CN114175466A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，该电机包括具有绕组(3)的定子(2)，绕组具有与一个或更多个相相关联并且彼此互联的多个导体(4)，导体(4)的至少部分的端部(6)从绕组(3)突出，其中，所述端部(6)的一个部分连接至轴向地安置在绕组(3)上的互连环(7)并且所述端部(6)的另一部分经由连接导体(16)连接至径向地布置在绕组(3)外部的电流连接部(10)，连接导体(16)固定至设置在互连环(7)上的至少一个保持元件(19)。

Description

电机

技术领域

本发明涉及电机，电机包括具有绕组的定子，绕组包括与一个或更多个相相关联并且彼此互联的多个导体。

背景技术

包括转子和定子的电机用于不同的应用领域。将电机用于电动混合动力车辆和电动车辆或用于轮毂驱动仅作为示例而被提及。如果将这种电机用作驱动机器，则通常将这种电机设计为内部转子，即定子围绕该内部转子。经由定子产生运动磁场，该运动磁场致使转子旋转。为此，定子具有由大量导体组成的绕组，其中，导体与一个相或通常更多个相相关联。

在绕组几何结构的设计中不仅包括相的数目，而且还包括每个相的线的数目以及定子齿部内的每个槽的线的数目以及极对的数目。各种导体和绕组参数创建了复杂的导体网络，该复杂的导体网络使用不同的绕组技术构建。示例包括发夹形绕组或条形波式绕组。在此，导体借助于弯曲成U形形状的杆形成，这些杆被放置在一起以形成绕组笼。导体铺设在多个径向平面上，其中，可以说导体从一个平面向另一平面移动。为了形成这些曲折的周向导体，这些导体在其端部处相应地连接，这通常通过对彼此相邻的导体端部进行焊接而完成。导体端部以所谓的星形的形式会聚在一点处或会聚在一个绕组侧部上，导体端部在这一点处或在这一个绕组侧部上连接至彼此。在该区域中，必须实现各个相与用于产生磁场的外部电源、即电流连接部的连接，出于安装空间的原因，该连接通常很难实现。

本发明基于提出一种相比之下得到改进的电机的问题。

发明内容

为了解决该问题，在上述类型的电机中，本发明提供的是，导体的至少部分的端部从绕组突出，其中，所述端部的一个部分连接至轴向地安置在绕组上的互连环并且所述端部的另一部分经由连接导体连接至径向地布置在绕组外部的电流连接部，其中，连接导体固定至设置在互连环上的至少一个保持元件。

根据本发明，提供的是，实际的导体互连、即各个导体的为形成相应的特定于相的曲折结构而进行的连接以及用于与电源联接的互连将经由高压端子分开。互连环用于实际的导体连接，该互连环即为下述导体环：该导体环单独地轴向附接在绕组上，此处该导体环形成了电机的中性点，并且所有的相——在大多数情况下为三个相——在此处会聚。该导体环接合在突出的导体端部的区域中，其中，导体端部可以在绕组的内周和/或外周上轴向地突出，即，互连环当轴向地安置时径向地接合在于绕组的内周和外周的区域中轴向突出的导体端部之间。导体端部与各个导体部段相关联，除非这些导体端部在其他径向平面、例如另一靠内的径向平面上连接至彼此。导体端部连接至互连环，通常相应地焊接至互连环，使得经由互连环产生相应的特定于相的导体结构或导体连接。

为了将绕组连接至实际的电流连接部、即高压端子，根据本发明提供了相应的连接导体，连接导体将在绕组上轴向突出的导体端部特定于相地连接至电流连接部或高压端子的相应的特定于相的接触区域。这些连接导体在电流连接部之后具有一定长度，并且因此，一侧上的相应的接触区域与另一侧上的定子的突出端部由于互连环和电流连接部的分离而彼此间隔开。为了防止横截面可以为矩形或圆形的这些连接导体在操作期间由于传动系中的任何振动而振荡或振动，本发明提出，连接导体固定至设置在互连环上的至少一个保持元件。这意味着，连接导体不仅经由连接导体的实际接触点、即焊接连接部一方面连接至导体端部以及另一方面连接至接触区域，而且还沿着连接导体的长度固定至设置在互连环上的至少一个保持元件。这使得连接导体能够足够刚性地连接至机器或者连接在机器内；另一方面，导体构型仍然具有能够补偿传动系中的任何振动的足够挠性。

