CN111869055A

CN111869055A - 电动机中“n”个导电轨的互连件

Info

Publication number: CN111869055A
Application number: CN201980020286.0A
Authority: CN
Inventors: 马蒂亚斯·格拉曼
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-05
Publication date: 2020-10-30
Also published as: WO2019179558A1; EP3769406A1; DE102018106461A1; US20210021170A1

Abstract

本发明涉及一种具有“n”个导电轨(2)的电动机的圆柱形绕组的互连件(1)，所述导电轨用于在各个绕组之间产生切换连接，其中所述导电轨(2)以几何方式布置在三个平面(3、4、5)中，其中平面(5)被定义为相对于所述绕组的同心层并且沿循恒定的半径，其中同一平面(3)上的导电轨(2)与另一平面(4)上的导电轨(2)交叉。

Description

电动机中“n”个导电轨的互连件

技术领域

本发明涉及一种具有四个导电轨的电动机的圆柱形绕组的互连件，其中所述导电轨作为电导体条，用于在各个绕组之间产生切换连接。

背景技术

从现有技术中已知3相电机中的互连件类型。例如，DE 103 28 720 A1提出了一种用于由线圈组成的电机(特别是无刷直流电机)的多相绕组的互连元件，该互连元件具有由绝缘材料制成的环形承载件以及布置在承载件中用于实现线圈和绕组相的电气互连的导电带。为经济有效地生产紧凑的小型互连元件，导电带由钣金件制成，其沿边缘在径向上彼此紧随地交错并且在圆周方向上相互偏移地插入到环形承载件中。配置这些钣金件，使得尽可能多地采用相同形状的钣金件。

正如目前已知的，使用具有波形绕组的3相电机的互连件类型具有以下缺点：由于三个平面必须径向地用于内侧，并且径向外侧的导线在端面解绑，因此各个导电轨与导线的连接显著地轴向平行于电机轴线延伸了定子。可替换地，可在径向位于外侧上的圆柱平面上进行解绑。这最终将增加径向安装空间。两种解绑的结合也是一种已知的连接类型。这包括在端面上的部分解绑和在外圆柱表面上的其余的部分解绑，其通过相应的解绑部分增加了轴向长度和径向安装空间。

此外，例如，DE 10 2014 201 637 A1公开了一种用于制作定子的方法，该定子具有多个定子磁极和至少一个用于将不同定子磁极的绕组的端部电连接的导电轨。该方法的特征在于，导电轨由若干部件构成并且具有多个保持部件以及用于电连接保持部件的连接部件，每个保持部件可以有至少一根绕组导线固定于其上，并且其中在进行绕制工艺之前，保持部件最初布置在承载部件上，然后再进行绕制工艺，其中至少一条绕组导线缠绕至定子齿上并且固定至保持部件。绕制工艺完成后，将导电轨组合在一起，在其中，借助连接部件以导电方式连接保持部件。

DE 102 61 611 A1还公开了一种用于由电机(特别是小型无刷电机)线圈组成的多相绕组的互连元件，该互连元件具有由绝缘材料制成的承载件以及布置在承载件上用于在线圈之间建立电路连接的电导体条。为了减少原料成本，导体条设计成弯曲导线，该导体条优选插入至承载件上形成的凹部中并且借助绝缘材料制成的两个环形覆盖元件固定。

发明内容

本发明的目标是提供一种用于导电轨的互连件，该互连件使得减少轴向和径向尺寸成为可能。电动机中这种互连件的使用旨在于保持相同输出的同时，节省安装空间。特别地，应当消除或者至少减少从现有技术已知的缺点。

通过以下方式在根据本发明的通用设备中实现本发明的目标：在最少数量的优选的三个平面中以几何方式布置优选的四个导电轨，其中一个平面被定义为相对于绕组的同心层并且沿循恒定的半径，其中该同一平面上的导电轨与另一平面上的导电轨交叉，即，每当需要时可在所述两个平面中进行“解绑”。通过这种布置，用于对绕组进行互连的导电轨区域的尺寸可得到优化。得到的结果是空间优化的解决方案。由于导电轨分布在所提及的三个平面上，因此很有可能实现多相电机，即超过3相的电机。

通过使用这种互连件和内置式平面的技巧性交叉(解绑)，可以理想地实现互连，并且几乎不需要安装空间，并且整体上使定子尺寸的延伸最小。换言之，假设有四个导电轨，位于一个平面上的两个导电轨与另一平面上的一个导电轨交叉。在内转子的情况下，如附图中以实例方式所示出的，具有单个导电轨的平面比具有两个导电轨的平面进一步位于径向内侧。第四导电轨对径向尺寸的内外扩展无影响，下文会进行更详细的解释。

