CN116365801A - 用于他励转子的电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转子(1)，包括转子轴(4)、由堆叠叠片形成的转子体(2)、缠绕在转子体(2)上的励磁线圈(3)以及安装在转子轴(4)上并被配置为与外部电源交换电力的至少一个滑环(5)，该至少一个滑环(5)中的每个被配置为通过电连接器(6)电连接至励磁线圈(3)的端部。电连接器(6)被预弯曲，使其包括分别位于弯曲部(65)两侧上的轴向部分(63)和径向部分(64)，轴向部分(63)被配置为穿过转子轴(4)的轴向孔(41)，径向部分(64)被配置为穿过转子轴(4)的通孔(42)。

Description

用于他励转子的电连接器

技术领域

本发明属于被配置为安装在比如电动车辆(EV)或混合动力车辆(HV)的机动车辆上的旋转电机的领域。

本发明尤其涉及集成到旋转电机中的他励转子的领域，也称为绕线转子或滑环转子。

背景技术

众所周知，电动或混合动力机动车辆具有包括旋转电机的电驱动装置，该旋转电机需要例如由高压电源电池供电以传递机械动力，从而确保车辆的推进。

一般来说，旋转电机包括定子和转子，定子是指旋转电机的固定部分，转子是指旋转电机的旋转部分。转子则包括转子轴，该转子轴被配置为确保旋转电机和外部受驱设备(例如车辆的车轮)之间的机械动力传输。

特别地，已知对转子进行他励。这种类型的转子通常被称为绕线转子或滑环转子。这种转子包括由堆叠叠片形成并具有径向突出的多个齿的转子体，以及缠绕该多个齿的励磁线圈。然后，励磁线圈通过滑环连接至外部电源。滑环对应于被配置为允许与转子一起旋转的励磁线圈和固定的外部电源之间的电力交换的机电装置。

滑环通过电连接器分别连接至励磁线圈的对应端部。在这种情况下，本发明的主要目的是提供一种在励磁线圈和滑环之间具有电连接器的转子，其更容易生产。

发明内容

更准确地说，本发明涉及一种用于旋转电机的转子，该转子包括被配置为围绕旋转轴线旋转的转子轴、由堆叠叠片形成并被配置为同轴安装在转子轴上的转子体、缠绕在转子体上的励磁线圈、以及至少一个滑环。该至少一个滑环安装在转子轴上并被配置为与外部电源交换电力，该至少一个滑环中的每个滑环被配置为通过电连接器电连接至励磁线圈的端部。转子的电连接器具有被配置为连接至相应滑环的第一端子部分和被配置为连接至励磁线圈的对应端部的第二端子部分。

然后，电连接器被预弯曲，从而包括分别位于电连接器的弯曲部两侧上的轴向部分和径向部分。第一端子部分连接至电连接器的轴向部分的一端，该轴向部分被配置为穿过转子轴的轴向孔，该轴向孔在转子轴的轴向端上开口。第二端子部分连接至电连接器的径向部分的一端，该径向部分被配置为穿过转子轴的通孔，该通孔具有面向励磁线圈的开口。

因此，本发明提供了允许在至少一个滑环和励磁线圈之间在转子轴的轴向孔内容易地设置该电连接器的显著优点。更准确地说，本发明使得能够在将电连接器插入转子轴的轴向孔和通孔之前使电连接器成形，这有利于转子的制造。

在优选实施例中，转子包括环，该环被配置为确保电连接器的径向定位，该环的外径基本上等于转子轴的轴向孔的直径。该环提供了机械地保持电连接器并使电连接器易于定位的优点。

有利地，该环包括被配置为接收电连接器的空腔。

有利地，空腔和电连接器被配置为使得环和电连接器一起在轴向孔内形成密封壁。

有利地，轴向孔包括在环的一侧上的第一部分，该一侧与该环的在转子轴的轴向端上开口的另一侧相反，轴向孔的该第一部分被配置为填充有填充材料。通过由于环的密封效果而将轴向孔分成两部分，与所有轴向孔都填充有填充材料的配置相比，该特征使得节省一些填充材料成为可能。

