CN112421320A - 汇流排、电机及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汇流排、电机及车辆,汇流排包括:骨架,骨架为绝缘件;多个汇流条,每个汇流条包括内嵌在骨架中且沿骨架的周向方向延伸的主体部和与主体部相连并外凸于骨架的多个连接部;多个端子,与多个汇流条相连,用于连接电源;其中,骨架包括环状支架和与环状支架一体式相连的多个条状支架,所有的汇流条的主体部内嵌在环状支架内,多个条状支架与多个端子一一对应,且每个端子的一部分内嵌在对应的条状支架内。上述方案的条状支架可以对端子起到良好的支撑作用和限位作用,有效防止端子发生晃动和变形,保证端子的位置度、垂直度好,结构牢靠,使得控制器PIN针插入端子时,端子外露于条状支架的部分不易发生变形失效。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域,具体而言,涉及一种汇流排、包括该汇流排的电机以及包括该电机的车辆。
背景技术
电机定子一般具有多个绕组,每个绕组具有起始端和结束端共两个接线端,不同绕组的起始端和结束端之间需要按照产品要求相互连接以保证电机正常运行,接线形式较为复杂,不利于产线快速高效操作,降低了产品的生产效率。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一,本发明的一个目的在于提供一种汇流排。
本发明的另一个目的在于提供一种包括上述汇流排的电机。
本发明的又一个目的在于提供一种包括上述电机的车辆。
为了实现上述目的,本发明第一方面的技术方案提供了一种汇流排,包括:骨架,所述骨架为绝缘件;多个汇流条,每个所述汇流条包括内嵌在所述骨架中且沿所述骨架的周向方向延伸的主体部和与所述主体部相连并外凸于所述骨架的多个连接部,多个所述连接部用于连接电机定子绕组的接线端;多个端子,与多个所述汇流条相连,用于连接电源;其中,所述骨架包括环状支架和与所述环状支架一体式相连的多个条状支架,所有的所述汇流条的主体部内嵌在所述环状支架内,多个所述条状支架与多个所述端子一一对应,且每个所述端子的一部分内嵌在对应的所述条状支架内。
本发明第一方面的技术方案提供的汇流排,能够利用多个汇流条的连接部来连接电机定子的多个绕组的各接线端,并利用汇流条良好的导电性能实现对应接线端的电性连接,而无需将对应的接线端直接相连,因而降低了接线难度,便于产线高效快速操作,有利于提高产品的生产效率。
具体而言,汇流排包括骨架、多个汇流条和多个端子,骨架是绝缘件,可以采用注塑方式成型,对多个汇流条以及多个端子起到支撑作用,并隔离相邻的汇流条,起到电性绝缘作用;多个汇流条均为导体,每个汇流条包括主体部和多个连接部,每个汇流条的多个连接部用于连接电子定子的多个绕组中需要连接在一起的接线端,并通过主体部实现这些接线端的电性连接,实现汇流功能;多个端子与多个汇流条相连,每个端子与对应汇流条连接的接线端实现电性连接,多个端子连接电源形成电回路,为电机定子的多个绕组供电。同时,骨架包括环状支架和条状支架,环状支架用于支撑多个汇流条并保证多个汇流条相互之间的绝缘性,多个条状支架用于支撑多个端子,并保证端子与其他结构之间的电气绝缘性。由于环状支架和多个条状支架一体式相连,具体可以通过在注塑过程中一体成型形成一体式结构,因而连接较为可靠,相较于现有技术中单独成型绝缘件然后套设在端子上的方案而言,本方案的条状支架可以对端子起到良好的支撑作用和限位作用,有效防止端子发生晃动和变形,保证端子的位置度、垂直度好,结构牢靠,使得控制器PIN针插入端子时,端子外露于条状支架的部分不易发生变形失效。
另外,本发明提供的上述技术方案中的汇流排还可以具有如下附加技术特征:
在上述技术方案中,所有所述汇流条的主体部沿所述骨架的轴向方向层叠排布且相互间隔分开,所有所述汇流条的连接部沿所述骨架的周向方向间隔分布,且所有所述汇流条的连接部远离所述定子绕组的端面在所述骨架的轴向方向上保持齐平。
所有的连接部沿骨架的周向方向间隔分布,与电机定子上沿周向间隔分布的多个绕组的接线端保持对应,且所有的连接部在骨架的轴向方向上保持齐平,则电机定子的多个绕组的各接线端可以保持一致的形状及尺寸,既便于控制各接线端的剥漆位置,又便于产线上对接线端与连接部进行焊接,还便于焊接完成后剪掉多余线头,从而有利于显著提高生产效率,缩短生产周期,并提高产品的一致性。
其中,多个汇流条的主体部沿骨架的轴向方向层叠排布,则多个主体部的径向尺寸可以保持一致,只需将连接有端子的多个汇流条通过简单叠放的方式排布在一起,保证所有的连接部沿骨架的周向方向间隔分布,且所有的连接部在轴向方向上保持齐平,且多个端子的位置正确,然后通过一体注塑成型的方式加工出骨架即可,加工工艺较为简单,骨架的结构也较为简单。由于制得的汇流排的所有连接部沿骨架的周向方向间隔分布,与电机定子的多个接线端的位置保持对应,则无需将接线端预留很长的长度以保证其能够延伸到其他接线端的位置与其他接线端实现连接,这样既缩短了接线端的长度,又可以有效防止接线过程中接线端发生缠绕或者混淆,从而降低了接线难度;且所有的连接部远离定子绕组的端面在骨架的轴向方向上保持齐平(即:所有的连接部远离定子绕组的端面位于垂直于骨架的中心轴线的同一个平面上),由于剪线时是减去高于连接部的线头,这样所有的绕组的接线端也可以保持齐平,预留同样的长度,焊接完成后在同样的位置剪掉多余的线头,实现接线作业的高度一致性,既便于人工操作,又便于机器操作,因而有利于显著提高产线生产效率。
在上述技术方案中,所有所述汇流条的连接部靠近所述定子绕组的端面在所述骨架的轴向方向上保持齐平,使所有的所述连接部在所述骨架的轴向方向上保持齐平。
所有汇流条的连接部靠近定子绕组的端面在骨架的轴向方向上也保持齐平(即:所有的连接部靠近定子绕组的端面位于垂直于骨架的中心轴线的同一个平面上),这样所有的连接部在骨架的轴向方向上保持齐平,这样,接线过程中可以在同样的位置剥掉漆包线外侧的漆皮进行焊接,进一步提高了接线作业的一致性。同时,还使得所有的连接部可以采用同样的形状,提高了产品的规整性和一致性,便于加工成型。
在上述技术方案中,至少部分所述汇流条还包括延伸部,所述延伸部位于所述主体部的外周缘与所述连接部之间,用于连接所述主体部与所述连接部,且所述延伸部至少部分沿所述骨架的轴向方向延伸,使所有的所述连接部在所述骨架的轴向方向上保持齐平。
至少部分汇流条包括延伸部,延伸部的两端分别连接主体部和连接部,由于延伸部至少部分沿骨架的轴向方向延伸,则通过延伸部可以轻松实现多个连接部在骨架轴向上的齐平,且便于根据需要合理设计连接部的形状和尺寸,有利于优化产品的结构。其中,可以只有部分汇流条包括延伸部,利用延伸部使其连接部与其他没有延伸部的汇流条的延伸部保持齐平;也可以是全部的汇流条均包括延伸部,不用汇流条的延伸部沿轴向延伸不同尺寸,使所有的连接部在轴向上保持齐平。当然,汇流条也可以没有延伸部,直接通过连接部与主体部的具体连接位置以及合理设计连接部的形状和尺寸来实现所有连接部在骨架轴向上的齐平。
在上述技术方案中,所述延伸部内嵌在所述骨架中。
延伸部内嵌在骨架中,则只有连接部外露于骨架,这样汇流排的外观结构较为规整,且骨架可以对延伸部起到良好的支撑作用,防止延伸部发生变形或者晃动,从而提高各连接部位置的稳定性,有利于产线作业,进一步提高生产效率。
在上述任一技术方案中,所述连接部设有与所述接线端适配的限位槽,所述限位槽供所述接线端穿过并适于与所述接线端焊接相连。
连接部设有限位槽,接线作业时将接线端穿过限位槽,然后再进行焊接操作,则限位槽既可以对接线端起到良好的限位作用,防止接线端晃动、倾斜,又有利于增加接线端与连接部的接触面积,从而降低焊接难度,有利于进一步提高生产效率。
在上述技术方案中,所述连接部包括连接片和弯折片,所述连接片与所述主体部相连并沿所述骨架的周向方向延伸,所述弯折片与所述连接片相连并弯折延伸,且与所述连接片围设出呈U形的所述限位槽。
连接部包括连接片和弯折片,连接片和弯折片围设出U形限位槽,使得限位槽形成轴向两端开口且周向还具有缺口的结构(即限位槽在骨架的轴向端面上的投影为U形),这样有利于增加限位槽的空间,便于接线端快速穿过,也有利于增加焊接操作的空间,降低焊接操作难度。
在上述技术方案中,所述连接片的厚度方向和所述弯折片的厚度方向垂直于所述骨架的轴线方向。
连接片的厚度方向和弯折片的厚度方向均垂直于骨架的轴线方向,这样增加了限位槽的深度,有利于增加限位槽与接线端的接触面积,从而既有利于进一步降低焊接难度,又有利于提高焊接连接强度。