互连环和电源端子、即高压连接部的几乎嵌套的轴向和径向布置得到非常紧凑、节省空间的结构。此外，还简化了组装，这是因为待经由互连环而连接的导体或导线仅需要被按长度切割并且在绕组笼插接在一起时被置于适当的位置，以便连接至互连环的对应的连接端子，当然，这些对应的连接端子被相应地定位。按长度切割可以在自动组装过程中进行并且组装当然也可以在自动组装过程中进行，当然也可以因导体端部和互连环的简单连接而进行补偿。这尤其是由于下述事实：互连环和电源或高压端子是两个单独的组件，这些单独的组件在不同的过程步骤中连接至定子，并且然后还连接至成品电机。

此外，对根据本发明的将两个单独的组件即互连环和电流连接部联接的连接导体的附加固定允许在至少一个互连环侧的保持元件上牢固地但仍然足够挠性地铺设导体，使得确保连接导体在操作期间不会受到可能对连接导体的焊接接触连接部造成不利影响的任何强烈的振荡或振动，而是连接导体仍然具有能够补偿任何这种振荡或振动的足够的挠性。

因为连接导体根据各个导体的特定于相的端部的位置可以具有相当大的长度并且例如连接导体可以围绕高达90°的圆周角度延伸，因此在周向方向上间隔开的多个保持元件可以设置在互连环上，使得连接导体固定至两个或更多个保持元件。

互连环本身有利地具有壳体，一个或更多个保持元件布置在壳体上。相应的单独线路桥接件被容置在该壳体中并且连接至导体的端部，从而将各导体连接以形成相应的曲折结构。这些线路桥接件——线路桥接件是相应地稳定的金属板，线路桥接件在几何上定形状成使得线路桥接件到达待连接的对应的导体端部——被分组到对应的电路环中并且允许容易地在周向方向和径向方向两者上按相应的距离桥接。当然，这些线路桥接件与各个导体和连接导体一样彼此隔离。线路桥接件具有相应的优选地径向突出的连接部段，导体的从绕组突出的端部焊接至这些连接部段。为了实现尽可能最紧密的封装，线路桥接件布置成径向和轴向地彼此错开并且尽可能紧密地嵌套，其中，各个线路桥接件的几何设计总是考虑到绕组几何结构以及待连接的导体端部的位置。为了以限定的方式接纳并且固定该紧密封装或这些线路桥接件，根据本发明提供了相应的壳体，该壳体例如具有侧向开口，连接部段突出穿过侧向开口。这意味着互连环被适当地容置并且因此可以作为完全组装的单元轴向地安置在绕组笼上并且相对于导体端部定位。一个或更多个保持元件布置在该壳体上，这意味着该壳体因此是多功能的并且不仅用于形成互连环或用于线路桥接件的壳体，而且还用作一个或更多个保持元件的载体并且因此作为安装位置。因此，一个或更多个保持元件不附接至绕组头部的区域中的任何或多或少未限定的区域，而是可以设置在互连环或互连环的壳体上的限定位置处。

在这种情况下，一个或更多个保持元件各自优选地被设计为闩锁或夹持元件，一个或更多个连接导体经由闩锁或夹持连接部而固定在闩锁或夹持元件上。以这种方式将一个或更多个保持元件设计为闩锁或夹持元件使连接导体能够易于固定或连接至相应的保持元件。这是因为连接导体可以经由闩锁或夹持连接部以简单的方式紧固至保持元件，也就是说不需要附加的紧固装置。

一个或更多个闩锁或夹持元件可以各自具有一个或更多个轴向或径向敞开的U形形状的凹部以用于闩锁或夹持固定。出于组装的目的，根据本发明的该替代方案，相应的连接导体被相应地引入到敞开的U形形状的凹部中并且在敞开的U形形状的凹部中被闩锁就位或夹持。在一个实施方式中，U形形状的凹部可以轴向地敞开，这意味着，一个或更多个连接导体可以从绕组的自由头部侧轴向地被推入并且因此可以被闩锁或夹持。替代性地，在径向敞开的U形形状的凹部的情况下，也可以将一个或更多个连接导体从侧向闩锁或夹持到凹部中。