有利地，电连接器具有大致L形。然后，电连接器的轴向部分和径向部分将分别对应于L形的一个和另一个分支。L形是一种容易制造的形状。

有利地，通孔基本上指向径向方向，或者相对于转子的旋转轴线倾斜一角度。电连接器的形状，特别是轴向部分和径向部分之间的角度，应当相应地进行调整。

有利地，该至少一个滑环包括两个滑环，两个滑环中的每个滑环具有对应的电连接器。然后，两个电连接器例如可以容纳在转子轴的两个在直径方向上相对的位置上。特别地，在两个电连接器之间可以有微小的切角，使得它们在安装状态下不会彼此妨碍。

有利地，电连接器是用绝缘材料包覆成型的。包覆成型的电连接器允许确保转子轴和电连接器之间的绝缘。

有利地，电连接器具有矩形截面。

有利地，励磁线圈和电连接器通过钩或叉彼此电连接，该叉或钩在电5连接器的第二端子部分上或在励磁线圈的对应端部上。

有利地，转子体具有径向突出的多个齿和对应于该多个齿中相邻齿之间的空间的槽，励磁线圈缠绕在多个齿中的每个齿上。

有利地，转子包括支架，至少一个滑环安装在支架上，支架安装在转子轴上。

本发明还涉及一种用于生产前述转子的方法，该方法包括以下连续步骤:

将电连接器形成为安装状态，在该安装状态中电连接器被预弯曲；

通过转子轴的轴向端上的轴向孔的开口将电连接器插入转子轴的轴向孔中；

通过从转子轴的轴向端上的轴向孔的开口轴向地平移推动工具来推动电连接器，从而引导电连接器进入连接状态，在该连接状态中电连接器的径向部分穿过转子轴的通孔。

使用推动工具是一种可以自动化的简单操作，这进一步简化了转子的生产，从而减少了相关的生产时间和生产成本。

在优选实施例中，推动电连接器包括推动环。然后，推动环可以包括压配环。对于压配过程，环的外径略大于转子轴的轴向孔的直径。压配允许有利地确保环在转子轴的轴向孔内的机械定位，并且辅助地确保环和轴向孔的周界之间的密封。

有利地，插入和推动电连接器是沿着旋转轴线以单向的方式进行的。5然后，只需要沿着旋转轴线来回移动，就可以将电连接器放置到位。此

外，这进一步有助于电连接器的设置过程的自动化，并因此限制通常更昂贵和更精细的手动操作。

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种旋转电机，包括如前所述的转子和定子。

本发明的另一方面是一种电驱动装置，包括旋转电机和逆变器，该逆变器被配置为将来自高压电源电池的直流电压转换成交流电压，以便驱动旋转电机。AC电压可以是多相AC电压，尤其是三相电压。

本发明的另一方面是一种混合动力车辆的电气装置，包括用于驱动车辆的电驱动装置。如果适用的话，车辆可以包括高压电源电池，优选为用于向逆变器提供DC电压的可充电电池。

从下面结合附图公开了本发明的优选实施例的详细描述中，本发明的这些和其他目的、特征、方面和优点对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

通过阅读以下描述并参考作为非限制性示例给出的附图，将更好地理解本发明，附图中相同的标记表示相似的物体，其中:

图1是根据本发明实施例的转子的示例的示意图；

图2是根据本发明实施例的转子的示例的局部剖视图的示意图；

图3是处于安装状态的根据本发明实施例的转子的示例的另一局部剖视图的示意图；

图4是处于连接状态的根据本发明实施例的转子的示例的又一局部剖视图的示意图；

图5是根据本发明实施例的转子的示例中的环的示意图；

图6是包括根据本发明实施例的旋转电机的转子的电动或混合动力机动车辆的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图解释本发明的选定实施例。对于本领域技术人员来说，从本公开内容中显而易见的是，本发明的实施例的以下描述仅用于说明，而不是为了限制由随附权利要求书及其等同物限定的本发明。

