CN113892227A - 用于电动马达的切换装置以及包括所述切换装置的电动马达 - Google Patents

Abstract

一种用于电动马达(100)的切换装置，该切换装置设置有多个相(104、105、106)并且包括：固定主体(2)，配备有多个连接部(3)；以及至少一个可移动主体(5、10)，可以相对于固定主体(2)至少在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置中相(104、105、106)以第一电配置方式布置，在第二位置中相(104、105、106)以第二电配置方式布置。由于每个相(104、105)内的相段(107、108)之间的连接以及/或者由于相(104、105、106)之间的相互连接，第二电配置与第一电配置不同。

Description

用于电动马达的切换装置以及包括所述切换装置的电动马达

本发明涉及一种用于电动马达的切换装置以及一种包括所述切换装置的电动马达。

因此，本发明特别适用于汽车领域，更准确地，适用于电动车辆或电动/吸热式混合动力推进车辆的设计和制造。

就这个领域而言，长期以来希望扩大电动马达的效率范围以便允许其甚至在没有机械传动装置的情况下使用，或者在任何情况下都在存在简易的机械传动装置的情况下使用。

迄今为止，一些方法是已知的，这些方法适用于牵引设施并且使用定子绕组在不同的区段中的合适的细分部，这些区段可以选择性地彼此组合以便改变马达“配置”，因此能够使马达适合作业条件并且扩大马达的作业范围。

埃卡特尼普在他1999年的博士论文中研究了一种这样的解决方案，这也许是第一种解决方案，该解决方案描述了一种能够在各种操作条件下实现良好性能的可再配置的电动机器。

这个仅在论文中展示的解决方案已经发现在市场上应用有限，这主要是因为该解决方案的实施/构造困难。

事实上直到今天，埃卡特尼普的构思已经通过为马达配备复杂的布线、继电器和/或固态装置来开发和实施，其主要缺点包括尺寸、成本以及在具有固态装置的情况下固态装置引入到系统的损耗。

例如，文件WO 2018/087689示出了一种可再配置的电动机器，其中每个定子相的绕组都由通过一系列切换件彼此连接的多个线圈组成，这些切换件被适当地控制并且可以确定这些线圈之间的串联连接或并联连接。

不利地，存在许多彼此独立控制的切换件(至少6个)使得定子结构特别复杂和昂贵，同样地，鉴于非冗余元件的多重性，使得定子结构不是非常可靠。

对于其他文件而言，也可能做出类似的考虑，例如US8415910和WO2013/155601，这些文件示出了具有配备有若干切换件(每个相至少3个)的可变配置的电动机器，由此每个相都可以改变配置。

因此，本发明的目的是提供一种用于电动马达的切换装置，其能够克服上述现有技术的缺点。

特别地，本发明的目的是提供一种用于电动马达的切换装置，其易于驱动同时尺寸较小。

此外，本发明的目的是提供一种用于电动马达的切换装置，其制造不昂贵并且易于维护。

所述目的通过具有所附权利要求中的一项或多项的特征的切换装置和电动马达来实现。

电动马达至少包括第一相和第二相，该第一相和该第二相在对应的端子之间延伸。

每个相优选地设置有至少一个第一相段和至少一个第二相段，第一相段和第二相段各自在两个端部之间延伸。

每个端子优选地对应于第一相段或第二相段的一个端部。

切换装置优选地包括固定主体，该固定主体配备有多个连接部，这些连接部可以结合到第一相段的端部和第二相段的端部以及/或者每个相的端子。

优选地，还设置有至少一个可移动主体，该可移动主体可以相对于固定主体在至少一个第一位置与第二位置之间移动。

在第一位置中，可移动主体使相以第一电配置方式布置。

在第二位置中，可移动主体使相以第二电配置方式布置。

由于每个相内的第一相段和第二相段之间的连接以及/或者由于这些相之间的相互连接(reciprocal connection)，第二电配置优选与第一电配置不同。

具体地，可移动主体包括多个接触部和多个传导路径，其中这些接触部可以结合至第一相段的端部和第二相段的端部以及/或者结合至每个相的端子，这些传导路径操作性地设置在接触部之间以使这些接触部电连接。