在从属权利要求中要求保护有利实施例，下文中会对其进行更详细的解释。

在内转子的情况下，例如，如果导电轨径向分布在绕组的一侧上，例如，在绕组的外侧/绕组的径向外侧上，该导电轨所在的平面多于径向分布在绕组的相对侧上(例如，在绕组的内侧/绕组的径向内侧上)时所在的平面，这是有用的。在外转子的情况下，这可以在相反的方向实现/反之亦然。此类电机中向外的径向延伸是可取的，因为这是(在任何情况下)在某种程度上可用性更高的安装空间。转子在定子的内侧，而转子最可能设计成使得能够从更好的扭矩中获益。因此，在向外的数个径向平面中提供了互连件的必要交叉。当然，内部部件/平面也可以是外部的，或反之亦然。

此外，如果径向布置在一侧(例如内侧)上的导电轨分布所在的平面少于径向布置在相对方向上(例如，外侧)的导电轨所在的平面，这是有利的，因为这些导电轨在不同平面上，甚至在绕组的另一侧。以这种方式，在用于四个导电轨的定子的内侧所安装的平面比在其径向外侧安装的平面少一个。关于径向安装空间，影响定子的径向尺寸的用于内侧互连的导电轨区域必须设计为最小。

换言之，例如，再次假设有四个导电轨，两个圆柱平面/平面(在圆周方向上延行)径向设置在外侧上，并且仅有一个“径向”平面，即圆柱平面，径向形成在绕组内侧。

特别地，如果导电轨连接至绕组的第一端并且连接至另一绕组的第二端，其中桥接件保证了位于两个不同径向平面上的导电轨之间的电气连接，其中该桥接件布置在垂直对齐于径向平面的桥接水平面中，从而可以优化用于对绕组进行互连的导电轨区域，该导电轨区域影响定子的轴向长度。最小的轴向延伸具有以下优点：传动系可以更短。

当有全部设置在同一桥接水平面中的数个桥接区段(例如三个桥接区段)时产生另一个优点。因此，假设有上述四个导电轨，在轴向尺寸上，四个导电轨只需要一个桥接水平面。在此，上文提及的第四导电轨位于一个桥接水平面中，并且连接这一(特定)桥接水平面中的线圈的对应端。换言之，在理想情况下，可在端绕组之上以中性空间的方式径向实现直至这一平面的互连件，包括第四导电轨，并且整体上使定子的轴向延伸最小。

优选的是，绕组设计为杆状波形绕组，和/或由于每个绕组的三股绞合线，绕组形成3×6个自由端部，例如，每一股绞合线设计有六条导线。

如果对应的三股绞合线激光焊接至绕组的端面上的导电轨的端部，其中端面在轴向上略微缩短，或者，换言之，可相应地以相同效果压纹，这也是有用的。导线与导电轨的连接意味着在轴向方向上的定子的尺寸可不受影响。

互连件的优点在于：导电轨通过至少一个绝缘体相互电性分离和/或与分配到其他导电轨的绕组电性分离。

此外，如果通过导电轨的厚度和绝缘件的厚度，将由绕组组合成的定子在径向方向上向内和向外扩展，这是有利的。以这种方式，可将各导电轨引导在与其他导电轨隔绝并且与绕组隔绝的对应的圆柱平面中，该对应的圆柱平面在径向视图中被导电轨围绕，使得其不会相互干扰或在无意中接触。换言之，可以防止导电轨之间相互作用。待使用绝缘件的厚度可以灵活地适于当前条件，并且因此，对径向尺寸的增加仅仅产生很小的影响。

互连件还具有如下优点：通过桥接件的厚度和绝缘件的厚度，将定子在轴向方向上扩展。这样定子在轴向方向上延伸最小。在此，可将各导电轨作为桥接水平面中的桥接件加以引导，与其他导电轨或绕组隔绝。