参考图6，本发明的一个方面是电动车辆或混合电动机动车辆EV，其包括车轮和电驱动装置，该电驱动装置被配置为至少间接地驱动车辆的至少一个车轮。车辆可以包括高压电源电池B，优选为可充电电池，用于向电驱动装置提供电力。但是，本发明不限于这个领域。

本发明的另一方面是电驱动装置，其包括旋转电机M和逆变器I，逆变器I被配置为将来自高压电源电池B的直流(DC)电压转换成交流(AC)电压，以便驱动旋转电机M。旋转电机M尤其可以是被供给三相AC电压的三相旋转电机。

本发明还涉及旋转电机，其包括定子和转子，定子指的是旋转电机的固定部分，转子指的是旋转电机的旋转部分。特别地，转子1是他励转子，通常也称为绕线转子或滑环转子。更准确地说，定子呈环形形状并同轴环绕转子。然后，旋转电机包括盖住定子和转子的外壳。通常，定子包括具有径向突出的多个定子齿并且由堆叠的定子叠片形成的定子体，以及缠绕在定子齿上的定子绕组。

图1公开了根据本发明另一方面的转子1的示例的局部视图。转子1包括被配置为围绕旋转轴线X旋转的转子轴4、由堆叠叠片形成并被配置为同轴安装在转子轴4上的转子体2、以及缠绕在转子体2上的励磁线圈3。叠片尤其沿着旋转轴线堆叠。转子体2可以例如压配在转子轴4上。

图2示出了转子的示例的局部剖视图。更具体地，转子体2具有径向突出的多个齿21和对应于多个齿21中相邻齿之间的空间的槽22。多个齿21尤其可以包括例如四个、六个或八个齿。然后，励磁线圈3特别地缠绕多个齿21中的每个齿、穿过槽22、并且形成分别从转子体2的两个轴向端轴向突出的线圈端。

转子还可以具有绝缘系统23，该绝缘系统23布置在转子体2和励磁线圈3之间的槽22的壁上，从而使转子体2与励磁线圈3电绝缘。更具体地，槽22的壁对应于转子体2的朝向槽22的面。

如图1所示，转子1还可以包括两个端板92，这两个端板92被配置为分别抵靠转子体2的两个轴向端。两个端板92特别地呈环形形状，基本上类似于转子体2的两个轴向端的形状，从而能够盖住两个轴向端。然后，励磁线圈3有利地越过两个端板92。换句话说，两个端板92位于转子体2和励磁线圈3的线圈端之间，从而提供堆叠叠片的机械保持并使励磁线圈3与转子体2在轴向上电绝缘。

参考图1，励磁线圈3然后通过安装在转子轴4上、即转子轴4的轴向端上的至少一个滑环5连接至外部电源。滑环特别对应于被配置为允许旋转元件和固定元件之间的电力交换的机电装置，该旋转元件和固定元件在此分别为励磁线圈和外部电源。然后，该至少一个滑环中的每个滑环被配置为通过电连接器6电连接至励磁线圈3的端部。

特别地，转子可以具有两种不同类型的极，分别为正极和负极，该多个齿呈现对应于正极的齿和对应于负极的齿的交替。于是，转子有利地具有两个滑环和两个对应的电连接器。两个电连接器中的每个电连接器分别将对应的滑环连接至励磁线圈的对应端部。但是，转子也可以包括其他数量的滑环，只要每个滑环具有对应的电连接器。

在下面的描述中，为了清楚起见，将只详细描述一个电连接器。但是，如先前示例中所述，转子可以包括两个滑环，因此设置了两个对应的电连接器。

图3和图4示出了根据本发明的转子的示例的局部剖视图，分别对应于电连接器6的安装状态和连接状态。重要的是，应注意，在图3和图4中，电连接器的表示方式完全是示意性的。