在上述技术方案中,所有的所述限位槽的U形开口朝向同一旋转方向。
所有的限位槽的U形开口朝向同一旋转方向,比如都为顺时针旋转的方向,或者均为逆时针旋转的方向,使得汇流排的结构较为规整,既便于各汇流条加工成型,又有利于产线操作时通过适当旋转汇流排,使所有的接线端同步穿过各限位槽,因而也有利于进一步提高生产效率。
在上述技术方案中,所述连接片沿所述骨架的周向方向的尺寸大于所述弯折片与其相对的部分沿所述骨架的周向方向的尺寸。
连接片沿骨架的周向方向的尺寸大于弯折片与连接片相对的部分沿骨架的周向方向的尺寸,则连接片与弯折片形成类似于J形的结构,这样便于合理设置限位槽的位置,为接线端的焊接操作提供更有利的操作空间。
在上述任一技术方案中,所述连接部还包括沿所述骨架的径向方向延伸的延伸片,所述延伸片的径向内端与所述主体部相连,所述延伸片的径向外端与所述连接部用于连接所述接线端的部位相连。
连接部还包括延伸片,延伸片沿骨架的径向方向延伸,且其径向内外两端分别连接主体部以及连接部用于连接接线端的部位(如前述技术方案中的连接片),这样增加了连接部用于连接接线端的部位与主体部之间的径向距离,既有利于减小主体部的径向尺寸,以降低生产成本,又有利于增加相邻的连接部之间的距离,因而有利于合理设计连接部的形状和尺寸,进一步优化产品结构。
在上述技术方案中,连接有所述端子的所述汇流条通过其中一个连接部的延伸片与所述端子相连。
对于连接有端子的汇流条而言,该汇流条通过其中一个连接部的延伸片与该端子相连,这样无需在汇流条上设计其他额外的结构来连接端子,因而简化了汇流条的结构,也不会导致汇流排的径向尺寸变大。
在上述技术方案中,所述延伸片垂直于所述骨架的轴线方向,所述端子呈片状,连接有所述端子的所述延伸片沿所述端子的厚度方向的尺寸a0大于同一所述汇流条的其他延伸片沿所述端子的厚度方向的尺寸a。
延伸片垂直于骨架的轴线方向,有利于减小汇流条的轴向尺寸。连接有端子的延伸片沿该端子的厚度方向的尺寸a0大于同一汇流条上其他延伸片沿该端子的厚度方向的尺寸a,有利于增加该延伸片与端子的接触面积,从而提高端子的连接强度和稳固性,降低端子发生变形的概率。
在上述技术方案中,所述端子弯折呈L型,包括平行于所述骨架的轴线方向的延伸段和平行于所述延伸片的连接段,所述连接段与所述延伸片焊接相连。
端子弯折设置,包括延伸段和连接段,延伸段沿骨架的轴线方向延伸用于连接电源,连接段与延伸片相平行并与延伸片焊接相连,这样增加了端子与延伸片的接触面积,从而提高了端子的连接强度和稳固性,降低了端子发生变形的概率。
在上述技术方案中,连接有所述端子的所述延伸片对应的用于连接所述接线端的部位沿所述骨架的周向方向的尺寸b0大于同一汇流条上的其他用于连接所述接线端的部位沿所述骨架的周向方向的尺寸b。
连接有端子的延伸片对应的用于连接接线端的部位沿骨架的周向方向的尺寸,相对于该汇流条上的其他用于连接接线端的部位沿骨架的周向方向的尺寸适当增大,可以增加端子与该连接部用于连接接线端的部位之间的周向距离,从而提供避让空间,便于接线端的焊接操作。
在上述任一技术方案中,所有的所述汇流条分为中性汇流条和多个相性汇流条,多个所述端子分别设在多个所述相性汇流条上,多个所述相性汇流条的主体部依次相邻排布,所述中性汇流条的主体部设在朝向所述绕组的位置。
所有汇流条分为中性汇流条和相性汇流条,相性汇流条连接的接线端(比如部分绕组的结束端)组成的电路、与中性汇流条连接的接线端(比如所有绕组的起始端)组成的电路可以实现多路并联,形成多相电路。由于相性汇流条连接的接线端相对较少,中性汇流条连接的接线端相对较多,因而相性汇流条的连接部的数量也少于中性汇流条的连接部的数量,则将多个相性汇流条的主体部依次相邻排布,只需改变相性汇流条的连接部的轴向位置,使其连接部与中性汇流条的轴向位置齐平即可,而无需改变中心汇流条的连接部的轴向位置,有利于降低加工难度,提高生产效率。中性汇流条的主体部设在朝向绕组的位置,则相性汇流条的连接部可以向靠近绕组的位置偏移,有利于缩短接线端与连接部之间的距离,从而缩短接线端的长度,并降低接线端的焊接难度。
当然,汇流条的排布方式可以任意改变。
在上述任一技术方案中,所有所述汇流条的连接部沿所述骨架的轴向方向的两端不凸出于所述骨架的轴向两端面所在的平面。
所有的连接部沿骨架的轴向方向的两端不凸出于骨架的轴向两端面所在的平面,相较于连接部凸出于骨架的轴向两端面,可以减小汇流排的轴向高度,使得汇流排的轴向方向的空间占用少,因而有利于减小电机的轴向长度,优化电机的结构。
在上述任一技术方案中,所有的所述主体部的厚度t相等;和/或,相邻的所述主体部之间的间距t2相等。
所有的汇流条的主体部的厚度相等,则所有的汇流条可以采用同一种材料制备,有利于减少原料的种类,便于加工成型,也有利于节约成本。可选地,汇流条的厚度在0.7mm-1.0mm的范围(如0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm等)内。
相邻的主体部之间的间距相等,使得汇流排的内部结构规整,且保证了各汇流条相互之间的电气绝缘性。可选地,相邻的主体部之间的间距为0.5mm-3mm(如0.5mm、1mm、2mm、3mm等)。
在上述任一技术方案中,所有的所述主体部的宽度相等;和/或,所有的所述相性汇流条的主体部相同;和/或,在垂直于所述骨架的轴线的平面上的投影中,所有的所述汇流条的主体部相互叠加形成圆环。
所有的主体部的宽度相等,即所有的主体部沿骨架的径向方向的尺寸相等,这样,所有汇流条的主体部沿骨架的轴向叠放后,所有主体部的内边缘位于同一个圆上,所有主体部的外边缘也位于同一个圆上,使得汇流排的结构较为规整,既便于各汇流条加工成型,也便于骨架的加工成型。
所有的相性汇流条的主体部相同,即:形状、尺寸完全一致,有利于降低相性汇流条的加工难度,提高生产效率。
在垂直于骨架的轴线的平面上的投影中,所有的汇流条的主体部相互叠加形成圆环,即:所有汇流条的主体部在垂直于骨架的轴线的平面上的投影都位于同一个圆环内。由于每个主体部具有缺口,其投影不是完整的圆环,而多个主体部的投影叠加后形成了完整的圆环,这有利于提高汇流排的强度,也便于汇流条相互之间旋转错位,保证所有的连接部沿骨架的周向方向均匀分布。
在上述任一技术方案中,所述条状支架沿所述骨架的轴线方向的尺寸c大于或等于所述端子沿所述骨架的轴线方向的尺寸c0的一半。
条状支架沿骨架的轴线方向的尺寸c大于或等于端子沿骨架轴线方向的尺寸c0的一半,则条状骨架包裹端子的范围超过了端子的一半,因而可以显著提高对端子的支撑作用和限位作用,有效保证端子的稳固性和使用可靠性。
在上述任一技术方案中,所述端子与对应的所述汇流条的其中一个连接部相连,在垂直于所述骨架的中心轴线的平面的投影中,所述条状支架在所述端子的厚度方向上关于所述端子非对称布置,且靠近对应的所述连接部用于连接所述接线端的部位的尺寸d1小于远离对应的所述连接部用于连接所述接线端的部位的尺寸d2。
端子与对应的汇流条的其中一个连接部相连,则端子与该连接部用于连接接线端的部位相距较近,而条状支架周向包裹端子,可能对接线端的焊接操作造成干涉,因而设置条状支架非对称布置,并使其靠近上述连接接线端的部位的地方相对薄一些,而远离上述连接接线端的部位的地方相对厚一些,这样既保证了对端子的可靠支撑,又对连接部用于连接接线端的部位进行了避让,为接线端的焊接操作预留了空间,有利于降低焊接操作难度。
在上述任一技术方案中,其中一个所述条状支架沿所述端子的厚度方向的尺寸d不同于其他所述条状支架沿所述端子的厚度方向的尺寸d。
其中一个条状支架沿端子的厚度方向的尺寸不同于其他条状支架沿端子的厚度方向的尺寸,使得三个条状支架从外观上不完全一致,可以起到装配防呆的作用,便于快速识别各个汇流条,进而定位汇流排与定子绕组之间的相对位置,有利于进一步提高生产效率。
在上述任一技术方案中,所述主体部呈环形结构;或者,所述主体部呈弧形结构。
汇流条的主体部呈完整的环形结构,有利于提高汇流条的强度,进而提高汇流排的稳定性和使用可靠性。
汇流条的主体部呈弧形结构,不是完整的环形,这样在保证具有同样数量的连接部的基础上,可以缩小主体部的周向长度,有利于节约原料,且便于加工成型,如通过折弯等方式进行成型。
在上述任一技术方案中,所述端子在所述骨架的轴向端面上的投影呈长条状,且其投影的长度方向沿所述骨架的径向方向延伸;或者,所述端子在所述骨架的轴向端面上的投影呈长条状,且其投影的长度方向沿所述骨架的周向方向延伸。