此外，优选地，提供移动单元并且该移动单元配置成根据所述电动马达的操作条件使所述可移动主体在第一位置与第二位置之间移动。

有利地，由此，可以利用使单个主体(可移动主体)进行单一移动的简单且唯一的指令来改变电动马达的配置，并且因此，改变其“效率范围”。

显然，这显著地简化了系统的驱动，并且此外，使该系统更加可靠。

此外，优选地，所述至少一个可移动主体可以相对于固定主体移动到第三位置，在该第三位置中，由所述相限定的电路处于开路状态。

应注意，在这方面，电配置可以通过在单个相内改变相段之间的连接来改变，或者可以通过改变相之间的连接来改变。

在第二种选择中，定子相不需要被分段，即，每个相不需要包括几个分开的相段。

在本发明的优选实施例中，该切换装置设计成使得：

-在第一位置中，可移动主体配置为使每个相中的第一相段和第二相段电串联布置，并且

-在第二位置中，可移动主体配置为使每个相中的第一相段和第二相段电并联布置。

根据本发明的另一方面，该切换装置设计成使得：

-在第一位置中，可移动主体配置成使相的端子彼此连接成星型配置；

-在第二位置中，可移动主体配置成使相的端子彼此连接成三角形配置。

优选地，切换装置应包括所述可移动主体中的第一可移动主体和第二可移动主体中的至少一个可移动主体。

第一可移动主体可以在第一位置与第二位置之间移动，以使每个相中的第一相段和第二相段的布置在串联配置与并联配置之间切换。

第二可移动主体可以在第一位置与第二位置之间移动，以使相的相互布置在星形配置与三角形配置之间切换。

因此，优选地，第一可移动主体和第二可移动主体可以相对于彼此往复地移动，以限定电动马达的多个操作配置，具体地，至少四个操作配置。

这些操作配置优选地至少包括以下配置：

-三角形串联配置，其中，第一可移动主体处于第一位置并且第二可移动主体处于第二位置；

-三角形并联配置，其中，第一可移动主体和第二可移动主体两者都处于第二位置；

-星形串联配置，其中，第一可移动主体处于第二位置并且第二可移动主体处于第一位置；

-星形并联配置，其中，第一可移动主体和第二可移动主体两者都处于第一位置。

因此，有利地，仅由移动单元给予的或给予移动单元两个命令就足以确定定子相的多达四个不同的电配置，这些电配置对应于四个不同的应用领域，从而能够使马达的效率区域最大化。

所述目的还通过这样的电动马达来实现，该电动马达包括定子、切换装置和围绕其自身的旋转轴线旋转的转子。

优选地，该定子设置有棱形壳体，该棱形壳体沿所述旋转轴线在两个端面之间延伸并且容纳多个相，这些相在相应的端子之间延伸，其中每个相设置有至少一个第一相段和至少一个第二相段。

优选地，第一相段和第二相段各自在两个端部之间延伸，其中，每个端子对应于第一相段或第二相段的一个端部。

优选地，切换装置应包括至少一个可移动主体和一个移动单元。

优选地，可移动主体可以相对于定子在至少一个第一位置与第二位置之间移动，其中，在第一位置中相处于第一电配置，在第二位置中相处于第二电配置。

优选地，移动单元配置为使所述可移动主体根据所述电动马达的操作条件在第一位置与第二位置之间移动。

根据本发明的一个方面，与以上列出的内容互补或替代以上列出的内容，定子相包括串联的多个分股导体，这些分股导体根据预定绕组方案布置并且各自在两个自由端部之间延伸。

优选地，切换装置包括固定主体，该固定主体操作性地设置在定子与可移动主体之间。

优选地，固定主体成形为在内部接收串联的分股导体的所述自由端部。

更优选地，固定主体在内部包括至少一个传导部和至少一个传导销，其中，传导部成形为使两个或更多个分股导体的自由端部并联连接，传导销远离所述传导部延伸并且从固定主体突出，优选地但不必然地沿着轴向方向突出。

传导销限定端部或者限定对应的相的端子。

更优选地，固定主体包括多个传导部和多个传导销，其中，这些传导部成形为使不同的分股导体彼此连接，以便确定与所述相的数量相符的绕组方案，这些传导销分别结合到传导部并且分别限定对应的端部或者对应的相的端子。

根据在附图中所示出的，通过以下对用于电动马达的切换装置的优选并因此非排他的实施例的说明性并因此非限制性的描述，这些和其他特征以及相关技术优点将更加清楚，在附图中：

-图1示出了设置有根据本发明的切换装置的电动马达的分解示意图；

-图2示出了图1中的电动马达和切换装置的一个优选实施例的电路布置图；

-图3和图3a示出了图2中的切换装置在其操作配置之一中的可能结构布置的正视图和对应的细节；

-图4示出了图3中的切换装置在其操作配置之一中的简易变型的可能结构布置的正视图；

-图5示出了图4中的切换装置在不同操作配置中的正视图；

-图6a和图6b示出了图3中的切换装置在其操作配置之一中的另一个简易变型的可能结构布置的正视图和电路布置；

-图7和图8示出了图4和图5中的切换装置的可能实施例的示意性正视图；

-图9示出了图8中的细节的示意图，即，在优选实施例中，定子相的端子或端部接合在切换装置的可移动主体的槽中；

-图10a和图10b示出了图9所示的细节在两个不同组装配置中的示意性截面图；

-图11示出了设置有根据本发明的另一个实施例的切换装置的电动马达的示意性截面图；

-图12示出了设置有根据本发明的切换装置的电动马达的另一实施例的代表性视图；

-图13示意地示出了用于一些发动机部件的可能的实施例的正视图。

参考附图，参考标号1表示用于根据本发明的用于电动马达100的切换装置。

因此，切换装置1连接至或者可以连接至电动马达100，优选地但不排他地，该电动马达是内部磁体型。

具体地，电动马达100包括定子主体或定子101并包括转子主体或转子102，该转子主体或转子可旋转地结合到定子101以围绕该转子主体或转子自身的旋转轴线“A”旋转。

