CN115244826A - 包括旋转电机、电子模块和连接器的组件 - Google Patents

Abstract

一种组件，包括：‑旋转电机，包括：‑转子，安装在沿着旋转轴线延伸的轴上，以及；‑定子，包括主体和绕组，该绕组包括多个相，特别是六个相，每个相具有两个端部；‑电子控制或功率模块，用于经由多相电流系统来为绕组供电，该电子模块包括多个输入引脚(56)，以及；‑连接器(52)，用于将绕组的相连接到电子模块，并且包括连接到相的多个输出引脚(55)，输出引脚(55)与电子模块的输入引脚的数量一样多，并且输出引脚(55)和输入引脚(56)通过螺纹结合(65)彼此连接。

Description

包括旋转电机、电子模块和连接器的组件

技术领域

本发明涉及一种组件，该组件包括旋转电机和电子模块，在旋转电机和电子模块之间插置有用于连接这两个部件的连接器。

背景技术

以本身已知的方式，旋转电机包括定子和刚性连接到轴上的转子。转子可以固定到驱动轴和/或从动轴，并且可以属于为交流发电机、电马达或能够以两种模式运行的可逆电机形式的旋转电机。

定子安装在壳体中，该壳体被配置成通过滚柱轴承使轴在轴承上旋转。转子具有由叠片的堆叠体形成的主体，这些叠片通过合适的固定系统以包(pack)的形式被保持。转子具有例如由永磁体形成的磁极，永磁体容纳在转子的磁性体中设置的腔体中。替代地，在所谓的“凸极”结构中，磁极由缠绕在转子臂上的线圈形成。

此外，定子具有由薄叠片的堆叠体形成的主体，叠片形成环，该环的内部面设有朝向内部开口的槽，以便接收相绕组。这些线圈穿过槽并形成从定子主体两侧伸出的束。例如，相绕组由覆盖有瓷漆的连续导线或者由通过钎焊相互连接的发夹形式的导电元件获得。相绕组可以是星形连接或三角形连接。

电子控制和功率模块经由多相电流系统(例如三相或双三相电流系统)为绕组供电。连接器实现模块与线圈的各相绕组之间的连接。

允许电子模块和电机被组装和拆卸的凸凹类型的连接是已知的。然而，实现该功能所需的部件和安装是昂贵的。

发明内容

仍然需要一种包括旋转电机和电子模块的组件，该组件被简化并且成本低。本发明旨在通过提供一种组件来有效地克服这些缺点，该组件包括：

-旋转电机，包括：

·安装在沿旋转轴线延伸的轴上的转子，

·包括主体和绕组的定子，绕组包括多个相，所述多个相连接到相，特别是六个相，每个相具有两个端部，

-电子功率和/或控制模块，用于经由多相电流系统给绕组供电，电子模块包括多个输入引脚，以及

-连接器，用于将绕组的相连接到电子模块，包括多个输出引脚，与电子模块的输入引脚一样多，

该组件的显著之处在于，输出引脚和输入引脚通过螺纹紧固相互连接。螺纹紧固提供了连接电子模块和电机的简单且廉价的方式。

根据本发明的一个方面，引脚被直接固定在一起，而在它们之间没有任何中间零件，中间零件会使得必然需要多次组装操作。因此，连接被简化。螺纹紧固使得可以不需要用于形成电连接的附加元件，例如壳体或定位元件。

根据本发明的一个方面，该组件具有与输入引脚一样多的输出引脚。输出引脚和输入引脚的数量与相的数量相同。

根据本发明的一个方面，输入引脚和输出引脚在同一个方向上延伸，例如轴向延伸，例如在径向平面中延伸。在这种配置中，输出引脚不垂直于输入引脚。

根据本发明的一个方面，输入引脚和输出引脚可以是直线的。作为替代，输入引脚和/或输出引脚可以具有弯曲部。

根据本发明的一个方面，输出引脚和输入引脚可以各自具有开口。开口可以被攻丝。开口可以垂直于引脚延伸的方向。开口可以径向地取向。开口可以径向地取向。输出引脚中的每个开口可以面向输入引脚中的开口，用于固定构件的通过。每个输入引脚可以与单个输出引脚重叠。电接触可以在不穿过固定构件的情况下直接引脚对引脚地实现。

