CN114830503A - 具有紧凑的汇流排单元的电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动机(16)，其具有卷绕的线圈(2)和三根汇流排(9,10,11)，汇流排在端侧被接触并分别具有电接线端(12,13,14)和用于将汇流排电连接至端部的环段状主体部(9’,10’,11’)，其中，第一汇流排(9)的主体部(9’)布置在第一平面(E1)内，第二汇流排(10)的主体部(10’)布置在与第一平面(E1)间隔的第二平面(E2)内，其中，第一汇流排(9)的主体部(9’)从第一汇流排(9)的接线端(12)起顺时针延伸，第二汇流排(10)的主体部(10’)从第二汇流排(10)的接线端(13)起逆时针延伸，第一和第二汇流排(9,10)的接线端(12,13)彼此间隔，其中第三汇流排(11)的接线端(14)在周向上位于第一和第三接线端(12,13)之间，第三汇流排(11)具有从其接线端(14)顺时针延伸的位于第二平面(E2)内的第一区域(11”)和从其接线端(14)起逆时针延伸的位于第一平面(E1)内的第二区域(11”’)。

Description

具有紧凑的汇流排单元的电动机

本发明涉及具有权利要求1的前序部分特征的电动机。

在此相关构型的无刷式直流电动机被称为内转子电动机，其所具有的转子被连接至电机轴并可转动地安装在壳体内。转子配设有多个永磁铁。围绕电机地布置有定子，定子在铁芯上装有许多绕组。在适当控制下，绕组产生驱动转子旋转的磁场。绕组通常是三相卷绕的并相应地配设有电接线端，可经此将绕组连接至控制单元(ECU)。在低功率下，汇流排(busbar)可被设计成导电电路箔。在如在此所处的较高功率下，绕组接线通过由铜板构成的汇流排被接触。

为了电动机的几何形状描述，一方面，电动机的旋转轴线被假定为中心轴线和对称轴线。定子与该旋转轴线和转子同心布置。该旋转轴线同时限定轴向。另外，关于中心轴线地提到说明距中心轴线的距离的径向以及以与沿径向布置的某个半径相切为特点的周向。绕组线在此连接至汇流排组件的定子接线端侧被描述为定子的顶侧。

在此处所讨论的电动机中，除了功率数据和重量外，尺寸也是重要的，尤其当电动机被用在机动车中时。机动车内的结构空间通常是有限的，并且要关注机动车生产商的设定条件。因此始终对电动机结构有要求，例如不应超过在中心轴线方向上的一定轴向长度。在此，电动机所要求的功率数据基本上确定了定子叠片以及转子连同安装在其上的电磁铁的轴向长度。触点接通定子绕组接线所需要的汇流排单元有助于该轴向长度。

因此由JP2014-158421A公开一种电动机，在此，具有三根汇流排的汇流排单元在轴向上布置在定子叠片上方并且连接至绕组接线。该汇流排单元包括多根汇流排，它们呈半圆形相对于中心轴线同心布置。多根汇流排在此在轴向上叠置布置。多根汇流排和在其间所需的电气隔离此时有助于定子叠片的轴向长度，因为它们在绕线包上方安置在定子上。

本发明的任务是改进电动机，使得定子叠片的轴向延伸尺寸和进而还有电动机的轴向结构高度被减小。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的电动机完成。

因此，规定一种电动机，其具有可绕旋转轴线旋转地安装的转子和在外侧围绕该转子的具有定子芯和卷绕在定子芯上的线圈的定子，其中所述绕组由具有绕组线端部的绕组线构成，并且绕组线端部在端侧与三条汇流排导电接触以形成相，其中三条汇流排分别具有用于使汇流排与电源导电接触的电源连接接线端和用于使汇流排电连接至绕组线末端的环段状主体部，其中第一汇流排的主体部布置在垂直于旋转轴线的第一平面内，并且第二汇流排的主体部布置在垂直于旋转轴线且与第一平面间隔的第二平面内，并且第一汇流排的主体部从第一汇流排的电源连接接线端起顺时针延伸，第二汇流排的主体部从第二汇流排的电源连接接线端起逆时针延伸，第一和第二汇流排的电源连接接线端彼此间隔，并且第三汇流排的电源连接接线端在周向上位于第一和第三电源连接接线端之间。第三汇流排具有从其电源连接接线端顺时针延伸的位于第二平面内的第一区域和从其电源连接接线端逆时针延伸的位于第一平面内的第二区域。