如果一个或更多个闩锁或夹持元件被设计为轴向敞开的U形形状的凹部，则该U形形状的凹部的一个支腿可以是挠性的并且将一个或更多个连接导体夹持在凹部中。以这种方式，实现了相应的挠性或弹性的夹持固定，这是因为，一个或更多个连接导体经由挠性支腿而被抵靠抵接部、即抵靠相对的支腿或壳体部段张紧。这可以是纯粹径向的夹持，但也可以设想具有切向或轴向分量的夹持。

在此有用的是，挠性支腿具有一个或更多个槽，从而形成分开的挠性支腿部段。特别地，如果保持元件围绕绕组的圆周延伸一定的距离，则有利的是，形成两个或更多个弹性支腿部段，使得这导致在几何上更灵活地适应并且因此张紧。

在除了夹持固定外还发生防止一个或更多个连接导体再次滑出U形形状的凹部的闩锁固定的情况下，有用的是，至少一个闩锁突出部设置在挠性支腿上或设置在挠性支腿部段中的一个或全部挠性支腿部段上，一个或更多个连接导体闩锁在所述至少一个闩锁突出部上或所述至少一个闩锁突出部后方。该闩锁突出部例如与在固定位置被引入到U形形状的凹部中的一个或更多个连接导体重叠，使得在不太可能发生的轴向移动的情况下，这些连接导体会抵靠闩锁突出部移动并且这将限制任何进一步的移动。

替代性地，如前所述，一个或更多个保持元件可以具有一个或更多个径向敞开的闩锁或夹持凹部。连接导体接合在这些闩锁或夹持凹部中的每个闩锁或夹持凹部中，其中，在闩锁凹部的情况下，一个或更多个闩锁凹部各自具有至少一个闩锁突出部，相应的连接导体闩锁在所述至少一个闩锁突出部上或所述至少一个闩锁突出部后方。尽管在上述实施方式中，连接导体相对于旋转轴线轴向地被推入，但此处连接导体从侧方径向地被夹持或夹紧。一个或更多个夹持元件被设计为纯粹的夹持凹部，即提供纯粹的夹持固定。替代性地，还可以提供闩锁固定，其中，在此一个或更多个闩锁凹部具有相应的闩锁突出部。

如前所述，一个或更多个保持元件附接至壳体。在此特别优选的是，壳体由塑料制成并且在壳体上一件式地形成一个或更多个保持元件。这意味着壳体是简单的塑料注塑成型部件，在壳体上不仅形成了容置线路桥接件所需的几何结构，而且同时还形成了一个或更多个保持元件，而不管具体的几何构型如何。

附图说明

下面参照附图基于示例性实施方式对本发明进行说明。各附图是示意性图示，在附图中：

图1以局部视图的形式示出了根据本发明的电机的示意图，

图2示出了与图1对应的进一步示意图，示出了完整的互连环，

图3示出了图1的局部放大图，示出了形成在互连环壳体上的保持元件，

图4示出了图3的不带有连接导体的保持元件的放大立体图，以及

图5示出了其他实施方式中的互连环的立体图。

具体实施方式

图1以局部视图的形式示出了根据本发明的电机1的示意图，该电机包括具有绕组3的定子2，绕组具有多个导体4，在示出的示例中，这些导体与3个分开的相相关联。每个导体4被设计为可谓是U形形状的支架，其中，通常也被称为发夹形导体的多个这种U形形状的导体4插接在一起以形成绕组3，该绕组也可以被称为绕组笼。如图1中所示，多个导体4限定不同的径向平面R。为此，导体4在下述区域中根据绕组图从一个径向平面R延伸至另一径向平面R、例如延伸至相邻的径向平面R：在该区域中，导体连接至对应相邻导体的导体端部从而使相导体延续。

导体4被导引以便弯折和铺设成使得产生对应的凹部，该凹部径向地延伸成使得对应的定子齿5接合在这些凹部中或者对应的导体4在定子齿5的对应的凹槽之间卷绕。由所描述的分开的支架形状的导体4卷绕而成的这种定子2或绕组3的基本结构基本上是已知的。