固定构件可以包括头部和螺纹部分。固定构件例如可以是螺钉或螺栓。

根据本发明的一个方面，输出引脚中的开口可以轴向偏置。固定构件可以彼此轴向偏置。作为变型，输出引脚中的开口可以处于同一轴向高度。因此，固定构件不会彼此轴向偏移。

根据本发明的一个方面，所有开口基本上沿相同方向取向，例如径向向外，例如轴向。当电机与电子模块组装在一起时，这允许从组件外部容易地对固定构件进行螺纹紧固。开口可以轴向地取向，特别是当输入引脚或输出引脚具有弯曲部时。这允许从组件外部的区域，特别是从组件的后部，进行简化的螺纹紧固。

根据本发明的一个方面，输出引脚可以全部集中在预定的角度部分，特别是单个角度部分。该预定角度部分可以小于30度。这种紧凑性允许简化的螺纹紧固，并为组件的其他部件腾出了空间。将输出引脚定位在单个角度部分简化了组装操作。

根据本发明的一个方面，输出引脚被布置在相互偏置的多个层中。偏置可以是径向的。偏置可以是轴向的。

根据本发明的一个方面，连接器可以包括至少两层，特别是只有两层，外层，特别是径向外层，和内层，特别是径向内层。这些层可以包含不同数量的输出引脚。外层可以包含四个输出引脚，内层可以包括两个输出引脚。

根据本发明的一个方面，外层的输出引脚或输入引脚可以局部变窄，以便与内层相关联的固定构件通过。连接器的周向紧凑性再次得到改善。

根据本发明的一个方面，径向内层的输出引脚中的开口与外层的输出引脚中的开口偏置，特别是轴向偏置。根据本发明的一个方面，外层或多个外层之一具有至少一个变窄部分。

根据本发明的一个方面，外层的输入引脚中的至少一个和/或外层的输出引脚中的至少一个可以具有变窄部分。变窄部分的形状可以适合于螺纹紧固构件之一或用于螺纹紧固的工具从外向内的通过。

变窄部分可以形成在输出引脚的或输入引脚的边缘上。变窄部分可以是圆化的。输出引脚或输入引脚可以包括直边缘和其上形成变窄部分的边缘。

根据本发明的一个方面，外层的输入引脚和/或外层的输出引脚各自具有变窄部分，特别是圆化变窄部分。这些变窄部分允许与内层相关联的固定构件(特别是头部)通过，而不需要在周向上加宽连接器。

根据本发明的一个方面，两个相邻的输出引脚或输入引脚的变窄部分可以彼此面对。因此，这两个变窄部分专用于同一个固定构件。

根据本发明的一个方面，连接器包括壳体，所有输入引脚和所有输出引脚位于该壳体中。该壳体可以是流体密封的。该壳体可以由与密封件配合的壁形成。该壁可以紧固到电机或电子模块中的一个上。密封件可以安装在电机或电子模块中的另一个上。该壁可以轴向地取向。该壁可以具有钝化的边缘。作为变型，电机和电子模块中的每一个都可以紧固到壁，密封件定位在这两个壁之间。

根据本发明的一个方面，每个输出引脚可以被第二密封件围绕。这使得可以避免电机和壳体之间的流体连接。每个输入引脚可以被第三密封件围绕。这使得可以避免电子模块和壳体之间的流体连接。

根据本发明的一个方面，壁可以具有可伸缩的舱口。这允许装配固定构件。一旦连接构件已经被装配，舱口被关闭以封闭壳体。

根据本发明的一个方面，电机可以包括互连器。互连器包括连接相端和连接器的输出引脚的导电轨道，例如汇流条。导电轨道将相端引向预定角度部分，特别是引向壳体。相输出端、互连器和连接器在电流传输方向上相继。