电连接器6具有被配置为连接至对应的滑环5的第一端子部分61，以及被配置为连接至励磁线圈3的对应端部的第二端子部分62。转子轴4还具有轴向孔41，该轴向孔41被配置为由电连接器6穿过。

然后，电连接器6被预弯曲，使其包括分别位于电连接器6的弯曲部65两侧上的轴向部分63和径向部分64。更准确地说，处于安装状态的电连接器6是在被安装到转子内之前被预弯曲的。换句话说，术语“预弯曲”尤其指的是在将电连接器插入并连接至励磁线圈之前、该电连接器的配置。可以注意到，在现有技术中，被配置为穿过转子轴的内部通道的传统电连接器必须在该电连接器的插入过程中在转子轴内成形。而且，这种成形操作涉及复杂的手动步骤。因此，得益于本发明，电连接器的设置被大大简化。

第一端子部分61连接至电连接器6的轴向部分63的一端。轴向部分63被配置为穿过转子轴4的轴向孔41，轴向孔41在转子轴4的轴向端44上开口。因此，电连接器有利地布置在转子轴内，这允许减轻转子的笨重。此外，这样做使得在转子的使用寿命期间更容易管理电连接器的定位。

此外，第二端子部分62连接至电连接器6的径向部分64的一端。换句话说，径向部分64的另一端直接连接至轴向部分63的另一端，轴向部分63的该另一端不同于轴向部分63的连接至第一端子部分61的那一端。径向部分64然后被配置为穿过转子轴4的通孔42，通孔42具有面向励磁线圈3的开口43。因此，对应的电连接器6的第二端子部分62可电连接至励磁线圈3的对应端部。

本发明还涉及一种用于生产前述转子的方法，该方法包括以下连续步骤:

将电连接器6形成为安装状态，在该安装状态中电连接器6被预弯曲；

通过转子轴4的轴向端44上的轴向孔41的开口将电连接器6插入转子轴4的轴向孔41中，如图3所示；

通过从转子轴4的轴向端44上的轴向孔41的开口轴向地平移推动工具P来推动电连接器6，从而引导电连接器6进入连接状态，在该连接状态中电连接器6的径向部分64穿过转子轴4的通孔42，如图4所示。

因此，本发明提供了允许在转子轴的轴向孔内容易地设置电连接器的显著优点，该电连接器将至少一个滑环和励磁线圈电连接在一起。更准确地说，本发明能够在将电连接器插入转子轴的轴向孔和通孔内之前、使电连接器成形，这有利于转子的制造。此外，推动工具的使用是可以自动化的简单操作，这进一步简化了转子的生产，并因此减少了相关的生产时间和生产成本。

此外，插入和推动电连接器6可以沿着旋转轴线X以单向的方式进行。然后，只需要沿着旋转轴线来回移动，就可以将电连接器放置到位。此外，这进一步有助于电连接器的设置过程的自动化，并因此限制通常更昂贵和更精细的手动操作。

参照图4，在优选实施例中，转子1可以包括环7，该环7被配置为确保电连接器6的径向定位。环7的外径基本上等于转子轴4的轴向孔41的直径。环7提供了机械地保持电连接器6的优点，并且便于电连接器6的定位。

然后，在优选实施例中，推动电连接器6可以包括推动环7。更具体地，推动工具P推压环7，环7又将电连接器6移向连接状态。因此，当环7被推入转子轴的轴向孔内时，环7将力施加到电连接器6上，更准确地说，施加到电连接器6的轴向部分上，从而将电连接器径向推向转子轴的轴向孔的周界。然后，随着推动环7，电连接器6逐渐移动，直到电连接器6的径向部分64进入并穿过转子轴4的通孔42。

此外，推动环7可以包括压配环。对于压配过程，环的外径略大于转子轴的轴向孔的直径。压配有利地允许确保环7在转子轴的轴向孔内的机械定位，并且辅助地确保环7和轴向孔41的周界之间的密封。

