接元件处。

缠绕体可由尤其可注射成型的塑料制成，从而在缠绕体处可容易地形成相应的连接元件。为了与连接导体的上文提到的凹部共同作用，例如沿轴向方向从缠绕体突出的保持凸起、诸如销或栓可用作连接元件，互联装置可作为预制结构单元放在该连接元件上，并且连接元件例如通过栓的紧接的热变形将连接导体永久且防失地保持在此处。替代地，同样可借助于夹子、卡锁元件或类似的技术进行固定。

此外，缠绕体可具有缠绕区域，其由缠绕支架和沿轴向方向限定缠绕区域并且与缠绕支架连接的两个支腿形成。在此，连接元件可构造在一个支腿处，连接导体可相对于缠绕区域沿轴向或沿径向布置在该支腿处。连接元件还可设置在两个支腿处，以将互联装置更可靠地固定在定子处。

根据本发明的又一方面提出了一种电机，其具有转子，该电机包括具有上文阐述的至少一个特征的定子。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施方式示例性地阐述本发明。其中：

图1示出了具有定子和互联装置的电机的示意性的图示；

图2a-2c示出了互联装置的单个连接导体的图示；

图3以俯视图示出了互联装置的图示；

图4示出了图3的互联装置的放大的局部；

图5部分地示出了图3的互联装置的轴向截面图示；

图6部分地示出了根据图3的固定在定子的缠绕体处的互联装置的轴向截面图示；

图7以示出了根据图6的组件的局部俯视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了电机10，更详细地讲，示出了呈内转子结构形式的永磁同步电机，其具有转子14和定子16，转子可围绕具有转动轴线A的转子轴12转动，定子在径向外部包围转子。转子14包括杯形的转子支架18，在转子支架的柱状外周面上布置有层叠的转子叠片组20，转子叠片组支撑在周向上彼此间隔开的多个永磁体22。

定子16包括环形的定子支架24，在其中心凹部中布置有同样由磁钢叠片铁芯形成的环形定子叠片组26。因此，转动轴线A同时形成定子16的中轴线A。定子支架24例如可为电机10的外部或中间壳体。

定子叠片组26包括与定子支架24贴靠的环形定子磁轭30和从定子磁轭沿径向向内突出的齿部32，其为了形成定子绕组而配有多个定子线圈36。定子线圈36借助由耐热塑料构成的两个绝缘体、更确切地说缠绕体40、42由铜线围绕齿部32缠绕而成，并且固定在此处以防滑移。缠绕体40、42相应包括在端侧与叠片组26贴靠的基部区域或缠绕支架40a、42a和与基部区域或缠绕支架近似成直角并且在定子16处沿轴向突出的两个支腿40b、40c；42b、42c，它们在径向方向上限定缠绕区域43。

线圈36电气地分配给各线路，为此线圈端部36a、30b借助于在图1中仅仅示意性地示出为块的互联装置38以预定的方式彼此互联。互联装置38的具体构造还将在进一步的说明中详细阐述。

如从随后的图2至图7可见的那样，互联装置38包括借助于绝缘件、尤其塑料基质58彼此绝缘的多个连接导体52、54、56，它们为了接触线圈端部36a、36b而具有在周向上间隔开的线圈联接区域521、541、561。在所阐述的实施例中，互联装置38利用连接导体52-56固定在缠绕体40处，如借助其他的附图还要详细阐述和可看出的那样。

互联装置38通过连接导体52-56的功率联接区域52c、54c、56c与功率电子件39a和操控电子件39b以及电源39c连接(图1)，其可为绕组加载相位和幅度可变的电流以使电机10运行。

在此，连接导体52-56由铜质半成品、尤其由铜板或铜片借助于冲压工艺制成为环形盘。连接导体52-56沿轴向彼此间隔开并且通过形成基质58的塑料包封浇注，因此互联装置构造为金属-塑料复合件，尤其构造为塑料注塑成型件。因此，连接导体52-56被嵌入到塑料基质58中，其中，仅仅环形基体的单个区域以及线圈联接区域521、541、561和功率联接区域52c、54c、56c可自由接近。互联装置38利用沿轴向分级的连接导体52-56与中轴线A同轴地布置在定子16处。

线圈联接区域521-561首先构造为在环盘状的连接导体52-56的径向内部的周边区域处的径向突起，并且然后弯曲到共同的横向平面中，在这里它们平行地并且在该示例中与沿径向向内取向的线圈端部36a、36b轴向相邻地来布置(图7)，以便互联。

在示出的实施例中示出了线圈端部36a、36b的互联，以实现三角形接线，其相应具有三个连接导体52-56。此外，在周向上相邻的两个线圈36的相应两个相邻的线圈端部36a、36b还与连接导体52、54、56中的其中一个的彼此直接相邻的线圈联接区域521-541连接，如在图7中借助虚线轮廓可看出的那样。在一连接导体52、54、56处，在沿周向方向在线圈联接区域之间延伸的区域相应设置有凹部52b、54b、56b，其他的两个连接导体52-56的线圈联接区域521-561沿轴向引导穿过该凹部或者可在此处接合。示例性地，凹部在图2a-2c中标出。