应注意，定子主体101优选地容纳在壳体或容纳主体“C”内。

转子102优选与定子同轴地地插入到定子101中，至少与定子腔同轴地插入到定子中，并且其包括多个磁体、电磁体或被设计为产生磁场的绕组。

定子101进而设置有棱形壳体101a，该棱形壳体沿所述旋转轴线“A”在两个端面103之间延伸。

壳体101a容纳成角度地间隔开并由对应绕组限定的多个相104、105、106。

这些相可以是各种类型的，但是优选地由导条(bar conductor)限定，这些导条适当地布置在形成在壳体中的对应的槽中并且在至少一个自由端部处(即，在壳体101a的端面103a处)电连接到彼此。

因此，电动马达100是多相型的，即，根据类型或应用所包括的相的数量从两个开始增加。

然而在优选的实施例中，电动马达100至少是三相马达。

换言之，在所示(仅用于说明目的)的实施例中，定子101至少包括第一相104、第二相105以及第三相106。

每个相104、105、106都在对应的第一端子104a、105a、106a与第二端子104b、105b、106b之间延伸。

在所示的实施例中，电动马达100优选具有分成几段的相。

因此优选地，每个相104、105、106都设置有至少第一相段107和至少第二相段108，该第一相段和第二相段分别在第一端部107a、108a与第二端部107b、108b之间延伸。

应注意，在这方面，第一相段107的一个端部107a和第二相段108的一个端部108b对应于相104、105、106的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b。

更准确地，第一相段107的第一端部107a和第二相段108的第二端部108b分别对应于相应的第一相104、第二相105或第三相106的第一端子104a、105a、106a和第二端子104b、105b、106b。

换言之，每个端子104a、104b、105a、105b、106a、106b都对应于第一相段107的端部107a或第二相段108的端部108b。

每个相104、105、106的相段107、108类似于所述线圈或优选地类似于彼此连接的条(或成组的条/发卡件)。

根据本发明，相104、105、106以及/或者每个相的相段107、108可以以适当的方式连接在一起，以便改变电动马达100的操作配置。

在这方面，切换装置1设置为包括配备有多个连接部3的固定主体2，这些连接部可以结合到第一相段107和第二相段108的端部107a、108a、107b、108b以及/或者结合到每个相104、105、106的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b。

固定主体2优选由铝制成。

在图12中示出的优选地实施例中，固定主体2制成为汇流排(busbar)的形式，以便限定电动马达100的绕组的分股导体(conductor bundles，导体束)之间的电连接。

更优选地，电动马达100的定子101包括彼此适当地联接的多个导条，以限定串联连接的多个分股导体201，这些分股导体在它们对应的自由端部201a之间延伸并且伸出壳体101a外部。

每个分股导体201优选地限定在两个自由端部201a之间延伸的基本绕组，因此在两个自由端部之间布置预定数量的导体201。

基本绕组进而被组合以限定每个相104、105、106的(或可能是这些相104、105、106)的相段107、108。

具体地，每个相段107、108(或可能是这些相104、105、106)都由与对应的端部107a、108a、107b、108b并联连接的多个基本绕组(优选两个基本绕组)限定。

因此，在本实施例中，彼此断开并且还未限定端部或端子的基本绕组的自由端部201a从定子主体101轴向地突出。

因此，切换装置1的固定主体2操作性地设置在定子101与可移动主体2之间并且成形为在其内部接收基本绕组的所述自由端部201a。

在优选的实施例中，固定主体2轴向地设置在定子101与可移动主体5、10之间；然而，在可替代的实施例中，位置可以是相反或者可以具有不同的布置(径向或其他)。

因此，优选地，在本实施例中，固定主体2包括多个开口(优选轴向开口)，这些开口成形为能够接合分股导体201的每个自由端部201a。

更优选地，在分股导体201的每个自由端部201a与对应的传导部15a、15b之间设置连接部(焊接的或螺纹连接的或接合的连接部)。

因此，根据本发明的这方面，固定主体2(优选地在其内部)包括适当地成形为使两个或更多个基本绕组的自由端部201a彼此连接(并联)的至少一个传导部15a、15b(或汇流排)。因此，分股导体是以上参照相或相段描述的“成组的条”，它们根据适当的绕组方案串联连接在一起以产生上述基本绕组，这些基本绕组在并联连接时进而限定相段107、108。

在这方面，固定主体2优选地具有至少一个传导销16a、16b，传导销远离传导部15a、15b(或汇流排)延伸并且从固定主体2突出。传导销16a、16b优选从固定主体2轴向地突出并且优选位于在径向上比分股导体201的位置更内侧的位置中。

参考优选的实施例，每个开口优选地在与传导销16a、16b相反的方向上远离每个传导部15a、15b轴向延伸，以便容纳自由端部201a。因此根据这方面，每个传导部15a、15b在相应的分股导体201的自由端部201a与对应的传导销16a、16b之间延伸，并且这些传导部优选地成形为类似于在基本上垂直于定子和/或开口以及传导销16a、16b(相比之下，它们优选彼此平行)的主延伸方向的平面上延伸的板。

具体地，每个传导部都具有第一端部和第二端部，其中第一端部连接到对应的第一相段107或第二相段108的端部107a、108b或者限定对应的第一相段或第二相段的端部，第二端部电连接到第一端部，传导销16a、16b远离第二端部延伸并远离定子。