根据本发明的一个方面，互连器包括以限定三角形配置的方式布置的多个导电轨道。作为变型，互连器包括被设计成将相端连接到连接器的输出引脚的多个导电轨道，以及限定中性点的导电轨道，其用于连接其它相端以限定星形配置。

相导电轨道可以是包覆模制的，尤其是在包覆模制主体中。密封件可以紧固到包覆模制主体。

根据本发明的一个方面，绕组可以是双三相类型，连接器包括六个输出引脚和六个输入引脚。

根据本发明的一个方面，电机可以是油冷的，电子模块可以是水冷的。作为变型，电机和电子模块可以是水冷的。

根据本发明的一个方面，电子模块与电机轴向偏置。电机和电子模块在轴向上彼此相继。在这种配置中，输入引脚和/或输出引脚可以轴向地取向。

作为变型，在称为“背包”的配置中，电子模块由电机径向地承载。在这种配置中，连接器的输入引脚和/或输出引脚可以具有弯曲部。

附图说明

图1是根据本发明的组件的纵向截面示意图；

图2是用于图1组件的旋转电机的一个示例的纵向截面图；

图3是图2的机器的透视图；

图4是用于图1组件的连接器的示例的局部透视图；

图5是用于图1组件的连接器的另一个示例的局部透视图；和

图6是图5的轴向视图。

从一幅图到下一幅图，相同、相似或类似的元件使用相同的附图标记。

具体实施方式

在说明书的以下部分中，“前部”元件指的是位于轴的从机器伸出的端部一侧的元件，并且旨在承载小齿轮或带轮，而“后部”元件指的是位于相对侧的元件。

图1示出了牵引驱动组件1，其可以集成到机动车辆(特别是低功率车辆)的驱动结构中。该组件包括旋转电机10，该旋转电机10包括多相定子11，该多相定子11是固定的并且围绕转子12，该转子12能够旋转并且安装在沿着旋转轴线X延伸的轴13上。旋转轴线X被定义为旋转电机10的轴线。

该组件1可以用于联接到属于机动车辆传动系的变速箱上。组件1能够以交流发电机模式运行，以特别地向电池和车辆的车载网络提供能量，并且能够以马达模式运行，不仅起动车辆的内燃机，而且单独或与内燃机结合地向车辆提供驱动力。机器10的功率可以在10kW和50kW之间。替代地，电机10可以安装在机动车辆的轮轴上，特别是后轮轴上。

在所讨论的示例中，电机10有利地表现出小于60伏的工作电压，优选为48伏。典型地，由电机提供的扭矩为300N.m至500N.m。

旋转电机10有利地是可逆类型的，这意味着它能够在马达模式下运行，用于从电池的电能向车轮施加马达扭矩，并且能够在发电机模式下运行，用于从在车轮处获得的机械动力为电池再充电。

在所考虑的示例中，组件包括电子控制和功率模块5，也称为功率逆变器，用于经由多相电流系统向定子11供电。

在所考虑的示例中，电子模块5包括具有低热阻的开关元件17，例如MOSFET类型的晶体管。这些开关元件7优选基于氮化镓(GaN)。电子模块5还包括用于控制所述功率元件的电子控制电路、其他电子部件(特别是电容器)和热沉。

该模块具有连接到相和中性输出端的功率元件，例如MOSFET类型的晶体管，以及用于控制所述功率元件的电子控制电路。

在所考虑的示例中，旋转电机10还包括热沉装置8。

在所考虑的示例中，电子模块5位于电机10的轴向端部的一侧。在未示出的被称为“背包(backpack)”的配置中，电子模块5由电机径向承载。

在所考虑的示例中，电机10可以是油冷的，电子模块5可以是水冷的。作为变型，电机10和电子模块5可以是水冷的。

图2和图3示出了包括旋转电机10的电机10的示例，该旋转电机10包括多相定子11，该多相定子11围绕安装在沿轴线X延伸的轴13上的转子12。定子11围绕马达12，在定子11的内周和转子12的外周之间存在间隙。定子11安装在设有前支承件17和后支承件18的外壳14中。轴承17和18各自具有用于接收滚动轴承16的壳体，滚动轴承16用于相对于电机的外壳14可旋转地安装轴13。