端子在骨架的轴向端面上的投影呈长条形,由于端子一般为长条形的薄片状,且沿骨架的轴线方向延伸,因而端子在骨架的轴向端面上的投影与端子的横截面的形状基本相同。该投影的长度方向沿骨架的径向方向延伸,合理地利用了汇流排的径向空间,可以满足客户要求端子径向布置的要求。或者,该投影的长度方向也可以沿骨架的周向方向延伸,合理地利用了汇流排的周向空间,可以满足客户要求端子周向布置的要求,且有利于减小汇流排的径向尺寸。
在上述任一技术方案中,多个所述端子沿所述汇流排的周向方向均匀排布;和/或,多个所述连接部沿所述主体部的周向方向均匀分布。
多个端子沿汇流排的周向方向均匀分布,结构较为规整,有利于端子增加端子之间的距离,保证各端子相互之间的电气绝缘性,且满足客户要求端子沿周向均匀分布的要求。当然,多个端子也可以集中分布在一个区域,或者以其他方式分布。
多个连接部沿主体部的周向方向均匀分布,使得汇流条的结构较为规整,便于加工成型,且能够使装配完成后的汇流排的所有连接部沿周向均匀分布,由于电机定子绕组的接线端一般也是沿周向均匀分布,因而保持了一一对应。
在上述任一技术方案中,所述汇流条的数量为四个,所述端子的数量为三个,其中三个所述汇流条的连接部的数量相等,另外一个所述汇流条的连接部的数量是其他三个所述汇流条的连接部的数量的总和。
汇流条的数量为四个,端子的数量为三个,通过合理连接可以构成三相电机。其中三个汇流条为相性汇流条,分别与相等数量的接线端相连,分别形成U相汇流条、V相汇流条和W相汇流条,另外一个汇流条为中性汇流条,与所有绕组的另一个接线端相连。
在上述任一技术方案中,所述骨架背离所述端子的表面设有卡钩,用于卡接电机定子。
在骨架背离端子的表面设置卡钩,便于与定子卡接配合,防止焊接过程中汇流排发生晃动、倾斜、移位等情况,有利于进一步提高生产效率。
本发明第二方面的技术方案提供了一种电机,包括:电机主体,包括定子,所述定子设有绕组,所述绕组具有两个接线端;和如第一方面技术方案中任一项所述的汇流排,所述汇流排的连接部与所述接线端相连。
本发明第二方面的技术方案提供的电机,因包括第一方面技术方案中任一项所述的汇流排,因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
在上述技术方案中,所述绕组的数量为12个,12个所述绕组采用星型连接方式连接。
由于12个绕组具有24个接头,采用星型连接,需要将12个绕组的起始端的12个线头连接到一起,并将1、4、7、10绕组的结束端、2、5、8、11绕组的结束端、3、6、9、12绕组的结束端分别连接到一起,因而接线方式非常复杂。采用本申请的方案可以有效降低其接线难度,接线方式简洁牢靠。当然,绕组的数量不局限于12个,也可以为9个、15个等;绕组的连接方式并不局限于上述方式,也可以为三角形连接或者其他方式。
本发明第三方面的技术方案提供了一种车辆,包括:车体;和如第二方面的技术方案中任一项所述的电机,安装在所述车体中。
本发明第三方面的技术方案提供的车辆,因包括第二方面技术方案所述的电机,因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本发明一些实施例所述的U相汇流条的结构示意图;
图2是图1所示U相汇流条的俯视结构示意图;
图3是图2所示U相汇流条的剖视结构示意图;
图4是本发明一些实施例所述的V相汇流条的结构示意图;
图5是图4所示V相汇流条的俯视结构示意图;
图6是图5所示V相汇流条的剖视结构示意图;
图7是本发明一些实施例所述的W相汇流条的结构示意图;
图8是图7所示W相汇流条的俯视结构示意图;
图9是图8所示W相汇流条的剖视结构示意图;
图10是本发明一些实施例所述的相性汇流条与端子连接后的俯视结构示意图;
图11是图10中A-A向的剖视结构示意图;
图12是图10所示结构的主视示意图;
图13是本发明一些实施例所述的中性汇流条的立体结构示意图;
图14是图13所示中性汇流条的俯视结构示意图;
图15是图14中B-B向的剖视结构示意图;
图16是本发明一些实施例所述的中性汇流条、W相汇流条以及对应的一个端子的装配示意图;
图17是图16是本发明一些实施例所述的中性汇流条、W相汇流条、V相汇流条以及对应的两个端子的装配示意图;
图18是本发明一些实施例所述的中性汇流条、W相汇流条、V相汇流条、U相汇流条以及对应的3个端子的装配示意图;
图19是本发明一些实施例所述的汇流排的主视结构示意图;
图20是本发明一些实施例所述的汇流排的俯视结构示意图;
图21是图20中C-C向的剖视结构示意图;
图22是图20中C-C向的剖视结构示意图与汇流排另一个部位的局部剖视结构示意图的组合图;
图23是图20中D-D向的剖视结构示意图;
图24是本发明一些实施例所述的电机的局部俯视结构示意图;
图25是图24中E-E向的剖视结构示意图;
图26是本发明一些实施例所述的电机定子绕组以及接线端的分布示意图;
图27是图26所示电机的绕组接线示意图;
图28是图26所示电机的电路连接示意图。
其中,图1至图26中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
1骨架,11环状支架,12条状支架,13卡钩,2汇流条,21主体部,211第一端,212第二端,22连接部,221延伸片,222连接片,223弯折片,23延伸部,24中性汇流条,251U相汇流条,252V相汇流条,253W相汇流条,26限位槽,3端子,31延伸段,32连接段,4电机主体,41接线端,42定子。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是,本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图28描述根据本发明一些实施例所述的汇流排及电机。
首先介绍第一方面的实施例,具体为汇流排。
实施例一
一种汇流排,包括:骨架1、多个汇流条2和多个端子3,如图20所示。
具体地,骨架1为绝缘件。
每个汇流条2包括主体部21和多个连接部22,如图1至图9以及图13和图14所示。其中,主体部21内嵌在骨架1中(如图19和图20所示),且沿骨架1的周向方向延伸,如图1、图2、图4、图5、图7、图8、图13和图14所示;多个连接部22与主体部21相连并外凸于骨架1,如图20所示,用于连接电机定子42绕组的接线端41。
多个端子3与多个汇流条2相连,如图16至图18所示,用于连接电源。
骨架1包括环状支架11和多个条状支架12。具体地,多个条状支架12与环状支架11一体式相连,如图23所示。所有的汇流条2的主体部21内嵌在环状支架11内,如图21至图23所示。多个条状支架12与多个端子3一一对应,如图20所示,且每个端子3的一部分内嵌在对应的条状支架12内,如图23和图25所示。
本实施例提供的汇流排,能够利用多个汇流条2的连接部22来连接电机定子42的多个绕组的各接线端41,并利用汇流条2良好的导电性能实现对应接线端41的电性连接,而无需将对应的接线端41直接相连。由此降低了接线难度,便于产线高效快速操作,有利于提高产品的生产效率。
具体而言,汇流排包括骨架1、多个汇流条2和多个端子3。骨架1是绝缘件,可以采用注塑方式成型,对多个汇流条2以及多个端子3起到支撑作用,并隔离相邻的汇流条2,起到电性绝缘作用。多个汇流条2均为导体,每个汇流条2包括主体部21和多个连接部22。每个汇流条2的多个连接部22用于连接电子定子42的多个绕组中需要连接在一起的接线端41,并通过主体部21实现这些接线端41的电性连接,实现汇流功能。
多个端子3与多个汇流条2相连,且端子3可以与对应的汇流条通过一体成型的方式相连,也可以分别成型然后安装在对应的汇流条上实现连接。每个端子3与对应汇流条2连接的接线端41实现电性连接,多个端子3连接电源形成电回路,为电机定子42的多个绕组供电。
同时,骨架1包括环状支架11和条状支架12。环状支架11用于支撑多个汇流条2,并保证多个汇流条2相互之间的绝缘性。多个条状支架12用于支撑多个端子3,并保证端子3与其他结构之间的电气绝缘性。由于环状支架11和多个条状支架12一体式相连,具体可以通过在注塑过程中一体成型形成一体式结构,因而连接较为可靠,如图23和图25所示,相较于现有技术中单独成型绝缘件然后套设在端子3上的方案而言,本方案的条状支架12可以对端子3起到良好的支撑作用和限位作用,有效防止端子3发生晃动和变形,保证端子3的位置度、垂直度好,结构牢靠,使得控制器PIN针插入端子3时,端子3外露于条状支架12的部分不易发生变形失效。