汇流排的布置十分紧凑，因为只需要两个平面且因此可以保持小的汇流排座的轴向延伸尺寸。

优选地，第一、第二和第三汇流排的主体部具有相同的半径并且在轴向上重叠。

有利的是，汇流排至少部分容置于汇流排座中，汇流排座被固定在定子的顶侧上。这种布置简化了安装。

优选地，第三汇流排的主体部在俯视中完全被第一汇流排和第二汇流排覆盖。换言之，所述覆盖位于电源连接接线端之外。

在一个优选实施方式中，第三汇流排的第一区域和第二区域分别延伸经过约105°。

有利的是，第一和第二汇流排在俯视中在其远离电源连接接线端的末端重叠布置。

在这个优选实施方式中有利的是，第一和第二汇流排分别具有延伸经过约210°的主体部。

第三汇流排优选在主体部具有沿轴向的凸肩。凸肩用于平面之间的变换。

第一汇流排的电源连接接线端优选位于第一平面内，用于第二汇流排的电源的接线端位于第二平面内，第三汇流排的电源连接接线端在轴向上位于这两个平面之间。

这两个平面之间的距离造成汇流排相互电气隔离。

所述汇流排实施方式在定子按照以下方案被卷绕时是有利的：

·从绕组线的线头起，在第一方向上卷绕第一定子齿，

·将绕组线引导至在第一周向上紧跟在第一定子齿之后的第二定子齿，并且

·在与第一方向相反的第二方向上卷绕第二定子齿，并且其中，

●绕组对被设计成如此被供应电流，即，流经周向对置的绕组对的电流流动的方向被掉转，从而在定子内在周向上各有一个南极和一个北极对置。

定子在此优选具有均匀间隔的定子齿，定子齿从定子芯起向内突出并且空出柱形内部区域，并且它们配对地用绕组线卷绕以形成绕组对。

第一方向和相应的卷绕方向在此对于每一绕组对是相同的。

通过所述绕组方案得到以下优点，每个齿对的卷绕是相同的且因此可以避免不同的构件，这又节约了成本。此外，在所述相之间的电气短路危险被显著降低，因为所述金属线的相交得以避免。

优选的是每个绕组对用一根单独的绕组线被卷绕。但也可以规定，至少两个绕组对用一根单独的绕组线卷绕以形成线圈链(coil chain)。

在一个实施方式中，该定子具有六个绕组对。

以下将结合图来详细解释本发明的一个优选实施方式。相同的或作用相同的零部件在图中用相同的附图标记来标示，其中：

图1示出定子的俯视示意图，

图2示出图1的定子还有汇流排的示意图，

图3示出三根如图2所示的汇流排的电源接线端的示意图，以及

图4示出具有定子和汇流排的示意性所示的电动机的纵截面图。

在图1中示出电动机的定子1。电动机的定子1由铁芯构成并且在极上具有三个由多个线圈2构成的相绕组3以形成四极电动机，其中线圈2被卷绕在各自极上。定子齿从铁芯向内延伸并且空出柱形内部区域，在其中未示出的电动机转子在工作中旋转。所述三相U、V、W通过布线连接的绕组对4构成，从而在三角线路中出现两条并流电流路径。每个绕组对4的第一线圈通过逆时针卷绕一个齿来构成。随后是无中断地卷绕绕组对4的在顺时针方向上紧邻被顺时针卷绕的第一齿的第二齿。绕组对4的绕组线末端7朝向定子中心被电接触。所有六个绕组对4的卷绕按照相同的方案来进行。在绕组对4内的磁极的所需转向通过逆反的电接线端和电流流动方向掉转获得。相互布线连接的金属线末端因此位于近似150°的角度。一个相的各自触点分散到约210°的区域。

图2以从上方的视图示意性示出如图1所示的定子1的汇流排单元8。汇流排单元8包括未示出的汇流排座和三根安装在汇流排座上的汇流排9、10、11。汇流排9、10、11由导电材料、最好是金属尤其是铜制造。汇流排座至少部分或完全由电绝缘材料制造，从而能有效防止汇流排9、10、11之间的短路。汇流排座优选通过压铸制造并且延伸经过汇流排9、10、11的一部分。通过这种方式，可以提供在汇流排座与汇流排9、10、11之间的固定且慎重限定的物理连接。该汇流排座设立用于位于定子的一个轴向侧(顶侧)上。

汇流排单元8设立用于借助汇流排9、10、11电接触该定子1的线圈2。线圈2被分到这三个相组U、V、W中。四个绕组线端部7分别接触一根汇流排。一个相的汇流排延伸经过210°的区域。每根汇流排3、4、5具有电源连接接线端12、13、14，其设立用于将汇流排电连接至电源。

汇流排9、10、11分别以主体部9’、10’、11’沿具有固定半径的圆周布置。主体部9’、10’、11’呈环段状形成。

在图2的视图中，汇流排可移动地位于各不同半径，以便示出将汇流排布置在不同的平面上。以下将描述汇流排的布置。

第一汇流排9以其主体部9’沿圆周延伸经过约210°的区域。第一汇流排位于第一平面E1内。它在主体部9’的一端具有用于电源的接线端12。从电源连接接线端12起，主体部9’顺时针延伸。第二汇流排10也以其主体部10’沿具有与第一汇流排相同的半径的圆周延伸经过约210°的区域。第二汇流排位于第二平面E2内。它在主体部10’的一端具有用于电源的接线端13。从电源连接接线端13起，主体部10’逆时针延伸。这两根汇流排9、10在俯视中在其远离电源的末端重叠布置。这两个平面E1、E2在此被选择为所述末端虽然在轴向上叠置，但未接触并且相互电气隔离。这两根汇流排在轴向上具有间距a。