图5公开了环7的示例的示意图。环7可以有效地包括被配置为接收电连接器6的空腔71。然后，空腔71和电连接器6可以被配置为使得环7和电连接器6一起在轴向孔41内形成密封壁。特别地，电连接器6和环7的空腔71的形状可以是互补的。图5中所示的环7的示例包括两个空腔，以便接收两个电连接器6，如先前示例所示。

此外，转子轴的轴向孔也可以被机加工为提供与电连接器6互补的形状，以改善由环7和电连接器一起形成的密封壁的密封。

参照图4，轴向孔41优选地包括在环7的一侧上的第一部分，该一侧与环7的在转子轴4的轴向端44上开口的另一侧相反。轴向孔41的该第一部分被配置为填充有填充材料，例如树脂。通常用树脂填充转子轴4。在这种情况下，通过由于环的密封效果而缩短要用树脂填充的区域，与所有轴向孔都填充有填充材料的配置相比，该特征使得节省一些填充材料成为可能。

此外，电连接器可以有效地呈大致L形。然后，电连接器的轴向部分和径向部分将分别对应于L形的一个和另一个分支。L形是一种容易制造的形状。

可以注意到，通孔42可以基本上指向径向方向，但这并不是必须的。事实上，如果合适的话，通孔42也可以是倾斜的，因此可以与转子的旋转轴线呈一角度。电连接器的形状，特别是轴向部分和径向部分之间的角度，应当相应地进行调整。

有利地，电连接器6可以是用绝缘材料包覆成型(overmolded)的。包覆成型的电连接器允许确保转子轴和电连接器之间的绝缘。可选地，其它绝缘装置可以环绕电连接器布置或布置在转子轴的轴向孔和通孔内，以用于电连接器和转子轴之间的电绝缘。

电连接器可以具有矩形截面，即：电连接器是扁平导体。这种矩形截面尤其便于在环和电连接器之间设置互补的形状。然后，由于空腔的侧壁阻止了电连接器的切向运动，环可以径向和切向地引导电连接器6。

电连接器有利地由包含铜的材料制成。

此外，励磁线圈3和电连接器6可以有利地使用不一定需要焊接的连接系统彼此电连接，例如通过钩或叉。叉或钩可以在电连接器6的第二端子部分62上或在励磁线圈3的对应端部上。然后，电连接器6的第二端子部分62和励磁线圈3中的另一个能够电连接至该叉或钩，而不必焊接在一起。这样做便于将电连接器连接至励磁线圈的对应端部。但是，励磁线圈和电连接器之间的连接可以通过焊接进一步固定。

在先前描述的具有两个滑环和两个对应的电连接器的示例中，这两个电连接器例如可以容纳在转子轴的两个在直径方向上相对的位置上。特别地，在两个电连接器之间可以有微小的切角，使得它们在安装状态下不会彼此妨碍。

此外，如图1、3和4所示，转子1可以包括支架8，该至少一个滑环5安装在支架8上，支架8安装在转子轴4上。换句话说，至少一个滑环5通过支架8安装在转子轴4上。支架的使用允许具有更容易安装在转子轴上的、包括支架和滑环的标准化子组件，并且同时允许确保滑环和转子轴之间的电绝缘。在通过将电连接器6插入转子轴4的轴向孔41内并将支架8安装在转子轴4上来安装子组件之前，该至少一个滑环5、支架8和电连接器6可以特别地一起安装为子组件。

尽管已经参考多个说明性的实施例描述了各实施例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以设计出许多其他修改和实施例，这些修改和实施例落入本公开的原理的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种用于旋转电机(M)的转子(1)，所述转子(1)包括:

转子轴(4)，被配置为围绕旋转轴线(X)旋转；

转子体(2)，由堆叠叠片形成、并被配置为同轴安装在所述转子轴(4)上；

励磁线圈(3)，缠绕在所述转子体(2)上；

至少一个滑环(5)，安装在所述转子轴(4)上、并被配置为与外部电源交换电力，所述至少一个滑环(5)中的每个滑环被配置为通过电连接器(6)电连接至所述励磁线圈(3)的端部；

所述电连接器(6)具有被配置为连接至相应滑环(5)的第一端子部分(61)和被配置为连接至所述励磁线圈(3)的对应端部的第二端子部分(62)；

其特征在于，所述电连接器(6)被预弯曲，从而包括分别位于所述电连接器(6)的弯曲部(65)两侧上的轴向部分(63)和径向部分(64)，

所述第一端子部分(61)连接至所述电连接器(6)的轴向部分(63)的一端，所述轴向部分(63)被配置为穿过所述转子轴(4)的轴向孔(41)，所述轴向孔(41)在所述转子轴(4)的轴向端(44)上开口，

所述第二端子部分(62)连接至所述电连接器(6)的径向部分(64)的一端，所述径向部分(64)被配置为穿过所述转子轴(4)的通孔(42)，所述通孔(42)具有面向所述励磁线圈(3)的开口(43)。

2.根据权利要求1所述的转子(1)，其中，所述转子(1)包括环(7)，所述环(7)被配置为确保所述电连接器(6)的径向定位，所述环(7)的外径基本上等于所述转子轴(4)的所述轴向孔(41)的直径。

3.根据权利要求2所述的转子(1)，其中，所述环(7)包括被配置为接收所述电连接器(6)的空腔(71)。

4.根据权利要求3所述的转子(1)，其中，所述空腔(71)和所述电连接器(6)被配置为使得所述环(7)和所述电连接器(6)一起在所述轴向孔(41)内形成密封壁。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的转子(1)，其中，所述轴向孔(41)包括在所述环(7)的一侧上的第一部分，所述一侧与所述环(7)的在所述转子轴(4)的轴向端(44)上开口的另一侧相反，所述轴向孔(41)的所述第一部分被配置为填充有填充材料。

6.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述至少一个滑环(5)包括两个滑环，所述两个滑环中的每个滑环具有对应的电连接器(6)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述电连接器(6)是用绝缘材料包覆成型的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述电连接器(6)具有矩形截面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述励磁线圈(3)和所述电连接器(6)通过钩或叉彼此电连接，所述叉或钩在所述电连接器(6)的第二端子部分(62)上或在所述励磁线圈(3)的对应端部上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述转子体(2)具有径向突出的多个齿(21)、和对应于所述多个齿(21)中相邻齿之间的空间的槽(22)，所述励磁线圈(3)缠绕在所述多个齿(21)中的每个齿上。

11.根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)，其中，所述转子(1)包括支架(8)，所述至少一个滑环(5)安装在所述支架(8)上，所述支架(8)安装在所述转子轴(4)上。

12.一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的转子(1)的方法，所述方法包括以下连续步骤:

将所述电连接器(6)形成为安装状态，在所述安装状态中所述电连接器(6)被预弯曲；

通过所述转子轴(4)的轴向端(44)上的轴向孔(41)的开口将所述电连接器(6)插入所述转子轴(4)的轴向孔(41)中；

通过从所述转子轴(4)的轴向端(44)上的轴向孔(41)的开口轴向地平移推动工具(P)来推动所述电连接器(6)，从而将所述电连接器(6)引导至连接状态，在所述连接状态中所述电连接器(6)的径向部分(64)穿过所述转子轴(4)的通孔(42)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述转子包括环(7)，其中推动所述电连接器(6)包括推动所述环(7)。

14.根据权利要求12至13中任一项所述的方法，其中，插入和推动所述电连接器(6)是沿着所述旋转轴线(X)以单向的方式进行的。

15.一种用于电动或混合动力车辆(EV)的旋转电机(M)，所述旋转电机(M)包括根据权利要求1至11中任一项所述的转子(1)。

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