可选地,条状支架12沿骨架1的轴线方向的尺寸c大于或等于端子3沿骨架1的轴线方向的尺寸c0的一半。
条状支架12沿骨架1的轴线方向的尺寸c大于或等于端子3沿骨架1轴线方向的尺寸c0的一半,则条状骨架1包裹端子3的范围超过了端子3的一半,因而可以显著提高对端子3的支撑作用和限位作用,有效保证端子3的稳固性和使用可靠性。
进一步地,端子3与对应的汇流条2的其中一个连接部22相连。在垂直于骨架1的中心轴线的平面的投影中,条状支架12在端子3的厚度方向上关于端子3非对称布置,如图20所示,且靠近对应的连接部22用于连接接线端41的部位的尺寸d1小于远离对应的连接部22用于连接接线端41的部位的尺寸d2。
端子3与对应的汇流条2的其中一个连接部22相连,则端子3与该连接部22用于连接接线端41的部位相距较近,而条状支架12周向包裹端子3,可能对接线端41的焊接操作造成干涉,因而设置条状支架12非对称布置,如图20所示,并使其靠近上述连接接线端41的部位的地方相对薄一些,而远离上述连接接线端41的部位的地方相对厚一些,如图20所示,这样既保证了对端子3的可靠支撑,又对连接部22用于连接接线端41的部位进行了避让,为接线端41的焊接操作预留了空间,有利于降低焊接操作难度。
进一步地,其中一个条状支架12沿端子3的厚度方向的尺寸d不同于其他条状支架12沿端子3的厚度方向的尺寸d,如图20所示。
其中一个条状支架12沿端子3的厚度方向的尺寸不同于其他条状支架12沿端子3的厚度方向的尺寸,使得三个条状支架12从外观上不完全一致,如图20所示。这样可以起到装配防呆的作用,便于快速识别各个汇流条2,进而定位汇流排与定子42绕组之间的相对位置,有利于进一步提高生产效率。
当然,多个条状支架12沿端子3的厚度方向的尺寸也可以均不一致,也能起到装配防呆的作用。
可选地,主体部21呈弧形结构,如图1、图4、图7和图13所示。
汇流条2的主体部21呈弧形结构,不是完整的环形。这样在保证具有同样数量的连接部22的基础上,可以缩小主体部21的周向长度,有利于节约原料,且便于加工成型,如通过折弯等方式进行成型。
可选地,端子3在骨架1的轴向端面上的投影呈长条状,且其投影的长度方向沿骨架1的径向方向延伸,如图18、图20和图24所示。
端子3在骨架1的轴向端面上的投影呈长条形,由于端子3一般为长条形的薄片状,且沿骨架1的轴线方向延伸,因而端子3在骨架1的轴向端面上的投影与端子3的横截面的形状基本相同。该投影的长度方向沿骨架1的径向方向延伸,如图20和图24所示,合理地利用了汇流排的径向空间,可以满足客户要求端子3径向布置的要求。
实施例二
与实施例一的区别在于:在实施例一的基础上,进一步地,所有汇流条2的主体部21沿骨架1的轴向方向层叠排布(如图16至图18所示),且相互间隔分开(如图21至图23所示),所有汇流条2的连接部22沿骨架1的周向方向间隔分布,且所有的连接部22远离定子绕组的端面在骨架1的轴向方向上保持齐平,如图18和图19所示。
所有的连接部22沿骨架1的周向方向间隔分布,与电机定子42上沿周向间隔分布的多个绕组的接线端41保持对应,且所有的连接部22在骨架1的轴向方向上保持齐平,则电机定子42的多个绕组的各接线端41可以保持一致的形状及尺寸。这样既便于控制各接线端41的剥漆位置,又便于产线上对接线端41与连接部22进行焊接,还便于焊接完成后剪掉多余线头,从而有利于显著提高生产效率,缩短生产周期,并提高产品的一致性。
其中,多个汇流条2的主体部21沿骨架1的轴向方向层叠排布,则多个主体部21的径向尺寸可以保持一致。这样,只需将连接有端子3的多个汇流条2通过简单叠放的方式排布在一起,如图16和图17所示,保证所有的连接部22沿骨架1的周向方向间隔分布,且所有的连接部22远离定子绕组的端面在轴向方向上保持齐平,且多个端子3的位置正确,如图18所示,然后通过一体注塑成型的方式加工出骨架1即可,加工工艺较为简单,骨架1的结构也较为简单。
由于制得的汇流排的所有连接部22沿骨架1的周向方向间隔分布,如图20所示,与电机定子42的多个接线端41的位置保持对应,如图24所示,因此无需将接线端41预留很长的长度以保证其能够延伸到其他接线端41的位置与其他接线端41实现连接。这样既缩短了接线端41的长度,又可以有效防止接线过程中接线端41发生缠绕或者混淆,从而降低了接线难度。并且所有的连接部22远离定子绕组的端面在骨架1的轴向方向上保持齐平(即:所有的连接部22远离定子绕组的端面位于垂直于骨架1的中心轴线的同一个平面上),如图19所示,这样,所有的绕组的接线端41也可以保持齐平,预留同样的长度,焊接完成后在同样的位置剪掉多余的线头,由此实现接线作业的高度一致性。如此,既便于人工操作,又便于机器操作,因而有利于显著提高产线生产效率。
可选地,汇流条2的材质为铜,铜的导电性能较好,且价格相对低廉。可选地,汇流条2的材质为H65黄铜,易于冲压成型,且具有足够的硬度。
进一步地,所有汇流条2的连接部22靠近定子绕组的端面在骨架1的轴向方向上保持齐平,使所有的连接部22在骨架1的轴向方向上保持齐平。
所有汇流条2的连接部22靠近定子绕组的端面在骨架1的轴向方向上也保持齐平(即:所有的连接部22靠近定子绕组的端面位于垂直于骨架1的中心轴线的同一个平面上),这样所有的连接部22在骨架1的轴向方向上保持齐平,这样,接线过程中可以在同样的位置剥掉漆包线外侧的漆皮进行焊接,进一步提高了接线作业的一致性。同时,还使得所有的连接部22可以采用同样的形状,提高了产品的规整性和一致性,便于加工成型。
进一步地,至少部分汇流条2还包括延伸部23,如图1、图4和图7所示。其中,延伸部23位于主体部21的外周缘与连接部22之间,用于连接主体部21与连接部22;且延伸部23至少部分沿骨架1的轴向方向延伸(如图12所示),使所有的连接部22在骨架1的轴向方向上保持齐平。
至少部分汇流条2包括延伸部23,延伸部23的两端分别连接主体部21和连接部22。由于延伸部23至少部分沿骨架1的轴向方向延伸,则通过延伸部23可以轻松实现多个连接部22在骨架1轴向上的齐平;并且便于根据需要合理设计连接部22的形状和尺寸,有利于优化产品的结构。
其中,可选地,可以只有部分汇流条2包括延伸部23,利用延伸部23使其连接部22与其他没有延伸部23的汇流条2的延伸部23保持齐平。如图16、图17和图18中,U相汇流条251、V相汇流条252和W相汇流条253设有轴向长度不同的延伸部23,而中性汇流条24没有延伸部23,三个相性汇流条2通过不同轴向长度的延伸部23,使其连接部22与中性汇流条24的连接部22保持轴向上的齐平。
可选地,也可以是全部的汇流条2均包括延伸部23,不用汇流条2的延伸部23沿轴向延伸不同尺寸,使所有的连接部22在轴向上保持齐平。
当然,汇流条2也可以没有延伸部23,直接通过连接部22与主体部21的具体连接位置以及合理设计连接部22的形状和尺寸来实现所有连接部22在骨架1轴向上的齐平。
可选地,延伸部23内嵌在骨架1中,如图22和图23所示。
延伸部23内嵌在骨架1中,则只有连接部22外露于骨架1,如图20所示。这样,汇流排的外观结构较为规整,并且骨架1可以对延伸部23起到良好的支撑作用,有效防止延伸部23发生变形或者晃动,从而提高各连接部22位置的稳定性,有利于产线作业,进一步提高生产效率。
进一步地,连接部22设有与接线端41适配的限位槽26,如图1、图4、图7和图13所示,限位槽26供接线端41穿过(如图24所示)并适于与接线端41焊接相连。
连接部22设有限位槽26,接线作业时将接线端41穿过限位槽26,然后再进行焊接操作。这样,限位槽26既可以对接线端41起到良好的限位作用,防止接线端41晃动、倾斜;又有利于增加接线端41与连接部22的接触面积,从而降低焊接难度,有利于进一步提高生产效率。
具体地,连接部22包括连接片222和弯折片223,如图1、图4、图7和图13所示。其中,连接片222与主体部21相连,并沿骨架1的周向方向延伸,如图1、图4、图7和图13所示如图1、图4、图7和图13所示;弯折片223与连接片222相连并弯折延伸,且与连接片222围设出呈U形的限位槽26,如图1、图4、图7和图13所示。