换言之，第一端部可电连接至已经存在的端部，或者第一端部自身可限定该端部，从而直接充当基本绕组的端部之间的连接元件，以使基本绕组并联地电连接。

因此，传导销16a、16b限定用于对应的端部107a、108b的电连接元件。

所有传导部15a、15b优选地位于平行的平面上；甚至更优选地，它们位于平行且重合的平面上。

换言之，根据优选的实施例，所有传导部15a、15b位于同一平面上。

可替代地，这些传导部15、15b可以位于至少两个平行且分开的平面上，在任何情况下，在这些平面上，每个平面与至少一个相邻平面之间的距离小于15mm。

根据本发明的另一方面，传导销16a、16b可具有不同的定向，使得它们为可接近的并且可由可移动主体5、10接触。

这并不会歪曲以下事实：在这种情况下，传导部15a、15b也可成形为类似于板且可以弯曲以具有至少局部垂直于开口的延伸方向和传导销16a、16b的延伸方向的平坦延伸部的方式。在优选实施例中，固定主体2包括第一传导部15a和第二传导部15b。

因此，固定主体2包括第一传导销16a，该第一传导销从第一传导部15a延伸到其自己的自由端部17a，从而从固定主体2轴向突出。

类似地，固定主体2包括第二传导销16b，该第二传导销从第二传导部15b延伸至其自己的自由端部17b，从而从固定主体2轴向突出。

应注意的是，固定主体2优选包括多个第一传导部15a和多个第二传导部15b，它们成形为使不同的分股导体201彼此连接，以便确定设计的绕组方案和相/相段的数量。

因此，每个传导销16a、16b限定对应的端部107a、108a、107b、108b或对应的相104、105、106的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b。

应注意，第一传导部15a优选成形为使两个或更多个所述分股导体201的第一自由端部201a'彼此连接。

第二传导部15b成形为使两个或更多个所述分股导体201的第二自由端201a”彼此连接。

第一传导部15a优选还设置成与电动马达100的逆变器或驱动装置110连接(或者可以与电动马达的逆变器或驱动装置连接)。

相反，第二传导部15b优选设置成与电动马达100的星形中心部“S”连接(或可以与电动马达的星形中心部连接)。

有利地，因此，不必须在缠绕时连接单独的分股导体，而是在组装切换装置1时可以容易地完成连接。

因为部件的数量和所需空间二者都减少，所以这在工艺和产品二者方面显然转化为相当大的优势。

然而，由此，可以通过简单地修改固定主体2和传导部15a、15b的结构而使同一绕组用于不同的机器配置。

因此在优选实施例中，固定主体2由电绝缘材料制成，传导部15a、15b嵌入在该固定主体中。

更优选地，传导部15a、15b(或汇流排)焊接在固定主体2内。

在结构上，传导部15a、15b均优选由导轨限定，该导轨由部分地嵌入在固定主体2的电绝缘结构中的导电材料(优选铜)制成。

固定主体2的结构优选具有多个进入开口，以用于每个传导部15a、15b，这些进入开口设计成能够在分股导体201的每个自由端201a与对应的传导部15a、15b之间进行连接。优选地，固定主体2结合到壳体101a的端面103a。

在优选实施例中，固定主体2由邻接抵靠壳体101a的端面103a的环或盘限定。

可替代地，参见图11中所示的实施例，固定主体2可以与电动马达100的容纳主体“C”制成单个件(即，一体地制成，例如通过模制或压铸)。

更准确地，参考该实施例，固定主体2限定在径向上在容纳主体“C”内侧的肩部，该肩部至少设置有邻接抵靠电动马达100的壳体101a的第一轴向面2a'以及背离第一轴向面2a'定向的第二轴向面2b'。

有利地，因此在组装和设计过程中，部件的数量减少了至少一个单元。

此外，因此固定主体2设置成与主体“C”直接接触，然后固定主体可以在电动马达100的正常使用期间通过传导将热量释放至主体。

有利地，由此传递的热量然后可以通过容纳在主体“C”内的电动马达10的适当的冷却线路来消散，而不需要繁琐且麻烦地安装用于切换装置的专用冷却装置。

连接部3由座部限定，在该座部处相段107、108的自由端部接合，这些相段如上所述地优选为条(发卡件)的形式。

应注意，优选地，固定主体2的连接部3在数量上与相段107、108的端部的数量对应。

换言之，在相分段的实施例中，固定主体2的连接部3的数量优选等于相的数量和每个相的“段”(即，相段)的数量的乘积的两倍。在所示实施例中，例如，连接部3的数量为12个。

相反，在相未分段的实施例中，固定主体2的连接部3的数量可以限于相的端子的数量(即，相的数量的两倍)。

此外，固定主体2优选包括至少一个连接跳线4，该连接跳线在一个自由端部4a处连接至每个第一端子104a、105a、106a或第二端子104b、105b、106b并且从对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b延伸。

换言之，如以下将更好地阐明地，连接跳线4结合到相104、105、106的每个端子104a、104b、105a、105b、106a、106b，每个跳线在其自由端部4a处限定与所述端子104a、104b、105a、105b、106a、106b的另外接触区。