第三汇流排11具有电源连接接线端14，其在周向上位于第一和第二汇流排9、10的接线端12、13之间。所有三个接线端12、13、14彼此紧挨着。从第三电源接线端14起，第三汇流排11在第一区域11”中在第一汇流排9的方向上在第二平面E2上延伸并且在第二区域11”’中在第二汇流排10的方向上在第一平面E1上延伸。第三汇流排11因此在俯视中在第一区域11”内与第一汇流排9重叠布置并且在第二区域11”’内与第二汇流排10重叠布置。每个区域11”、11”’呈环段状延伸经过约105°。

图3和图4示出汇流排沿轴向100的布置。如图3所示，第三汇流排11在主体部11’的两半上变换平面。第三汇流排的主体部因此被分散到两个区域11”和11”’。因此，第三汇流排11在主体部11’内具有凸肩15。第一汇流排9的电源连接接线端12位于第一平面E1内，用于第二汇流排10的电源的接线端13位于第二平面E2内，第三汇流排11的电源连接接线端14在轴向上位于这两个平面E1和E2之间。三根汇流排9、10、11分散布置在仅两个平面E1、E2上。因此，定子叠片的轴向延伸尺寸和进而还有电动机的轴向结构高度被保持最小程度以节约结构空间。

图4示意性示出电动机16，其所具有的定子1在其端侧装有汇流排单元8。汇流排10、11位于两个不同的平面E1、E2中。第三汇流排11与所属线圈的绕组线端部7被接触。

Claims (10)

1.一种电动机(16)，所述电动机(16)具有转子和定子(1)，所述转子以能够绕旋转轴线(100)转动的方式安装，所述定子(1)在外侧围绕所述转子并且具有定子芯和卷绕在所述定子芯上的线圈(2)，其中，绕组(3)由具有绕组线端部(7)的绕组线构成并且所述绕组线端部(7)在端侧与三根汇流排(9,10,11)导电接触以形成相，其中这三根汇流排(9,10,11)分别具有用于使所述汇流排与电源导电接触的电源连接接线端(12,13,14)和用于将所述汇流排电连接至所述绕组线端部的环段状主体部(9’,10’,11’)，其中，第一汇流排(9)的主体部(9’)被布置在垂直于所述旋转轴线(100)的第一平面(E1)内，并且其中，第二汇流排(10)的主体部(10’)被布置在与所述第一平面(E1)间隔的且垂直于所述旋转轴线(100)的第二平面(E2)内，其中，所述第一汇流排(9)的所述主体部(9’)从所述第一汇流排(9)的电源连接接线端(12)起顺时针延伸，并且所述第二汇流排(10)的所述主体部(10’)从所述第二汇流排(10)的电源连接接线端(13)起逆时针延伸，并且所述第一汇流排(9)的电源连接接线端(12)和所述第二汇流排(10)的电源连接接线端(13)相互间隔，并且其中，第三汇流排(11)的电源连接接线端(14)在周向上位于第一电源连接接线端(12)和第三电源连接接线端(13)之间，其特征是，所述第三汇流排(11)具有从其电源连接接线端(14)顺时针延伸的位于所述第二平面(E2)内的第一区域(11”)和从其电源连接接线端(14)逆时针延伸的位于所述第一平面(E1)内的第二区域(11”’)。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征是，所述第一汇流排(9)的主体部(9’)、所述第二汇流排(10)的主体部(10’)和所述第三汇流排(11)的主体部(11’)具有相同的半径。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征是，所述第一汇流排(9)、所述第二汇流排(10)和所述第三汇流排(11)至少部分容纳在汇流排座中，所述汇流排座被固定在所述定子(1)的顶侧上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第三汇流排(11)的主体部(11’)在俯视中被所述第一汇流排(9)和所述第二汇流排(10)大致完全覆盖。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第三汇流排(11)的所述第一区域(11”)和所述第二区域(11”’)分别延伸经过约105°。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第一汇流排(9)和所述第二汇流排(10)在俯视中在其远离电源连接接线端的末端重叠布置。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第一汇流排(9)和所述第二汇流排(10)分别具有延伸经过约210°的主体部。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第三汇流排(11)在所述主体部(11’)中在轴向上具有凸肩(15)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第一汇流排(9)的电源连接接线端(12)位于所述第一平面(E1)内，用于所述第二汇流排(10)的电源的电源连接接线端(13)位于所述第二平面(E2)内，所述第三汇流排(11)的电源连接接线端(14)在轴向上位于所述第一平面(E1)和所述第二平面(E2)之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电动机，其特征是，所述第一平面(E1)和所述第二平面(E2)的间距造成所述第一汇流排(9)、所述第二汇流排(10)和所述第三汇流排(11)相互电气隔离。

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