连接部22包括连接片222和弯折片223。连接片222和弯折片223围设出U形限位槽26,使得限位槽26形成轴向两端开口且周向还具有缺口的结构(即限位槽26在骨架1的轴向端面上的投影为U形)。这样有利于增加限位槽26的空间,便于接线端41快速穿过,也有利于增加焊接操作的空间,降低焊接操作难度。
其中,连接片222的厚度方向和弯折片223的厚度方向垂直于骨架1的轴线方向,如图1、图4、图7、图13所示。
连接片222的厚度方向和弯折片223的厚度方向均垂直于骨架1的轴线方向,这样增加了限位槽26的深度,有利于增加限位槽26与接线端41的接触面积,从而既有利于进一步降低焊接难度,又有利于提高焊接连接强度。
进一步地,所有的限位槽26的U形开口朝向同一旋转方向,如图18和图20所示。
所有的限位槽26的U形开口朝向同一旋转方向(比如都为顺时针旋转的方向,或者均为逆时针旋转的方向),使得汇流排的结构较为规整,既便于各汇流条2加工成型,又有利于产线操作时通过适当旋转汇流排,使所有的接线端41同步穿过各限位槽26,因而也有利于进一步提高生产效率。
其中,连接片222沿骨架1的周向方向的尺寸大于弯折片223与其相对的部分沿骨架1的周向方向的尺寸,如图1、图4、图7和图13所示。
连接片222沿骨架1的周向方向的尺寸大于弯折片223与连接片222相对的部分沿骨架1的周向方向的尺寸,则连接片222与弯折片223形成类似于J形的结构,这样便于合理设置限位槽26的位置,为接线端41的焊接操作提供更有利的操作空间。
进一步地,连接部22还包括沿骨架1的径向方向延伸的延伸片221,如图1、图4、图7和图13所示。延伸片221的径向内端与主体部21相连,延伸片221的径向外端与连接部22用于连接接线端41的部位相连。
连接部22还包括延伸片221,延伸片221沿骨架1的径向方向延伸,且其径向内外两端分别连接主体部21以及连接部22用于连接接线端41的部位(具体为连接片222)。如此,可以增加连接片222与主体部21之间的径向距离,既有利于减小主体部21的径向尺寸,以降低生产成本,又有利于增加相邻的连接部22之间的距离,因而有利于合理设计连接部22的形状和尺寸,进一步优化产品结构。
进一步地,多个端子3沿汇流排的周向方向均匀排布,如图20和图24所示。
多个端子3沿汇流排的周向方向均匀分布,结构较为规整,有利于端子3增加端子3之间的距离,保证各端子3相互之间的电气绝缘性,且满足客户要求端子3沿周向均匀分布的要求。当然,多个端子3也可以集中分布在一个区域,或者以其他方式分布。
进一步地,多个连接部22沿主体部21的周向方向均匀分布,如图18、图20和图24所示。
多个连接部22沿主体部21的周向方向均匀分布,使得汇流条2的结构较为规整,便于加工成型,且能够使装配完成后的汇流排的所有连接部22沿周向均匀分布,由于电机定子42绕组的接线端41一般也是沿周向均匀分布,因而保持了一一对应。
进一步地,所有汇流条2的连接部22沿骨架1的轴向方向的两端不凸出于骨架1的轴向两端面所在的平面,如图19所示。
所有的连接部22沿骨架1的轴向方向的两端不凸出于骨架1的轴向两端面所在的平面,相较于连接部22凸出于骨架1的轴向两端面,可以减小汇流排的轴向高度骨架1,使得汇流排的轴向方向的空间占用少,因而有利于减小电机的轴向长度,优化电机的结构。
实施例三
与实施例二的区别在于:在实施例二的基础上,进一步地,连接有端子3的汇流条2通过其中一个连接部22的延伸片221与端子3相连,如图16至图18所示。
对于连接有端子3的汇流条2而言,该汇流条2通过其中一个连接部22的延伸片221与该端子3相连,则无需在汇流条2上设计其他额外的结构来连接端子3,因而简化了汇流条2的结构,也不会导致汇流排的径向尺寸变大。
当然,端子3也可以直接由汇流条2弯折延伸形成。或者,端子3也可以直接连接在主体部21上,与连接部22间隔分开。
其中,延伸片221垂直于骨架1的轴线方向,如图1、图4、图7和图13所示。端子3呈片状,连接有端子3的延伸片221沿端子3的厚度方向的尺寸a0大于同一汇流条2的其他延伸片221沿端子3的厚度方向的尺寸a,如图2、图5、图8和图10所示。
延伸片221垂直于骨架1的轴线方向,有利于减小汇流条2的轴向尺寸。连接有端子3的延伸片221沿该端子3的厚度方向的尺寸a0大于同一汇流条2上其他延伸片221沿该端子3的厚度方向的尺寸a,有利于增加该延伸片221与端子3的接触面积,从而提高端子3的连接强度和稳固性,降低端子3发生变形的概率。
进一步地,端子3弯折呈L型,如图11所示。具体地,端子3包括平行于骨架1的轴线方向的延伸段31和平行于延伸片221的连接段32,连接段32与延伸片221焊接相连,如图10、图11和图18所示。
端子3弯折设置,包括延伸段31和连接段32。延伸段31沿骨架1的轴线方向延伸,用于连接电源。连接段32与延伸片221相平行并与延伸片221焊接相连,这样增加了端子3与延伸片221的接触面积,从而提高了端子3的连接强度和稳固性,降低了端子3发生变形的概率。
进一步地,连接有端子3的延伸片221对应的用于连接接线端41的部位沿骨架1的周向方向的尺寸b0大于同一汇流条2上的其他用于连接接线端41的部位沿骨架1的周向方向的尺寸b,如图10所示。
连接有端子3的延伸片221对应的用于连接接线端41的部位沿骨架1的周向方向的尺寸b0,相对于该汇流条2上的其他用于连接接线端41的部位沿骨架1的周向方向的尺寸b适当增大,可以增加端子3与该连接部22用于连接接线端41的部位之间的周向距离,从而提供避让空间,便于接线端41的焊接操作。
具体地,通过适当延长连接片222的长度,使U形的限位槽26与延伸片221之间的间距增大,即可对U形的限位槽26进行避让。
实施例四
与上述任一实施例的区别在于:在上述任一实施例的基础上,进一步地,所有的汇流条2分为中性汇流条24和多个相性汇流条2,如图16至图18所示。多个端子3分别设在多个相性汇流条上,与多个相性汇流条一一对应。
进一步地,中性汇流条24的主体部21设在朝向绕组的位置,如图25所示。
所有汇流条2分为中性汇流条24和相性汇流条2,相性汇流条2连接的接线端41(比如部分绕组的结束端)组成的电路、与中性汇流条24连接的接线端41(比如所有绕组的起始端)组成的电路可以实现多路并联,形成多相电路。由于相性汇流条2连接的接线端41相对较少,如图1、图4、图7中只有四个连接部22;中性汇流条24连接的接线端41相对较多,如图13中有12个连接部22,因而相性汇流条2的连接部22的数量也少于中性汇流条24的连接部22的数量,则将多个相性汇流条2的主体部21依次相邻排布,如图16至图18所示,只需改变相性汇流条2的连接部22的轴向位置,使其连接部22与中性汇流条24的轴向位置齐平即可,而无需改变中心汇流条2的连接部22的轴向位置,有利于降低加工难度,提高生产效率。
进一步将中性汇流条24的主体部21设在朝向绕组的位置,则相性汇流条2的连接部22可以向靠近绕组的位置偏移,有利于缩短接线端41与连接部22之间的距离,如图25所示,从而缩短接线端41的长度,并降低接线端41的焊接难度。
其中,中性汇流条24的连接部22与其主体部21直接相连(如图13所示),每个相性汇流条的连接部22与其主体部21通过延伸部23相连(如图1、图4和图7所示),延伸部23沿骨架的轴向方向朝靠近中性汇流条24的方向延伸(如图1、图4和图7所示),使相性汇流条的连接部22与中性汇流条24的连接部22在骨架1的轴向方向上保持齐平,如图19所示。
中性汇流条24的连接部22与其主体部21直接相连,每个相性汇流条的连接部22与其主体部21通过延伸部23相连,即:中性汇流条24没有延伸部23,只有多个相性汇流条包括有延伸部23,利用延伸部23向靠近中性汇流条24的方向延伸,且多个相性汇流条的延伸部23的轴向长度不相等,使得每个相性汇流条的连接部22能够与中性汇流条24的连接部22在骨架1的轴向方向上保持齐平。如此,既有效简化了中性汇流条24的结构,又进一步缩短了接线端41与连接部22之间的距离,因而有利于进一步缩短接线端41的长度,并进一步降低接线端41的焊接难度。
具体地,中性汇流条24的延伸片221是平直的,如图13所示,直接与中性汇流条24的主体部21的外周缘相连。相性汇流条的延伸片221也是平直的,如图1、图4和图7所示,其延伸片221与相性汇流条的主体部21之间设有延伸部23,延伸部23向靠近中性汇流条24的方向轴向延伸,使得相性汇流条的延伸片221与中性汇流条24的延伸片221保持齐平。如此,相性汇流条的连接部22与中性汇流条24的连接部22也保持齐平。