根据本发明，切换装置1包括可以相对于固定主体2移动的至少一个可移动主体5、10。

可移动主体5、10优选可以相对于固定主体2在至少一个第一位置与第二位置之间选择性地移动。

在第一位置中，可移动主体5、10使相104、105、106以第一电配置方式布置。

在第二位置中，可移动主体5、10优选使相以第二电配置方式布置。

由于每个相104、105、106内的第一相段107与第二相段108之间的连接以及/或者由于相104、105、106之间的相互连接，第二电配置与第一电配置不同。

换言之，可移动主体5、10相对于固定主体2的移动确保了电动马达1的电配置由至少一个配置修改成至少两个配置。

在这方面，还提供了移动单元9，该移动单元配置为使所述可移动主体5、10根据所述电动马达1的操作条件在第一位置和第二位置之间移动。

移动单元9可以是多种类型的，可以为与主体2、5、10分开或者部分地或全部地与这些主体(例如，磁体/电磁体)成一体。

此外，所述至少一个可移动主体5、10优选还可以相对于固定主体2移动到第三位置中。

在第三位置中(该第三位置与第一位置和第二位置分开)，由所述相104、105、106限定的电路处于开路状态。

换言之，第三位置是中性位置，其中定子相处于非传导状态。

有利地，这使得马达可以在空转状态下运行，例如，在电动马达不进行操作时，保持转子牢固地结合至车辆的车轮组件，而不需要采用离合器或断开离合器来进行操作。

应注意，可移动主体5、10可以优选沿着从第一位置至第二位置的行程移动，其中所述第三位置是位于所述第一位置与所述第二位置之间的中间。

优选地，可移动主体5、10具有多个接触部6、11，每个接触部都结合至对应的端部107a、108a、107b、108b或相104、105、106的对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b。

每个接触部6、11都包括至少一个第一连接点6a、11a和一个第二连接点6b，11b，第一连接点和第二连接点彼此分开并且定位成使得在可移动主体5、10的第一位置中第一点6a、11a接触对应的端部或端子，并且在可移动主体的第二位置中第二点6b、11b接触对应的端部或端子。

例如，如图8至图10a、图10b所示，接触部6、11优选成形为沿着可移动主体5、10的移动方向定向的槽，相段107、108的端部107a、108a、107b、108b至少部分地容纳在该槽中。

第三位置优选限定在槽的中间位置中，与第一点6a、11a和第二点6b、11b两者都间隔开。

应注意，为了提高电动机器的可靠性并且为了使其维修更加容易，每个端部107a、108a、107b、108b或相104、105、106的对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b连接到可移除的增强元件18。

例如，在图9、图10a、图10b所示的实施例中，可移除的增强元件18包括厚主体，该厚主体被可拆卸地固定至对应的端部107a、108a、107b、108b或固定至对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b。

增强元件18容纳在槽6、11中，使得该增强元件可以与接触部接合。

在优选实施例中，增强元件18由帽限定，该帽旋拧到对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b或端部107a、108a、107b、108b的自由端部。

更优选地，参考图10a和图12中所示的实施例，增强元件18是由旋拧到对应的传导销16a、16b的自由端部17a、17b的帽限定的。

可替代地，增强元件18可以通过其他类型的可逆联接部(诸如，快速联接部、卡口等)联接到对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b或端部107a、108a、107b、108b的自由端部。

就材料而言，增强元件18是由导电材料(优选铜)制成的。

应注意，切换装置1优选包括第一可移动主体5和/或第二可移动主体10。

换言之，在优选实施例中，切换装置1包括至少两个可移动主体，这两个可移动主体分别为第一可移动主体5和第二可移动主体10。

然而，可替代地，切换装置1也可仅包括第一可移动主体5或第二可移动主体10，第一可移动主体的操作和第二可移动主体的操作互补但彼此独立(如下面将进一步说明的)。

为了描述简单同时又不失通用性，在下文中，我们还将在描述仅存在两个可移动主体中的一个可移动主体的实施例中使用定义“第一可移动主体”和“第二可移动主体”。

优选地，第一可移动主体5成形为能够随着其在第一位置与第二位置之间的移动而实现每个相104、105、106的相段107、108之间的电连接的变化。

具体地，在第一位置中，可移动主体5配置为使每个相104、105、106中的第一相段107和第二相段108电串联布置。

在第二位置中，可移动主体5配置为使每个相104、105、106中的第一相段107和第二相段108电并联布置。

换言之，第一可移动主体5具有彼此电连接的接触部6，使得在第一位置中，在相段107、108的端部107a、108a、107b、108b之间建立串联连接，而在第二位置中，在相同的端部107a、108a、107b、108b之间建立并联连接。

优选地，第一可移动主体5还可以位于第三位置(中性位置)中，在该第三位置中，每个相的相段107、108彼此断开。

具体地，第一可移动主体5包括多个传导路径7、8，这些传导路径操作性地设置在接触部6之间，以与每个单个相104、105、106对应。

传导路径7、8布置成使得与第二点6b相比，在第一点6a中以不同的方式连接接触部6。

例如，参考第一相104，第一可移动主体5包括至少一个第一接触部6'、一个第二接触部6”、一个第三接触部6”'和一个第四接触部6”'，它们各自结合到相段107、108的对应的端部107a、108a、107b、108b。