线圈端部36a、36b与连接导体52-56的接触以材料连接实现，尤其通过钎焊或熔焊来实现。

为了将互联装置38固定在定子16处，每个连接导体52-56具有沿周向方向分布的多个固定开口522、542、562。连接导体52-56如此堆叠，使得固定开口522-562成组地沿轴向彼此定位、相应在形成共同的固定通道60的情况下基本上重叠。为此，在连接导体52-56处相应设置两种类型的固定开口522-562，其具有不同的开口宽度，它们形成较大的固定开口522a-562a和较小的固定开口522b-562b(图2a-2c)。

在图5中可看出，在固定通道60处，在相邻的两个连接导体52、54中构造有较大的固定开口522a和较小的固定开口542b。在此还可看出，从较大的固定开口522a的边缘延伸至较小的固定开口542b的边缘的环形空间62同样被塑料58填充。因此，通过这种构造，沿轴向相邻的两个固定开口的边缘的相互距离增大，并且由于存在塑料58而同时被电介质填充，因此处于不同的电势的两个连接导体之间的空气间隙和爬电距离以及因此介电强度增加。

根据固定开口522-562的周向分布，在缠绕体40、42的支腿40b、40c处构造有呈沿轴向突出的栓40e、40f的形式的连接元件，其借助于固定通道60容纳沿轴向堆叠的连接导体52-56，并且例如通过随后的热铆(Heiβverstemmen)或其他的连接技术必要时在包含其他连接元件的情况下固定在占用的位置中。在此，栓40e、40f可如在图6中示出的那样形成蘑菇状的固定头401e、401f，其沿径向跨接塑料基质58和固定通道60。

因此，结合图2-图7可看出，连接导体52-56的固定开口522-562沿轴向重叠地布置，并且连接导体52-56因此一起相应固定在缠绕体40的连接元件40e、40f处。在图6中，连接导体52-56相对于缠绕区域43沿轴向布置。

为了形成塑料基质58，各连接导体52-56以限定的方式由在此未用图示出的浇注模具的定心销容纳，为此在连接导体52-56处设置有定心开口524-564，以便将连接导体52-54同轴且相互彼此间隔开地保持在模具中。

连接导体52-56在此如此堆叠，即，定心开口524-564成组地沿轴向彼此定位并且在形成定心通道64的情况下基本上重叠。在连接导体52-56中的每个连接导体处设置有至少两种类型的、具有不同的开口宽度的定心开口524-564，其形成较大的定心开口524a-564a和较小的定心开口524b-564b。连接导体52-56如此堆叠，即，在定心开口524-564的一组中，较大的定心开口524a-526a和较小的定心开口524b-526b沿轴向相邻地布置。在此形成环形空间66，其从相应较大的定心开口524a-526a的边缘最大几乎延伸至较小的定心开口524b-526b的边缘，然而没有包括该边缘本身。环形空间66同样被塑料58填充。

如可特别好地在图6中看出的那样，具有不同直径的定心开口524-564如此分布，即，在互联装置38的给出的周向位置处，仅仅连接导体52-56中的相应一个连接导体构造有直径较小的定心开口524b-564b。此外，在连接导体52-56的相应一个连接导体处的定心开口524-564沿周向方向如此分布，即，接着两个较大的定心开口524a-564a的是相应一个较小的定心开口524b-564b。

参考2a-2c可看出，在连接导体52-56的外周区域处构造有规则分布的半圆形的凹部526、546、566，除了在此存在的固定开口522-562之外，凹部的中间空间在周向上闭合。连接导体52-56如此堆叠，即，在确定的周向位置处，存在仅仅两个凹部526，546；526，566；546，566，并且中间空间沿轴向重合，从而在浇注模具中在该位置处可保持连接导体52-56中的各一个连接导体。在引入塑料之后，各连接导体52-56在该位置处空出，如可从根据图3、图4的浇注好的互联装置中很好地看出的那样。连接导体52-56的未被塑料覆盖的区域、尤其在定心开口524-564的区域中和在凹部526-566的区域中，可直接向环境散热，并且因此引起连接导体的改善的冷却。

参考图1提及的功率联接区域52c、54c、56c同样构造为始于环形基体的径向突起，并且具有相比于线圈联接区域521、541、561更大的电气有效横截面。在图2、图3和图5中该突起在径向外部实施在连接导体52、54、56处。