优选的是，一个平面的导电轨经设计使得该导电轨经布置比另一平面的相交导电轨更靠近绕组。以这种方式，既节省安装空间又节省材料。

本发明还涉及一种根据上述方面的具有互连件的电动机，电动机示出为多相、大约3相的电机，但是所提出的解决方案也可以用于其他相。

附图说明

借助附图对本发明进行如下说明：其中：

图1示出了互连件的示意性平面图，未示出现实中存在于容纳导电轨的“径向”平面之间的绕组。

该图在本质上仅是示意性的并且仅用于帮助理解本发明。相同元件具有相同附图标记。

具体实施方式

图1示出了电动机的圆柱形绕组的互连件1的示意性平面图。互连件1包括四个导电轨2，每一个导电轨均与位于定子的径向内侧上的绕组的一端连接，并且与位于定子的径向外侧上的另一绕组的另一端连接。

在定子的外侧，三个导电轨2布置在两个不同平面3和4中(未示出圆柱平面本身)。两个导电轨2设置在同一平面3上，第三导电轨2设置在另一平面4上。平面3示出的两个导电轨2与平面4上的导电轨2交叉。

在定子的径向内侧上，三个导电轨2设置在平面5中(未示出圆柱平面本身)。平面3、4和5在径向方向6上扩大定子。

导电轨2各自结合至桥接件7中。桥接件7位于共同的桥接水平面中。桥接水平面与平面3、4和5垂直。各桥接件7将在圆周方向上延行在定子内部的导电轨2的区段与在圆周方向上延行在定子外侧的同一导电轨2的区段连接。桥接水平面在轴向方向8上延伸定子。

在桥接水平面中，相邻于桥接件7的是第四导电轨2，其还将一个绕组的一端连接至另一绕组的另一端。

各导电轨2具有导电轨的厚度9。导电轨的厚度9和绝缘件的所需厚度(未示出)共同限定了对应的平面3、4和5的厚度以及由此限定了尺寸增加的范围。桥接水平面的厚度由桥接轨道的厚度10和绝缘件的所需厚度(未示出)限定。

各绕组由三股绞合线11组成，并且每一股绞合线11包括六根导线(未示出)。绕组及其连接方式构成了杆状波形绕组。

附图标记说明

1 互连件

2 导电轨

3 具有两个导电轨的平面

4 具有一个导电轨的平面

5 具有三个导电轨的平面

6 定子的径向方向

7 桥接件

8 定子的轴向方向

9 导电轨的厚度

10 桥接件的厚度

11 绞合线。

Claims

1.一种具有四个导电轨(2)的电动机的圆柱形绕组的互连件(1)，所述四个导电轨用于在各个绕组之间建立切换连接，其特征在于，所述导电轨(2)以几何方式布置在三个平面中，由此一个平面被定义为相对于所述绕组的同心层并且沿循恒定的半径，其中所述同一平面(3)上的导电轨(2)与另一平面(4)上的导电轨(2)交叉。

2.根据权利要求1所述的互连件(1)，其特征在于，所述导电轨(2)径向分布在所述绕组的一侧上，所述导电轨所在的平面(3、4)多于径向分布在所述绕组的相对侧上时所在的平面。

3.根据权利要求1或2所述的互连件(1)，其特征在于，所述径向布置在一侧上的导电轨(2)分布在平面(3、4)之上，所述平面少于所述径向布置在相对侧的导电轨(2)所在的平面。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的互连件(1)，其特征在于，导电轨(2)连接至绕组的第一端并且连接至另一绕组的第二端，由此一个桥接件(7)确保了位于两个不同径向平面(3、4、5)上的所述导电轨(2)的电气连接，其中所述桥接件(7)布置在垂直对齐于所述径向平面(3、4、5)的桥接水平面中。

5.根据权利要求4所述的互连件(1)，其特征在于，设有“n”个桥接件(7)，所述“n”个桥接件全部布置在同一桥接水平面中。

6.根据前述权利要求中任一项所述的互连件(1)，其特征在于，所述导电轨(2)通过至少一个绝缘体相互电性分离和/或与分配到其他导电轨(2)的所述绕组电性分离。

7.根据权利要求6所述的互连件(1)，其特征在于，由所述绕组组合成的定子通过所述导电轨的厚度(9)和绝缘件的厚度在径向方向(6)上向内和向外扩展。

8.根据权利要求6或7所述的互连件(1)，其特征在于，所述定子通过所述桥接件(7)的厚度(10)和所述绝缘件的厚度在轴向方向(8)上扩展。

9.根据前述权利要求中任一项所述的互连件(1)，其特征在于，一个平面(3)的导电轨(2)以如下方式设计，使得所述导电轨经布置比所述另一平面(4)的导电轨(2)更靠近所述绕组。

10.一种具有根据权利要求1至9的互连件(1)的电动机，其特征在于，所述电动机为多相电机。