在所考虑的示例中，如图3所示，转子12包括叠片包形式的主体19。永磁体20安装在主体19的腔体21中。在所示的示例中，磁体20以V形的配置安装。作为替代，磁体20径向安装在腔体21内，两个相邻磁体20的相对面具有相同的极性。于是，这是通量集中配置。取决于电机10的应用和期望功率，磁体20可以由稀土或铁氧体制成。

在所考虑的示例中，转子12具有两个凸缘22，每个凸缘22压靠在转子主体19的轴向端面上。这些凸缘22将磁体20轴向保持在腔体21内，并且还用于平衡转子12。弹簧25也可以插入每个腔体内，以便将磁体20径向保持在腔体21内。

在所考虑的示例中，定子11具有由叠片包形成的主体23，以及绕组24。主体23由叠片的堆叠体形成，这些叠片彼此独立并通过适当的固定系统保持成包(pack)的形式。主体23设置有齿31，该齿成对地界定用于安装定子11的绕组24的槽33。

在所考虑的示例中，绕组24包括相绕组形式的多个相48，其穿过槽33并形成了在定子主体23的两侧突出的束36。每个相48包括两个端部。在这里，这些相从发夹形状的导电元件获得，这些导电元件的端部例如通过钎焊彼此连接。绕组24的相在这里是三相星形配置。

在所讨论的示例中，这些相48经由连接器52和互连器51连接到电子模块5。

在所考虑的示例中，互连器51经由图4至图6所示的导电轨道在相端48和连接器52之间提供电连接。这些导电轨道例如可以是汇流条。这些相导电轨道可以被包覆模制，尤其是被包覆模制在包覆模制主体中。该主体有利地由绝缘材料制成，特别是由塑料制成。该主体具有基本上与轴13同轴的环形形状。

特别地，互连器51提供了每个相端48与连接器52的相应输出引脚的电连接。输出引脚的数量与相位的数量相同。这些输出引脚将参考以下附图进行更详细的描述。

互连器51还提供相端彼此之间的电连接，以便在该星形配置中形成中性点49。

在所考虑的示例中，互连器51固定到后支承件18的面向电机10外侧的面上。可以提供分度装置来确保互连器51相对于支承件18正确定位。

在所考虑的示例中，用于将互连器51固定到支承件18的装置可以包括固定装置，例如螺钉，其穿过在互连器51中制成并且与在后支承件18中制成的螺纹孔重合的固定孔。

现在将参照图4至图6详细描述根据本发明的连接器52的一个示例。

在现在考虑的示例中，绕组24是双三相类型的。因此，连接器52包括六个输出引脚55和相同数量的相。电子模块本身包括六个输入引脚56；输入引脚与相48一样多。

在所考虑的示例中，输入引脚56和输出引脚55在同一个轴向方向上延伸。作为变型，当组件1处于“背包”构造时，引脚可以在径向平面中延伸。

在所考虑的示例中，输入引脚56和输出引脚55是直线的。作为变型，输入引脚和/或输出引脚可以具有弯曲部。在组件1具有“背包”构造的情况下，这可以是输出引脚56的情况。

在所考虑的示例中，输出引脚55和输入引脚56通过螺纹紧固彼此连接。输出引脚55和输入引脚各自具有开口60、61。这里，开口60、61是螺纹的(tapped)，并且垂直于引脚延伸的方向，也就是说基本上是径向的。输出引脚60中的每个开口面向输入引脚61中的开口，用于固定构件65通过。

在所考虑的示例中，输出引脚60中的开口轴向偏移，因此固定构件65彼此轴向偏移。当电机10与电子模块5组装时，这允许从组件1的外部容易地螺纹紧固这些固定构件。

在所考虑的示例中，每个固定构件65包括头部66和螺纹部分67。图4示出了作为固定元件65的螺钉，而图5和图6示出了螺栓。

在所考虑的示例中，输入引脚56和输出引脚55都集中在预定的角度部分α上。该预定角度部分例如等于30度。这种紧凑性允许简化的螺纹紧固，并为组件1的其他部件腾出空间。互连器51的导电轨道将相端48引向预定角度部分α。这允许电连接区域被定位。