附图标记列表

10 电机

12 转子轴

14 转子

16 定子

18 转子支架

20 转子叠片组

22 磁体

24 定子支架

26 定子叠片组

30 定子磁轭

32 齿部

36 定子线圈

36a、36b 线圈端部

38 互联装置

39a 功率电子件

39b 操控电子件

39c 能量源

40、42 缠绕体

40a、42a 缠绕支架

40b、40c 支腿

40e、40f 连接元件

401e、401f 固定头

42b、42c 支腿

43 缠绕区域

52、54、56 连接导体

521-561 线圈联接区域

52b-56b 凹部

52c-56c 功率联接区域

522-562 固定开口

522a-562a 较大的固定开口

522b-562b 较小的固定开口

524-564 定心开口

524a-564a 较大的定心开口

524b-564b 较小的定心开口

526，566 凹部

58 塑料基质

60 固定通道

62 环形空间

64 定心通道

66 环形空间

A 转动轴线

Claims (10)

1.一种用于旋转电机(10)的定子绕组的互联装置(38)，其包括：

-多个连接导体(52、54、56)，所述连接导体是环形盘并且同轴地堆叠并且彼此电绝缘，其中，

-每个连接导体(52-56)具有沿周向方向分布的多个固定开口(522-562)，以便将所述互联装置(38)固定在定子(16)处，并且其中，

-所述连接导体(52-56)相堆叠，使得所述固定开口(522-562)成组地沿轴向彼此定位，并且在形成固定通道(60)的情况下基本上重叠，

其特征在于，

-所述连接导体(52-56)沿轴向彼此间隔开并且被塑料(58)包封浇注，由此所述互联装置(38)形成金属-塑料复合件，其中，

-设置有至少两种类型的、具有不同开口宽度的固定开口(522-562)，该固定开口形成较大的固定开口(522a-562a)和较小的固定开口(522b-562b)，其中，

-在固定通道(60)处，在两个相邻的连接导体(52-56)中形成较大的固定开口(522a-562a)和较小的固定开口(522b-562b)，

-其中，从较大的固定开口(522a)的边缘延伸至较小的固定开口(522b)的边缘的环形空间(62)被塑料(58)填充，其中，通过连接元件穿过所述固定通道将沿轴向堆叠的连接导体固定在定子处。

2.根据权利要求1所述的互联装置，其特征在于，两种类型的、具有不同开口宽度的固定开口(522a-562a、522b-562b)设置在连接导体(52、54、56)处。

3.根据权利要求1或2所述的互联装置，其特征在于，在所述连接导体(52-56)处设置有定心开口(524-564)，以便多个连接导体(52-56)同轴地并且相对于彼此间隔开地由模具容纳。

4.根据权利要求3所述的互联装置，其特征在于，

-所述连接导体(52-56)相堆叠，使得所述定心开口(524-564)成组地沿轴向彼此定位，并且在形成定心通道(64)的情况下基本上重叠，其中，

-在所述连接导体(52-56)中的每个连接导体处设置有至少两种类型的、具有不同开口宽度的定心开口(524-564)，该定心开口形成较大的定心开口(524a-564a)和较小的定心开口(524b-564b)，其中，

-所述连接导体(52-56)相堆叠，使得在一组定心开口(524-564)中，较大的定心开口(524a-564a)和较小的定心开口(524b-564b)沿轴向相邻地布置，并且其中，

-从相应较大的定心开口(524a-564a)的边缘最大能够延伸至较小的定心开口(524b-564b)的边缘、然而不包括较小的定心开口的边缘本身的环形空间(66)被塑料(58)填充。

5.根据权利要求4所述的互联装置，其特征在于，具有不同直径的定心开口(524-564)如此分配，即，在所述互联装置(38)的给定的周向位置处，仅仅所述连接导体(52-56)中的各一个连接导体形成有具有较小的直径(524b-564b)的定心开口。

6.根据权利要求1或2所述的互联装置，其特征在于，所述连接导体(52-56)具有用于定子绕组的线圈端部(36a、36b)的线圈联接区域(52a-56a)和用于电机(10)的供电的功率联接区域(52c-56c)，其中，所述线圈联接区域(52a-56a)为沿径向向内或向外突出的突起，该突起布置在共同的径向平面中，以便与定子(16)的线圈端部(36a、36b)互联。

7.根据权利要求1或2所述的互联装置，其特征在于，在连接导体(52-56)处设置有凹部(52b-56b)，另一连接导体(52-56)的线圈联接区域(52a-56a)接合到该凹部中。

8.一种电机的定子(16)，其中，所述定子(16)具有根据权利要求1-7中任一项所述的互联装置(38)。

9.根据权利要求8所述的定子，其特征在于，所述定子(16)包括定子绕组，该定子绕组具有多个定子线圈(36)，其中，所述互联装置(38)固定在所述定子线圈(36)的缠绕体(40)的连接元件(40e、40f)处。

10.一种电机(10)，其具有转子(14)和根据权利要求8或9所述的定子(16)。

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