进一步地,每个汇流条2的多个连接部22由其主体部21的缺口处开始沿同一旋转方向依次被记为第x个连接部22,多个相性汇流条沿骨架的轴向方向依次被记为第y个相性汇流条且第一个相性汇流条与中性汇流条24相邻布置。
中性汇流条24的第一个连接部22与相邻的第一个相性汇流条之间的轴心连线夹角α、第一个相性汇流条的第一个连接部22与相邻的第二个相性汇流条的第一个连接部22之间的轴心连线夹角β满足:
α=360°/(2×m×n)+360°×K/(m×n),β=360°×P/(m×n)且β≠360°×Q/n,m为相性汇流条的数量,n为每相定子绕组的数量,K∈[0,(m×n-1)],P∈(0,(m×n-1)],Q∈[1,m]。
每个汇流条2的多个连接部22由其主体部21的缺口处开始沿同一旋转方向依次被记为第x个连接部22,比如沿顺时针方向由主体部21的缺口处开始数,依次为第一个连接部22、第二个连接部22、第三个连接部22,依此类推;多个相性汇流条沿骨架1的轴向方向依次被记为第y个相性汇流条且第一个相性汇流条与中性汇流条24相性布置,即:从与中性汇流条24轴向最为接近的相性汇流条开始数,依次为第一个相性汇流条、第二个相性汇流条,依此类推。
具体地,叠放时先以中性汇流条24为基准,一一叠放相性汇流条,在叠放第一个相性汇流条时,使其第一个连接部22与中性汇流条24的第一个连接部22之间产生α的轴心夹角;然后叠放第二个相性汇流条,使其第一个连接部22与第一个相性汇流条的第一个连接部22之间产生β的轴心夹角。此时第一个相性汇流条的多个连接部22以及第二个相性汇流条的多个连接部22分别占据了中性汇流条24的若干个相邻两个连接部22之间的周向间隙,对于还有第三个相性汇流条甚至更多个相性汇流条的方案而言,中性汇流条24还剩余少部分连接部22之间具有较大的周向空隙,表现为汇流排周向的连接部22有些部位相对集中,有些相对分散,因而剩下的相性汇流条只需使其连接部22分布在这些周向空隙,保证装配完成后所有的连接部22沿骨架1的周向方向均匀分布即可。由于相性汇流条连接的接线端41相对较少,如图1、图4、图7中只有四个连接部22,中性汇流条24连接的接线端41相对较多,如图13中有12个连接部22,因而相性汇流条的连接部22的数量也少于中性汇流条24的连接部22的数量,因而旋转相性汇流条更容易精确控制,降低产生视觉混淆的概率,有利于提高装配效率。
其中,α=360°/(2×m×n)+360°×K/(m×n),β=360°×P/(m×n)且β≠360°×Q/n。m×n为汇流排适配的定子的槽数,即线圈绕组的总数量,360°/(2×m×n)即为中性汇流条24的相邻两个连接部22的轴心连线夹角的一半,360°×K/(m×n)以及360°×P/(m×n)即为中性汇流条2的相邻两个连接部22的轴心连线夹角的整数倍,360°/n即为相性汇流条的相邻两个连接部22的轴心连线夹角的一半,360°×Q/n即为相性汇流条的相邻两个连接部22的轴心连线夹角的整数倍。
这样,当中性汇流条24的第一个连接部22与第一个相性汇流条的第一个连接部22之间的轴心连接夹角为α时,表明第一个相性汇流条的第一个连接部22位于中性汇流条24的任意相邻的两个连接部22之间,接着第二个相性汇流条的第一个连接部22相对于第一个相性汇流条的第一个连接部22旋转β,既保证了第二个相性汇流条的每个连接部22位于中性汇流条24的相邻的两个连接部22之间,又避免了与第一个相性汇流条的部分连接部22在周向方向上重合,从而保证了中性汇流条24的连接部22、第一个相性汇流条的连接部22、第二个相性汇流条的连接部22在周向方向上相互错开。
值得说明的是,两个连接部22之间的轴心连线夹角,指的是一个连接部22的中心与骨架的中心轴线的垂直连线、以及另一个连接部22的中心与骨架的中心轴线的垂直连线之间的夹角。其中,连接部22的中心指的是连接部22与定子绕组的接线端相对应的部位的中心,即:在垂直于汇流排的中心轴线的平面上的投影中,连接部22的中心与定子绕组的接线端重合。对于所有的连接部22的形状和尺寸完全一致的方案而言,两个连接部22之间的轴心连线夹角,指的是两个连接部22的同一部位与骨架的中心轴线的垂直连线之间的夹角。
可选地,m为3。
m为3,则汇流条2的数量为四个,端子的数量为三个,通过合理连接可以构成三相电机。其中三个汇流条2为相性汇流条,分别与相等数量的接线端相连,分别形成U相汇流条251、V相汇流条252和W相汇流条253,另外一个汇流条2为中性汇流条24,与所有绕组的另一个接线端相连。其中,定义与中性汇流条24相邻的第一个相性汇流条为W相汇流条253,然后依次为V相汇流条252和U相汇流条251,则中性汇流条24、W相汇流条253和V相汇流条252叠放完成后,中性汇流条24恰好剩余n个空隙,与U相汇流条251的n个连接部22相对应,因而将U相汇流条251的n个连接部22对应放置在空隙位置即可。
进一步地,第二个相性汇流条的第一个连接部22与第三个相性汇流条的第一个连接部22之间的轴心连线夹角γ满足:γ=360°×P/(m×n)且γ≠360°×Q/n。
第二个相性汇流条的第一个连接部22与第三个相性汇流条的第一个连接部22之间的轴心夹角为γ,由于γ=360°×P/(m×n)且γ≠360°×Q/n,因而γ=β,则叠放第三个相性汇流条与叠放第二个相性汇流条的过程相同,因而有利于进一步提高生产效率。比如:β=γ=30°,或者β=γ=120°。
可选地,K为0。
K=0,则α=360°/(2×m×n),则第一个相性汇流条的第一个连接部22恰好位于中性汇流条24的前两个连接部22之间的位置,这样α的数值较小,有利于进一步降低汇流条2的装配难度,有利于进一步提高生产效率。
当然,K也可以为1、2或者其他整数。
可选地,P与n满足:P=n。
P=n,则β=360°/m且β≠360°×Q/n,这简化了β的计算方法,有利于进一步降低汇流条2的装配难度,有利于进一步提高生产效率。
当然,P也可以不等于n。
可选地,n为4。
n为4,即每相定子绕组的数量为4。当然,n不限于4,也可以为1、2、3、5或者其他数值。
记主体部21的两端分别为第一端211和第二端212,比如所有的主体部21均沿顺时针方向延伸形成圆弧形,即可记任一主体部21的首端和末端分别为第一端211和第二端212,如图1、图4、图7、图10和图13所示,则与第一端211相邻的连接部22为第一个连接部22,与第二端212相邻的连接部22为第n个连接部22。则叠放汇流条2的过程中,均能以前一个汇流条2的主体部21的第一个连接部22为参照物,来旋转后续叠放的汇流条2,快速得到所需的轴心连线夹角。
如此,叠放完成后,第一个相性汇流条的第一个连接部22与中性汇流条24的第一个连接部22之间的轴心连线夹角为180°/(m×n),任意相邻的两个相性汇流条的第一个连接部22之间的轴心连线夹角为360°/m,这种排布方式简单,可操作性强。
比如:当m=3,n=P=4,K=0时,α=180°/(m×n)=15°,β=γ=360°/m=120°。先将W相汇流条253叠放在中性汇流条24上,使W相汇流条253的第一端211与中性汇流条24的第一端211之间的轴心连线夹角为15°,如图16所示。然后将V相汇流条252叠放在W相汇流条253上,使V相汇流条252的第一端211与W相汇流条253的第一端211之间的轴心连线夹角为120°,如图17所示。最后将U相汇流条251叠放在V相汇流条252上,使U相汇流条251的第一端211与V相汇流条252的第一端211之间的轴心连线夹角为120°,如图18所示。
其中,多个连接部22沿主体部21的周向方向均匀分布,且第一个连接部22和最后一个连接部22位于主体部21的两端,如图1、图4、图7和图13所示。
多个连接部22沿主体部21的周向方向均匀分布,使得汇流条2的结构较为规整,便于加工成型;且能够使装配完成后的汇流排的所有连接部22沿周向均匀分布。由于电机定子绕组的接线端41一般也是沿周向均匀分布,因而保持了一一对应。
同时,第一个连接部22和最后一个连接部22位于主体部21的两端,即主体部21恰好缺失了两个连接部22之间的一部分,既保证了主体部21与多个连接部22的连接可靠性,又尽可能缩短了主体部21的长度,有利于进一步节约原料。