具体地，第一接触部6'、第二接触部6”、第三接触部6”'和第四接触部6””分别结合到第一相104的第一相段107的第一端部107a和第二端部107b以及第二相段108的第一端部108a和第二端部108b。

第一接触部6'结合到第一相段107的第一端部107a，该第一端部充当第一相104的第一端子104a。

第四接触部6””结合到第二相段108的第二端部108b，该第二端部充当第一相104的第二端子104b。

传导路径包括第一传导路径7，该第一传导路径在第二接触部6”的第一点6a”与第三接触部6”'的第一点6a”'之间延伸。

此外，存在至少两个第二传导路径8，这些第二传导路径分别在以下位置之间延伸：

-在第二接触部6”的第二点6b”与第四接触部6””的第二点6b””之间延伸，并且

-在第一接触部6'的第二点6b'与第三接触部6”'的第二点6b”'之间延伸。

由此，在第一位置中，第一相段107的第二端部107b和第二相段108的第一端部108a在所述相段107、108之间彼此串联地电连接。

相反，在第二位置中，相段107、108的第一端部107a、108a和第二端部107b、108b在所述相段107、108之间彼此并联地电连接。

可以在加以必要的变更的情况下对所有其他定子相(第二相105和第三相106)进行类似考虑，其中接触部6和传导路径7、8的布置是类似的和/或镜像的。

因此，有利地，通过第一可移动主体5的简单且单一的移动，可以完成相的再配置，这通过从串联到并联(反之亦然)来增加电动马达1的效率范围和速度范围。

第一可移动主体5优选可旋转地结合到固定主体2，以便相对于该固定主体在第一位置与第二位置之间旋转。

更准确地，第一可移动主体5可以围绕其自身的中心轴线在对应于所述第一位置的第一角位置与对应于所述第二位置的第二角位置之间旋转。

因此，移动单元9包括接合至第一可移动主体5的旋转致动器。

第一可移动主体5优选至少部分地由与固定主体2同轴并且邻接抵靠该固定主体或面向该固定主体的盘或环限定。

参考图11中的实施例，第一可移动主体5邻接抵靠或面向在径向上在内侧的肩部的第二轴向面2b'，从而限定固定主体2。

因此，接触部6优选由在第一点6a与第二点6b之间延伸的圆弓形的槽限定。

第一可移动主体5的旋转运动有利地减小了所需尺寸并且促进了运动实施。

在优选实施例中，第一主体5被制成汇流排连接结构的形式，并且更优选地，该第一主体由铝制成(可以嵌入塑料模具中)。

第二可移动主体10优选也可以至少在一个对应的第一位置与一个对应的第二位置之间移动。

因此，移动单元9(该移动单元可与上述移动单元相同或不同)应配置为使所述第二可移动主体10根据所述电动马达1的操作条件相对于第一2在第一位置和第二位置之间移动。

在第一位置中，可移动主体10以星形配置将相104、105、106的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b连接在一起。

相反，在第二位置中，第二可移动主体10以三角形配置将相104、105、106的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b连接在一起。

因此，有利地，电动马达的使用范围甚至更宽，该马达能够在更宽的使用范围中提供高效率性能。

应记住，在某些实施例中(图6a、图6b)，切换装置1可以仅包括第二可移动主体10而没有第一可移动主体5。

然而，包括在本发明的精神中的这些实施例将允许在相104、105、106之间的仅接通一个连接，而无需为了实现单相的性能而重构。

在这方面，应注意，仅设置有第二可移动主体10的实施例既可用于定子相被分段的马达中，又可用于定子相未被分段的马达中。

第二可移动主体10优选包括多个对应的接触部11(在上文进行了描述)和多个对应的传导导轨12、13，这些传导导轨操作性地设置在相104、105、106的端子104a、104b、105a、102b、106a、106b之间。

第二可移动主体10的传导路径12、13布置成与第二点11b相比以不同的方式连接位于第一点11a中的接触部11。

具体地，第二可移动主体10至少包括第一接触部11'和第二接触部11”，该第一接触部和第二接触部分别结合至每个第一端子104a、105a、106a和第二端子104b、105b、106b。

相反，第二可移动主体10的传导路径12、13至少包括连接第二接触部11”与第一接触部11'的多个第一路径12以及将第一接触部11'连接在一起的多个第二路径13。

更准确地，每个第一路径12都在第二接触部11”的第二点11b”与第一接触部11'的与相邻相结合的第二点11b'之间延伸。

相反，每个第二路径13都在第二接触部11”的第一点11a”与交点13a之间延伸，其中所有第二路径13(这些第二路径在任何情况下都电连接至其他第一接触部11'的第一点11a')都在交点处汇聚。

因此，有利地，第二可移动主体10还能够利用单个元件的单一且简单的移动来切换马达的电配置。

在这方面，优选第二可移动主体10可旋转地结合到固定主体2，以相对于该固定主体在第一位置和第二位置之间旋转。

更准确地，第二可移动主体10可围绕其自身的中心轴线在对应于所述第一位置的第一角位置与对应于所述第二位置的第二角位置之间旋转。

第二可移动主体10优选也成形为类似盘或环并且与固定主体2同轴。

因此，在优选实施例中，固定主体2、第一可移动主体5和第二可移动主体10彼此同轴并且沿着同一轴线依次布置，该轴线优选地对应于转子102的旋转轴线“A”。

在这方面，应注意的是，第二可移动主体10的接触部11各自结合或联接到连接跳线4的与对应的端子104a、104b、105a、105b、106a、106b相结合的自由端部4a。