在根据本发明的定子2中，就示例中示出的终止于环形绕组3的外周处的端部6而言，导体4的端部6轴向地突出，即导体的端部从绕组3轴向地突出。这些端部6与各个导体3相关联，各个导体又与不同的相相关联，这就是为什么导体端部必须根据导体4的布设图连接的原因。为此，使用了互连环7，该互连环轴向地安置在绕组3的端面上并且关于导体端部6进行定位。互连环7包括多个对应的线路桥接件以及从互连环7的壳体9向侧面突出的连接部段8(在这方面，参见图2)，并且在互连环7已经关于待与连接部段连接的导体端部6定位后，这些连接部段被布置成精确地定位。该连接通过简单的焊接进行，使得所有导体4在其连接时均被正确且特定于相地互连。

此外，还提供了也被称为HV端子的电源10，并且电源被布置成径向地靠近绕组2，此处也几乎布置在定子壳体11外部。该电源10包括壳体12，在壳体中布置有相应的母线，母线以其连接端子13、14、15从壳体突出，连接端子各自分配为对应相的对。

在当前情况下，如所描述的，示出了3相定子，这就是为什么在示出的示例中也提供了三个这种连接端子对的原因。

每个连接端子13、14、15将连接至绕组3的一个相。为此，提供了相应的连接导体16，其中，在示出的示例中，两个导体端部6在每种情况下经由两个单独的连接导体16而连接至一个连接端子13、14或15。也可以被称为母线的连接导体也经由相应的焊接连接部而连接至连接端子13、14、15，正如连接导体经由相应的焊接连接部而与导体端部6接触一样。由于导体端部6和连接端子13、14、15两者都轴向地突出，因此连接导体16的相应的连接部段17、18也轴向地延伸。

图1和图2分别示出了衔接的局部视图，即根据图2的局部视图延续着根据图1的局部视图。可以看出的是，连接导体16具有不同的长度，这取决于待与连接导体连接的相应的两个导体端部6的周向定位在何处。特别地，为了防止较长的连接导体16在太长的部段上自由地悬挂进而使得连接导体16也将吸收在操作期间可能发生的可能对焊接连接具有不利影响的任何振动，在示出的示例中，在互连环7的壳体9上形成有两个保持元件19，这两个保持元件用于容置一对、两对或更多对连接导体16。这意味着连接导体16被周向地固定一次或更多次，使得连接导体不会在太长的长度上自由地悬挂，因为这可能导致上述缺点。

在示出的示例中，提供了三个连接导体对16a、16b和16c，其中，连接导体对16a最短，连接导体对16b稍长，并且连接导体对16c是最长的导体对。如图1和图2所示，两个连接导体对16b和16c被容置在保持单元19中，而仅连接导体对16c被容置在图2中所示的保持单元19中。

不管容置多少连接导体或连接导体对，示例中示出的每个保持元件19都被设计为具有相组合的闩锁和夹持功能的闩锁元件20。图3以放大的图示示出了图1中示出的保持元件19，其中，两个连接导体对16b、16c固定在保持元件中。由于壳体由塑料制成，保持元件一件式地形成在该塑料壳体上，即保持元件是壳体9的一体部分。保持元件被设计为轴向地向上敞开的U形形状的凹部21(参见图4)并且经由内部第一支腿22和外部挠性支腿23形成，外部挠性支腿被开出两个槽24，从而形成三个弹性支腿部段25。出于组装的目的，相应的连接导体从上方轴向地被推入。此处，外部挠性支腿沿着两个闩锁突出部26延伸，这两个闩锁突出部设置在两个外部弹性支腿25上的端部处。就待被引入的第一连接导体而言，这些弹簧稍微向外，使得相应的连接导体可以被按压到U形形状的凹部21中并且被导引成抵靠底部上的止挡部27。逐渐地，连接导体16中的全部连接导体被插入，其中，挠性支腿部段25支撑连接导体16抵靠固定的内部支腿22，使得提供了夹持固定。同时，闩锁突出部26经由连接导体16的重叠也确保了连接导体被牢固地闩锁在U形形状的凹部21中。

图2中示出的闩锁元件20也被设计成相应的但稍短的形式。由于仅连接导体对16c要被接纳在那里，因此支腿部段25稍短，但支腿部段也具有相应的弹性夹持性能，借助于此，连接导体被按压抵靠相对的支腿。在那里，连接导体也经由相应的闩锁突出部26保持就位。