比如:连接部22的数量为4个时,主体部21的弧度为270°,如图1、图4和图7所示;连接部22的数量为6个时,主体部21的弧度为300°;连接部22的数量为12个时,主体部21的弧度为330°,如图13所示。
此外,该方案还使得位于主体部21两端的两个连接部22(即第一个连接部22和最后一个连接部22)与其他部位的连接部22明显区分开来,在叠放多个汇流条2时,可以作为参照物,以进一步提高叠放效率,从而进一步提高装配效率。
记主体部21的两端分别为第一端211和第二端212,比如所有的主体部21均沿顺时针方向延伸形成圆弧形,即可记任一主体部21的首端和末端分别为第一端211和第二端212,如图1、图4、图7、图10和图13所示,则与第一端211相连的连接部22为第一个连接部22,与第二端212相连的连接部22为第n个连接部22。则叠放汇流条2的过程中,均能以前一个汇流条2的主体部21的第一端211为参照物,来旋转后续叠放的汇流条2,快速得到所需的轴心连线夹角。
当然,主体部21的两端也可以适当延长。
进一步地,每个相性汇流条的连接部22的数量为n,每个端子与对应的相性汇流条的第x个连接部22相连,x∈[2,n-1]。
多个端子3与多个相性汇流条一一对应。每个相性汇流条的连接部22的数量为n,n个连接部22分别连接每相定子的n个线圈,每个端子与对应的相性汇流条的第x个连接部22相连,由于x大于等于2且小于等于n-1,因而连接端子的连接部22不是位于主体部21的缺口两侧的连接部22。相较于主体部21的两端,主体部21其他部位的强度相对高一些,发生变形的概率相对较低,因而将端子与相性汇流条主体部21远离缺口处的连接部22相连,有利于进一步提高端子的位置度、垂直度,进一步降低端子发生变形的概率。
可选地,x为2。
x为2,则端子与对应的相性汇流条的第二个连接部22相连,这样相性汇流条的第一个连接部22作为参照物,用于定位相性汇流条的位置,第二个连接部22用于连接端子,便于查找,有利于进一步提高生产效率。当然,x不局限于2,也可以是其他数值。
可选地,多个端子3沿汇流排的周向方向均匀排布,如图20和图24所示。
可选地,多个端子3沿汇流排的周向方向非均匀排布。
多个端子3沿汇流排的周向方向均匀分布,结构较为规整,有利于端子3增加端子3之间的距离,保证各端子3相互之间的电气绝缘性,且满足客户要求端子3沿周向均匀分布的要求。或者,多个端子3沿汇流排的周向方向非均匀排布,比如集中分布在汇流排的一个区域,以满足客户要求端子3沿周向非均匀分布的要求。
当然,汇流条2的排布方式可以任意改变。
实施例五
与上述任一实施例的区别在于:主体部21呈环形结构。
汇流条2的主体部21呈完整的环形结构,有利于提高汇流条2的强度,进而提高汇流排的稳定性和使用可靠性。
实施例六
与上述任一实施例的区别在于:端子3在骨架1的轴向端面上的投影呈长条状,且其投影的长度方向沿骨架1的周向方向延伸。
端子3在骨架1的轴向端面上的投影呈长条形,由于端子3一般为长条形的薄片状,且沿骨架1的轴线方向延伸,因而端子3在骨架1的轴向端面上的投影与端子3的横截面的形状基本相同。该投影的长度方向也可以沿骨架1的周向方向延伸,合理地利用了汇流排的周向空间,可以满足客户要求端子3周向布置的要求,且有利于减小汇流排的径向尺寸。
在上述任一实施例中,可选地,所有的主体部21的厚度t相等,如图21和图22所示。
所有的汇流条2的主体部21的厚度相等,则所有的汇流条2可以采用同一种材料制备,有利于减少原料的种类,便于加工成型,也有利于节约成本。
可选地,汇流条2的厚度t在0.7mm-1.0mm的范围(如0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm等)内。
可选地,相邻的主体部21之间的间距t2相等,如图21和图22所示。
相邻的主体部21之间的间隔宽度相等,使得汇流排的内部结构规整,且保证了各汇流条2相互之间的电气绝缘性。
可选地,相邻的主体部21之间的间距t2为0.5mm-3mm(如0.5mm、1mm、2mm、3mm等)。
可选地,多个汇流条2的主体部21的轴向两端面与骨架1的轴向两端面之间的间距t1小于相邻的主体部21之间的间距t2,如图21和图22所示。也就是说,中性汇流条24与骨架1的轴向端面之间的间距以及U相汇流条251与骨架1的轴向端面之间的间距相等,记为t1,则有t1<t2,这样有利于减小骨架1的纵向高度,从而有利于进一步减小汇流排的纵向尺寸,进一步减小电机的轴向长度。
当然,中性汇流条24与骨架1的轴向端面之间的间距以及U相汇流条251与骨架1的轴向端面之间的间距也可以根据需要进行调整。
进一步地,所有的主体部21的宽度相等。
所有的主体部21的宽度相等,即所有的主体部21沿骨架1的径向方向的尺寸相等,这样,所有汇流条2的主体部21沿骨架1的轴向叠放后,所有主体部21的内边缘位于同一个圆上,所有主体部21的外边缘也位于同一个圆上,使得汇流排的结构较为规整,既便于各汇流条2加工成型,也便于骨架1的加工成型。
进一步地,所有的相性汇流条的主体部21相同,如图1、图4和图7所示。
所有的相性汇流条的主体部21相同,即:形状、尺寸完全一致,有利于降低相性汇流条的加工难度,提高生产效率。
进一步地,在垂直于骨架1的轴线的平面上的投影中,所有的汇流条2的主体部21相互叠加形成圆环,如图20所示。
在垂直于骨架1的轴线的平面上的投影中,所有的汇流条2的主体部21相互叠加形成圆环,即:所有汇流条2的主体部21在垂直于骨架1的轴线的平面上的投影都位于同一个圆环内。由于每个主体部21具有缺口,其投影不是完整的圆环,而多个主体部21的投影叠加后形成了完整的圆环,这有利于提高汇流排的强度,也便于汇流条2相互之间旋转错位,保证所有的连接部22沿骨架1的周向方向均匀分布。
可选地,汇流条2的数量为四个,端子3的数量为三个,如图18所示,其中三个汇流条2的连接部22的数量相等,另外一个汇流条2的连接部22的数量是其他三个汇流条2的连接部22的数量的总和。
汇流条2的数量为四个,端子3的数量为三个,通过合理连接可以构成三相电机。其中三个汇流条2为相性汇流条2,分别与相等数量的接线端41相连,分别形成U相汇流条251(如图1至图3所示)、V相汇流条252(如图4至图6所示)和W相汇流条253(如图7至图10所示)。另外一个汇流条2为中性汇流条24(如图13至图15所示),与所有绕组的另一个接线端41相连。
当然,汇流条2的数量不局限于四个,也可以为三个、五个等。
进一步地,骨架1背离端子3的表面设有卡钩13,如图19所示,用于卡接电机定子42,如图25所示。
在骨架1背离端子3的表面设置卡钩13,便于与定子42卡接配合,防止焊接过程中汇流排发生晃动、倾斜、移位等情况,有利于进一步提高生产效率。
其中,卡钩13的数量可以为多个,多个卡钩13沿骨架1的周向方向均匀分布,卡钩13与骨架1可以采用注塑成型的方式一体成型。
进一步地,定子42一般也设有注塑成型的绝缘架,绝缘架上可以设置与卡钩13适配的卡槽,卡钩13直接插入卡槽,如图25所示,实现与定子42的卡接。
如图24和图25所示,本发明第二方面的实施例提供的电机,包括:电机主体4和如第一方面实施例中任一项的汇流排。
具体地,电机主体4包括定子42,定子42设有绕组,如图26所示,绕组具有两个接线端41;汇流排的连接部22与接线端41相连,如图25所示。
本发明第二方面的实施例提供的电机,因包括第一方面实施例中任一项的汇流排,因而具有上述任一实施例所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
可选地,接线端41与汇流排采用电阻焊接的方式相连。当然,也可以采用超声波焊接等其他焊接方式或者其他固定连接的方式相连。
可选地,绕组的数量为12个,如图26和图27所示,12个绕组采用星型连接方式连接,如图28所示。
由于12个绕组具有24个接头,采用星型连接,需要将12个绕组的起始端的12个线头连接到一起,并将C1、C4、C7、C10绕组的结束端,C2、C5、C8、C11绕组的结束端,C3、C6、C9、C12绕组的结束端分别连接到一起,因而接线方式非常复杂。采用本申请的方案可以有效降低其接线难度,接线方式简洁牢靠。
当然,绕组的数量不局限于12个,也可以为8个、16个等;绕组的连接方式并不局限于上述方式,也可以为三角形连接或者其他方式。
本发明第三方面的实施例提供的车辆,包括:车体和如第二方面的技术方案中任一项所述的电机,安装在所述车体中。