有利地，由此，可以使第一可移动主体5和第二可移动主体10的接触部6、11在径向上或在轴向上相距一段距离，从而促进它们同时存在。

在优选实施例中，连接跳线4在径向上从径向上的外部延伸径向上的内部，其中，外部连接到端子104a、104b、105a、105b、106a、106b，内部容纳自由端部4a。

有利地，由此，可以保持切换装置的结构紧凑，这是因为这两个可移动主体(第一可移动主体5和第二可移动主体10)的“操作区域”在轴向上和径向上是交错的。

应注意的是，第一可移动主体5和第二可移动主体10可相对于彼此独立且往复地运动。

由此，切换装置1能够限定多个操作配置；这些操作配置的数量等于第一可移动主体5可设定的位置的数量与第二可移动主体10可设定的位置的数量的乘积。

参考优选的实施例，切换装置1使得可以获得以下操作配置中的一个或多个：

-三角形串联配置，其中第一可移动主体5处于第一位置并且第二可移动主体10处于第二位置；

-三角形并联配置，其中第一可移动主体5和第二可移动主体10两者都处于第二位置；

-星形串联配置，其中第一可移动主体5处于第二位置并且第二可移动主体10处于第一位置；

-星形并联配置，其中第一可移动主体5和第二可移动主体10两者都处于第一位置。

有利地，这些配置中的每个配置就可实现的可传递的扭矩和速度而言都具有独特性，使得马达性能可容易地适于其操作条件，并且就车辆而言，适于多个使用车辆的条件。

例如，在开始相中，驱动切换装置以将其定位在三角形串联或星形串联配置中可能是有利的，因为这使得可以在低转速下获得高转矩，而在行驶相中，驱动切换装置以将其定位在三角形并联或星形并联配置中可能是有利的，因为这使得可以达到高转速。

在这方面，切换系统1包括控制单元14，该控制单元结合到一个或多个移动单元9，以便根据电动马达100的操作条件来驱动移动单元。

控制单元14优选结合到车辆的控制单元或传感器工具，该传感器工具能够传输与车辆和/或电动马达100自身的操作参数相关的信息。

本发明实现了其目的并且因此获得了显著的优点。

事实上，切换装置的存在能够利用能够适当地驱动的单个刚性元件的简单移动来改变马达的电配置，就生产和维修二者而言，该切换装置显著地增加了系统的可靠性，同时简化系统并且降低其成本。

此外，该装置的控制和驱动也得到了大大地简化，使得其所结合的电动马达更有效率，这可以更快速并且在更多环境下改变配置。

Claims (16)

1.一种用于电动马达(100)的切换装置，所述电动马达包括多个相(104、105、106)，这些相在它们相应的端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)之间延伸并且每个相都优选设置有至少一个第一相段(107)和至少一个第二相段(108)，所述第一相段和所述第二相段中的每个都在两个端部(107a、107b、108a、108b)之间延伸，其中，每个端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)对应于第一相段(107)或第二相段(108)的一个端部(107a、108b)，所述切换装置的特征是包括：

-固定主体(2)，配备有多个连接部(3)，这些连接部能结合到所述第一相段(107)的端部和所述第二相段(108)的端部以及/或者所述相(104、105、106)的所述端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)；

-至少一个可移动主体(5、10)，能相对于所述固定主体(2)至少在以下位置之间移动：

第一位置，在所述第一位置中，所述相(104、105、106)以第一电配置方式布置；

第二位置，在所述第二位置中，所述相(104、105、106)以第二电配置方式布置，由于在每个相(104、105、106)内的所述第一相段(107)和所述第二相段(108)之间的连接以及/或者由于所述相(104、105、106)之间的相互连接，所述第二电配置与所述第一电配置不同；

-移动单元(9)，配置为使所述可移动主体(5、10)根据所述电动马达(100)的操作条件在所述第一位置与所述第二位置之间移动；

其特征在于，所述可移动主体(5、10)包括多个接触部(6、11)和多个传导路径(7、8、12、13)，所述多个接触部中的每个接触部都能结合到所述第一相段(107)和所述第二相段(108)的对应的端部(107a、107b、108a、108b)或者结合到所述相(104、105、106)的相应的端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)，并且所述多个传导路径操作性地设置在所述接触部(6、11)之间。

2.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于：

-在所述第一位置中，所述可移动主体(5)配置为使每个相(104、105、106)中的所述第一相段(107)和所述第二相段(108)电串联布置，并且

-在所述第二位置中，所述可移动主体(5)配置为使每个相(104、105、106)中的所述第一相段(107)和所述第二相段(108)电并联布置。

3.根据权利要求1所述的切换装置，其特征在于：

在所述第一位置中，所述可移动主体(10)配置为使所述相(104、105、106)的所述端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)按照星形配置彼此连接；