在所考虑的示例中，输出引脚55布置在彼此径向偏移的几层中，在这种情况下是两层，径向外层70和径向内层71。径向外层70包括四个输出引脚55，径向内层71包括两个输出引脚55。输出引脚60中的开口因此轴向和径向偏移。

在所考虑的示例中，径向外层的输入引脚56局部变窄，用于与径向内层71相关联的固定构件65的通过。为此，它们具有用于所述构件通过的圆化变窄部分73。径向内层71的输出引脚60中的开口与外层的输出引脚中的开口轴向偏置。

在所考虑的示例中，连接器52包括壳体75，所有输入引脚56和所有输出引脚55位于壳体75中。该壳体在图4至图6中部分可见。该壳体可以是流体密封的。该壳体可以由壁形成，安装在电机10上的密封件76与该壁协作。该壁可以紧固到机器10或电子模块5中的一个上。该壁可以轴向地取向。该壁可以具有钝化的边缘。

在所考虑的示例中，每个输出引脚可以被第二密封件包围。每个输入引脚可以被第三密封件包围。该壁可以具有可伸缩的舱口。

当然，以上描述仅通过示例给出，并不限制本发明的范围，本发明的范围不会因用任何其他等同物替换各种元件而偏离。

此外，本发明的各种特征、变型和/或实施例可以以各种组合彼此结合，只要它们不是相互不兼容或相互排斥的。

Claims (10)

1.一种组件(1)，包括：

-旋转电机(10)，所述旋转电机(10)包括：

-转子(12)，安装在沿着旋转轴线(X)延伸的轴(13)上，

-定子(11)，包括主体(23)和绕组(24)，所述绕组(24)包括多个相(48)，尤其是六个相，每个相具有两个端部，

-电子功率和/或控制模块(5)，用于经由多相电流系统为所述绕组供电，所述电子模块(5)包括多个输入引脚(56)，以及

-连接器(52)，用于将所述绕组的相连接到所述电子模块，包括连接到所述相的多个输出引脚(55)，所述输出引脚与所述电子模块的输入引脚的数量一样多，

其特征在于，所述输出引脚(55)和所述输入引脚(56)通过螺纹紧固相互连接。

2.根据权利要求1所述的组件(1)，其特征在于，所述输出引脚(55)和所述输入引脚(56)每个都具有开口(60、61)，输出引脚中的每个开口(60)面向输入引脚中的开口(61)，用于固定构件(65)通过。

3.根据权利要求1或2所述的组件(1)，其特征在于，所述输出引脚(55)都集中在尤其小于30度的预定角度部分(α)上。

4.根据权利要求2或3所述的组件(1)，所述输出小齿轮(55)布置在相互偏移的多个层(70、71)中，尤其是径向偏移的多个层(70、71)中，外层、尤其是径向外层(70)的引脚局部变窄，用于与内层、尤其是径向内层(71)相关联的固定构件(65)的通过。

5.根据权利要求4所述的组件(1)，其特征在于，所述外层(70)的输入引脚(56)和/或所述外层(70)的输出引脚(55)每个都具有圆化的变窄部分(73)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的组件(1)，其特征在于，所述输入引脚和所述输出引脚都放置在流体密封的壳体(75)中。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的组件(1)，其特征在于，所述电机(10)包括互连器(51)，所述互连器包括连接相端(48)和所述输出引脚(55)的相导电轨道，所述相导电轨道被包覆模制。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的组件(1)，其特征在于，所述绕组(24)是双三相类型，并且所述连接器(52)包括六个输出引脚(55)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的组件(1)，其特征在于，所述电机(10)是油冷的，并且在于，所述电子模块(5)是水冷的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的组件(1)，其特征在于，所述电子模块(5)从所述电机(10)轴向偏置。

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