因此，壳体9是多功能的。一方面，壳体用于容置线路桥接件(未详细示出)，而另一方面，壳体还用作保持元件19的载体并且因此作为连接导体16的安装位置。

图5中示出了关于保持元件19的设计的替代性实施方式。在那里，保持元件19也被设计为闩锁或夹持元件28，但这些闩锁或夹持元件28具有径向地向外敞开的U形形状的凹部29。在图5中左侧示出的闩锁或夹持元件28上形成有分别用于一个连接导体对16b、16c的两个这种凹部29，同时在右侧示出的闩锁或夹持元件28上提供了用于连接导体对16c的仅一个凹部29。此处，各个连接导体从侧方径向地被引入到相应的U形形状的凹部29中并且被夹持在凹部中，或者可选地还被闩锁就位，为此将提供相应的闩锁突出部。然而，在任何情况下，界定凹部的相应支腿也设计成相应地具有挠性从而进行相应的夹持固定，特别是针对最靠下的更强的支腿。

在本实施方式中，保持元件19也一体地形成在互连环7的塑料壳体9上，即一件式地形成。因此，在此仅需要提供单个部件来实现容置功能和紧固功能。

附图标记说明

1电机 2定子 3绕组 4导体 5定子齿 6端部 7互连环 8连接部段 9壳体 10电流连接部 11定子壳体 12壳体 13连接端子 14连接端子 15连接端子 16连接导体 17连接部段 18连接部段 19保持元件 20闩锁或夹持元件 21凹部 22支腿 23支腿 24槽 25支腿部段 26闩锁突出部 27止挡部 28闩锁或夹持元件 29闩锁或夹持凹部。

Claims (10)

1.一种电机，所述电机包括具有绕组(3)的定子(2)，所述绕组包括与一个或更多个相相关联并且彼此互联的多个导体(4)，其特征在于，所述导体(4)的至少部分的端部(6)从所述绕组(3)突出，其中，所述端部(6)的一个部分连接至轴向地安置在所述绕组(3)上的互连环(7)并且所述端部(6)的另一部分经由连接导体(16)连接至径向地布置在所述绕组(3)外部的电流连接部(10)，其中，所述连接导体(16)固定至设置在所述互连环(7)上的至少一个保持元件(19)。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，多个保持元件(19)以与彼此相距一定距离地设置在所述互连环(7)上。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述互连环(7)具有壳体(9)，一个或更多个保持元件(19)布置在所述壳体上。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，一个或每个保持元件(19)被设计为闩锁或夹持元件(20)，一个或更多个连接导体(16)经由闩锁或夹持连接部而固定在所述闩锁或夹持元件上。

5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述或每个闩锁或夹持元件(20)具有一个或更多个轴向地或径向地敞开的U形形状的凹部(21、29)以用于闩锁或夹持固定。

6.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述或每个闩锁或夹持元件(20)被设计为轴向地敞开的U形形状的凹部(21)，其中，一个支腿(23)是挠性的并且所述一个或更多个连接导体(16)被夹持在所述凹部(21)中。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述挠性支腿(23)具有形成分开的挠性支腿部段(25)的一个或更多个槽。

8.根据权利要求6或7所述的电机，其特征在于，在所述挠性支腿(23)上或在所述挠性支腿部段(25)中的一个或全部挠性支腿部段上设置有至少一个闩锁突出部(26)，所述一个或更多个连接导体(16)闩锁在所述至少一个闩锁突出部上或所述至少一个闩锁突出部后方。

9.根据权利要求5所述的电机，其特征在于，所述或每个保持元件(19)具有一个或更多个径向地敞开的闩锁或夹持凹部(29)，一个或更多个连接导体(16)接合在所述闩锁或夹持凹部中的每个闩锁或夹持凹部中，其中，在闩锁凹部的情况下，所述或每个闩锁凹部具有至少一个闩锁突出部，相应的连接导体(16)闩锁在所述至少一个闩锁突出部上或所述至少一个闩锁突出部后方。

10.根据权利要求3至9中的一项所述的电机，其特征在于，所述保持元件(19)或多个保持元件(19)一件式地形成在所述壳体(9)上，所述壳体由塑料制成。

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