在所述第二位置中，所述可移动主体(10)配置为使所述相(104、105、106)的所述端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)按照三角形配置彼此连接。

4.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述至少一个可移动主体(5、10)能相对于所述固定主体(2)移动到第三位置，在所述第三位置中，由所述相(104、105、106)限定的电路处于开路状态。

5.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述可移动主体(5、10)能旋转地关联到所述固定主体(2)，以相对于所述固定主体在所述第一位置与所述第二位置之间旋转。

6.根据权利要求8所述的切换装置，其特征在于，所述固定主体(2)和所述可移动主体(5、10)是同轴的并且彼此邻接抵靠，所述可移动主体(5、10)能围绕所述可移动主体自身的中心轴线在对应于所述第一位置的第一角位置与对应于所述第二位置的第二角位置之间旋转。

7.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述固定主体(2)和所述至少一个可移动主体(5、10)由多个同轴且对准的金属环限定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述至少一个可移动主体(5、10)被制成为汇流排，以限定连接。

9.根据前述权利要求中任一项所述的切换装置，其特征在于，所述切换装置包括所述可移动主体中的至少一个第一可移动主体(5)和一个第二可移动主体(10)，其中：

-所述第一可移动主体(5)能在所述第一位置与所述第二位置之间移动以使每个相(104、105、106)中的所述第一相段(107)和所述第二相段(108)的布置都在串联配置与并联配置之间切换；

-所述第二可移动主体(10)能在所述第一位置与所述第二位置之间移动以使相(104、105、106)的相互布置在星形配置与三角形配置之间切换。

10.根据权利要求9所述的切换装置，其特征在于，所述固定主体(2)包括至少一个连接跳线(4)，所述连接跳线连接到每个端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)并且从相应的所述端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)延伸到一个自由端部(4a)，所述第二可移动主体(10)在所述连接跳线(4)的所述自由端部(4a)处连接到所述固定主体(2)。

11.根据权利要求9或10所述的切换装置，其特征在于，所述第一可移动主体(5)和所述第二可移动主体(10)能往复运动，由此至少限定所述电动马达(100)的如下操作配置：

-三角形串联配置，其中，所述第一可移动主体(5)处于所述第一位置并且所述第二可移动主体(10)处于所述第二位置；

-三角形并联配置，其中，所述第一可移动主体(5)和所述第二可移动主体(10)两者都处于所述第二位置；

-星形串联配置，其中，所述第一可移动主体(5)处于所述第二位置并且所述第二可移动主体(10)处于所述第一位置；

-星形并联配置，其中，所述第一可移动主体(5)和所述第二可移动主体(10)两者都处于所述第一位置。

12.一种电动马达，包括：

-转子(102)，能围绕第一旋转轴线(A)旋转；

-定子(101)，设置有沿所述旋转轴线(A)在两个端面(103)之间延伸的棱形壳体(101a)，并且所述棱形壳体容纳在相应的端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)之间延伸的多个相(104、105、106)，其中，每个相(104、105、106)都设置有至少第一相段(107)和至少第二相段(108)，所述第一相段(107)和所述第二相段(108)各自在两个端部(107a、107b、108a、108b)之间延伸，其中，每个端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)对应于所述第一相段(107)或所述第二相段(108)的一个端部(107a、108b)；

-根据前述权利要求中任一项所述的切换装置(1)，其中，所述固定主体(2)邻接抵靠并且固定到所述壳体(101a)的所述两个端面(103)中的一个端面。

13.根据权利要求12所述的电动马达，其中，所述定子包括多个外壳开口和容纳在这些开口中的对应的串联的多个分股导体(201)，所述分股导体(201)根据预定的绕组方案布置，并且每个分股导体都在两个自由端部(201a)之间延伸，其中，所述固定主体(2)成形为在内部接收串联的所述分股导体(201)的所述自由端部(201a)；所述固定主体(2)在内部包括：

-至少一个传导部(15a、15b)，成形为将两个或更多个分股导体(201)的所述自由端部(201a)并联连接在一起；

-至少一个传导销(16a、16b)，远离所述传导部(15a、15b)延伸并且从所述固定主体(2)突出，所述传导销(16a、16b)限定端部(107a、108a、107b、108b)或对应的相(104、105、106)的端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)。

14.根据权利要求13所述的电动马达，其中，至少一个传导部(15a、15b)成形为板的形状，该板优选在与所述开口的延伸方向和所述传导销(16a、16b)的延伸方向垂直的平面上延伸。

15.根据权利要求13或14所述的电动马达，其中，所述固定主体包括：

-多个传导部(15a、15b)，成形为将不同的分股导体(201)连接在一起，以确定与所述相(104、105、106)的数量相符的绕组方案；

-多个传导销(16a、16b)，结合到每个传导部(15a、15b)并且每个传导销都限定对应的端部(107a、108a、107b、108b)或对应的相(104、105、106)的端子(104a、104b、105a、105b、106a、106b)。

16.根据权利要求13至15中任一项所述的电动马达，其中，所述固定主体(2)包括第一传导部(15a)和第二传导部(15b)，第一传导销(16a)和第二传导销(16b)分别从所述第一传导部和所述第二传导部远离延伸。

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