本发明第三方面的技术方案提供的车辆,因包括第二方面技术方案所述的电机,因而具有上述任一技术方案所具有的一切有益效果,在此不再赘述。
下面以8P12S永磁电机为例,进行详细解释说明。
对于8P12S永磁电机而言,共有12个齿,每个齿上绕线形成一个绕组,每个绕组具有1个起始端和1个结束端,因此12个齿共有24个线头,沿周向均匀分布,每15°一个,如图26所示。电机采用4路并联,星型连接,如图28所示。此种接线方式,需要将12个绕组的起始端12个线头连接到一起,如图27和图28所示,并将C1、C4、C7、C10绕组的结束端、及C2、C5、C8、C11绕组的结束端、及C3、C6、C9、C12绕组的结束端分别连接到一起,接线形式复杂。因此,需要一种简洁、牢靠的结构。
本发明旨在设计一种汇流排结构,能够满足8P12S型电机的接线要求,并且具有轴向空间和径向空间占用少、接线简单、结构牢靠等特点。
其中,汇流排包括绝缘骨架1、中心点铜排(即中性汇流条24)、U相铜排(即U相汇流条251)、V相铜排(即V相汇流条252)、W相铜排(即W相汇流条253)和3个端子3。绝缘骨架1采用整体注塑成型,用于支撑铜排和端子3,并使铜排之间绝缘,绝缘骨架1与电机定子42骨架1进行卡接固定。中心点铜排和U、V、W相铜排为厚度相等的铜排,通过冲压、折弯等工序制作成,主体区域为具有缺口的圆环,从主体区域伸出U型端子3(即具有U形限位槽26的连接部22),以与铜漆包线(即接线端41)进行焊接。3个端子3沿周向120°分布,与U、V、W相铜排电阻焊接,向电机绕组输入电流。
具体地,本电机为8P12S电机,共有12个齿。每个齿上缠绕铜线,共形成12个绕组C1-C12,每个绕组有1个起始端线头和1个结束端线头,如图26所示。依据电机电路设计(图27所示),需要将沿着周向30°均布的起始端线头连接到一起导通,定义为中心点连接,另将沿着周向30°均布的结束端线头分为三份,C1、C4、C7、C10绕组结束端连接,定义为U相连接;C2、C5、C8、C11绕组结束端连接,定义为V相连接;C3、C6、C9、C12绕组结束端连接,定义为W相连接。
为了满足上述连接要求,设计了中心点连接铜排(图13和图14所示)和U、V、W相铜排(如图10所示)。中心点铜排和U、V、W相铜排由等厚度铜排经过冲压和弯折成型。铜排的厚度t取0.7~1.0mm之间,材料为H65黄铜,易于冲压成型,且具有足够的硬度。铜排的端部设计为U型槽,便于将漆包线整入U型槽,然后施加电阻焊接。
本电机的3个端子3的宽度方向沿径向布置,3个端子3相互之间相隔120°。3个端子3分布与3相铜排进行电阻焊接。为了满足电阻焊接的要求,将端子3的端部进行了弯折(如图11所示),对3相铜排的焊接区域进行了加宽(如图10所示)。
将4层铜排一层层叠放,中心点铜排放最下层,然后依次为W、V、U,如图16至图18所示。层与层之间相隔1mm。W层铜排第1个U型槽与中心点铜排任意一槽之间相差15°,如图16所示,而V、U铜排连接的端子3与W相端子3相隔120°,如图17和图18所示。叠放好后,进行整体注塑,注塑后的形状如图20所示。注塑体完全包裹3个端子3,端子3的位置度、垂直度好,结构牢靠,使得控制器pin针插入端子3时,端子3不易发生变形失效。
由于中心点铜排、U、V、W三相铜排处于的高度不一致,所以还对铜排的U形槽部位进行向下弯折,弯折高度为h,如图3、图6和图9所示,三相铜排除了高度h不一致以外,其他部位相同,弯折后所有U形槽处于同一高度位置,如图19所示。此种设计的优点是:高度方向的空间占用少,有利于电机减小轴向长度;漆包线所留线头长度相等,易于控制剥漆位置,易于产线上电阻焊接,易于焊接完后剪掉多余的线头。
汇流排接线方案如下:
中心点铜排将C1~C12绕组起始端线头连接起来;
U相铜排将C1、C4、C7、C10绕组结束端线头连接起来;
V相铜排将C2、C5、C8、C11绕组结束端线头连接起来;
W相铜排将C3、C6、C9、C12绕组结束端线头连接起来;
U、V、W相铜排顺时针第2个连接部22与端子3焊接,如图10所示。
层层之间高度差为1mm,W相铜排第一个U形槽与中心点铜排任意一个U形槽相差15°。
V相铜排与W相铜排高度差1mm,端子3周向相差120°。
U相铜排与V相铜排高度差1mm,端子3周向相差120°。
骨架1端部做6个挂钩,如图19所示,挂在定子42骨架1开槽处,如图25所示。
综上,通过将漆包线与此种汇流排结构焊接,即可完成上述接线的功能。由此,该汇流排实现了以下技术效果:1)满足了4层并联的星型接线;2)一体式注塑环状支架与条状骨架,结构牢靠,端子的位置度、垂直度好,便于ECU安装,安装时端子变形小;3)铜排U形槽沿着周向大致均布,且分布在同一高度上,利于漆包线的电阻焊接,产线上漆包线剥皮和剪线方便;4)汇流排轴向高度小,有利于电机优化轴向长度;5)汇流排采用U形槽的样式,有利于漆包线整入U形槽;6)合理地利用了径向的空间,满足要求端子径向分布的产品的要求。
在本发明中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种汇流排,其特征在于,包括:
骨架,所述骨架为绝缘件;
多个汇流条,每个所述汇流条包括内嵌在所述骨架中且沿所述骨架的周向方向延伸的主体部和与所述主体部相连并外凸于所述骨架的多个连接部,多个所述连接部用于连接电机定子绕组的接线端;
多个端子,与多个所述汇流条相连,用于连接电源;
其中,所述骨架包括环状支架和与所述环状支架一体式相连的多个条状支架,所有的所述汇流条的主体部内嵌在所述环状支架内,多个所述条状支架与多个所述端子一一对应,且每个所述端子的一部分内嵌在对应的所述条状支架内。
2.根据权利要求1所述的汇流排,其特征在于,
所述条状支架沿所述骨架的轴线方向的尺寸c大于或等于所述端子沿所述骨架的轴线方向的尺寸c0的一半。
3.根据权利要求1所述的汇流排,其特征在于,
所述端子与对应的所述汇流条的其中一个连接部相连,在垂直于所述骨架的中心轴线的平面的投影中,所述条状支架在所述端子的厚度方向上关于所述端子非对称布置,且靠近对应的所述连接部用于连接所述接线端的部位的尺寸d1小于远离对应的所述连接部用于连接所述接线端的部位的尺寸d2。
4.根据权利要求1所述的汇流排,其特征在于,
其中一个所述条状支架沿所述端子的厚度方向的尺寸d不同于其他所述条状支架沿所述端子的厚度方向的尺寸d。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的汇流排,其特征在于,
所述连接部包括沿所述骨架的径向方向延伸的延伸片,所述延伸片的径向内端与所述主体部相连,所述延伸片的径向外端与所述连接部用于连接所述接线端的部位相连。
6.根据权利要求5所述的汇流排,其特征在于,
连接有所述端子的所述汇流条通过其中一个连接部的延伸片与所述端子相连。
7.根据权利要求6所述的汇流排,其特征在于,
所述延伸片垂直于所述骨架的轴线方向,所述端子呈片状,连接有所述端子的所述延伸片沿所述端子的厚度方向的尺寸a0大于同一所述汇流条的其他延伸片沿所述端子的厚度方向的尺寸a。
8.根据权利要求7所述的汇流排,其特征在于,
所述端子弯折呈L型,包括平行于所述骨架的轴线方向的延伸段和平行于所述延伸片的连接段,所述连接段与所述延伸片焊接相连。
9.根据权利要求6所述的汇流排,其特征在于,
连接有所述端子的所述延伸片对应的用于连接所述接线端的部位沿所述骨架的周向方向的尺寸b0大于同一汇流条上的其他用于连接所述接线端的部位沿所述骨架的周向方向的尺寸b。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的汇流排,其特征在于,
所有的所述汇流条分为中性汇流条和多个相性汇流条,多个所述端子与多个所述相性汇流条一一对应且一一连接,多个所述相性汇流条的主体部依次相邻排布,所述中性汇流条的主体部设在朝向所述绕组的位置。
11.一种电机,其特征在于,包括:
电机主体,包括定子,所述定子设有绕组,所述绕组具有两个接线端;和
如权利要求1至10中任一项所述的汇流排,所述汇流排的连接部与所述接线端相连。
12.根据权利要求11所述的电机,其特征在于,
所述绕组的数量为12个,12个所述绕组采用星型连接方式连接。
13.一种车辆,其特征在于,包括:
车体;和
如权利要求11或12所述的电机,安装在所述车体中。
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