CN116848760A - 接线环、定子和电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电机的定子(2)的接线环(1)，该接线环包括：‑壳体(10)，该壳体具有多个槽状凹部(11)，以及‑多个特别是圆环形或圆环形区段状的汇流条(12)，所述汇流条布置在槽状凹部(11)中，其中，汇流条(12)被设计成在定子绕组的绕组线材端部与用于控制电机的电力电子器件单元的接触连接件之间建立电接触，其中，在汇流条(12)中的至少一个汇流条中，经由汇流条连接区域(100)借助于螺杆连接件(120)来实现与电力电子器件单元的接触连接件的接触。根据本发明，螺杆连接件(120)具有螺母(120a)，该螺母能够松动地布置在汇流条连接区域(100)中的贯通开口(122)下方的接纳件(121)的接纳空间(110)中。

Description

接线环、定子和电机

技术领域

本发明涉及一种用于电机的定子的互连环，该互连环包括具有多个凹槽状凹部的壳体以及多个汇流条，这些汇流条特别地被设计成呈圆环或圆环区段的形状并且布置在凹槽状凹部中。在这方面中，汇流条被设计成在定子绕组的绕组线材端部与用于控制电机的电力电子器件单元的接触连接件之间建立电接触，并且在汇流条中的至少一个汇流条中，与电力电子器件单元的接触连接件的接触经由汇流条连接区域借助于螺杆连接来实现。另外，本发明涉及一种用于电机的具有根据本发明的互连环的定子以及一种具有以此方式构造的定子的电机。此外，本发明涉及一种用于电机的具有根据本发明的互连环的定子，并且因此涉及一种包括这种定子的电机。

背景技术

永久励磁同步电机(PSM)特别地用于许多工业应用中，并且也越来越多地用于汽车工业中。这种电机包括待通电的定子和永久励磁的转子。定子主要由带有线材绕组的定子本体、定子承载件、互连环以及用于连接至电力电子器件单元(PE)的端子形成。

具有集中式绕组的电机具有不同数目的所谓的定子齿。在许多种情况下，三个连续的齿形成极对。对于具有集中式绕组和星形连接件的电机，各个极对、因此例如三个齿必须联接或电连接至彼此。这种星形点的实现和可及性通常受到可用安装空间的限制。

大量的不同子系统的变化和集成化意味着越来越多的部件必须集成到小的安装空间中。电机通常具有三相设计。与电力电子器件单元的接口经由高压触点、也被称为HV端子来实现。通常，电力电子器件单元经由三个刚性汇流条连接至电机，其中，机械连接和电连接通常经由螺杆连接等方式实现。

从DE 10 2018 119 831 A1已知一种包括定子并包括用于检测绕组温度的至少一个温度传感器的电机，该定子具有布置在定子齿上的集中式绕组。此处，定子部件被设计为互连环，该互连环例如承载一个或更多个金属接线导体环。

此外，从US2019/0372422 A1已知一种用于将定子绕组的接线端部电连接至电力电子器件单元的接触连接件的接触装置，其中，待连接的相应导体端部借助于按压连接件而电连接至彼此。

发明内容

目的

本发明的目的是提供一种用于电机的定子的互连环，该互连环在定子绕组线材端部与电力电子器件单元的端子的机械-电连接方面被进一步改进。特别地，即使在机械连接部件中可能存在更大的公差变化，电接触件的机械连接也将被改进。

解决方案

该目的通过一种具有专利权利要求1的特征的用于电机的定子的互连环以及通过一种具有专利权利要求9的特征的定子和一种具有专利权利要求10的特征的电机来实现。

根据本发明的用于电机的定子的互连环包括：

-壳体，该壳体具有多个凹槽状凹部，以及

-多个汇流条，这些汇流条特别地被设计成呈圆环或圆环区段的形状，并且布置在凹槽状凹部中，

其中，汇流条被设计成在定子绕组的绕组线材端部与用于控制电机的电力电子器件单元的接触连接件之间建立电接触，并且

其中，在汇流条中的至少一个汇流条中，与电力电子器件单元的接触连接件的接触经由汇流条连接区域借助于螺杆连接件来实现。根据本发明，螺杆连接件具有螺杆螺母，该螺杆螺母可以松动地布置在汇流条连接区域的贯通开口下方的接纳件的接纳空间中。这提供了赋予机械-电连接点一定弹性的优点，使得高压接口的公差链更易于管理，并且电力电子器件单元与互连环的汇流条之间的连接件被设计成更便于组装的。

首先，按照各个元件在权利要求中的相关性或提及的顺序解释本发明的要求保护的主题的各个元件，并且然后描述了本发明的主题的特别优选的实施方式。

电机用于将电能转换为机械能以及/或者将机械能转换为电能，并且电机通常包括被称为定子或电枢的静止部分、以及被称为转子并且相对于静止部分以可移动的方式布置的部分。

在电机被设计为旋转式机器的情况下，特别地，在径向通量机器与轴向通量机器之间进行区分。径向通量机器的特征在于，磁场线在形成在转子与定子之间的空气间隙中沿径向方向延伸，而在轴向通量机器的情况下，磁场线在形成在转子与定子之间的空气间隙中沿轴向方向延伸。

转子是电机的旋转(转动)部分。特别地，当也存在定子时，使用转子。

径向通量机器的定子通常具有柱形结构并且通常包括电叠片，这些电叠片彼此电绝缘并且以分层的方式构造并且被封装以形成叠片式芯部。通过该结构，定子中的由定子场引起的涡流保持低的。分布在圆周上的槽或周缘封闭的凹部嵌入到平行于转子轴延伸的电叠片中，并且容纳定子绕组或该定子绕组的一部分。根据朝向表面的构造，槽可以用封闭元件、比如封闭楔形件或覆盖件等进行封闭，以防止定子绕组分离。

定子绕组是导电导体，其长度延伸远大于其直径。定子绕组通常可以具有任何横截面形状。优选地是矩形横截面形状，因为这些矩形横截面形状允许高封装密度，并且因此实现高功率密度。特别优选地，定子绕组由铜形成。优选地，定子绕组具有绝缘件。为了使定子绕组绝缘，例如，可以将云母纸以带的形式围绕一个或更多个定子绕组卷绕，该云母纸出于机械原因可以通过玻璃纤维承载物来增强，定子绕组借助于固化树脂来浸渍。原则上，也可以使用不带有云母纸的可固化清漆层来使定子绕组绝缘。

在具有集中式绕组的电机中，围绕圆周分布的各个绕组的相互连接例如可以借助于一个互连环或若干个互连环来实现。此处，通常由铜制成的汇流条可以布置在由塑料制成的共同承载环或单独的承载环上或者布置在由塑料制成的共同承载环或单独的承载环中。有时，这种类型的互连环也已被称为“切换环”或“接触桥”。

这种类型的互连环通常轴向放置在绕组封装件上。

从属权利要求中详细说明了本发明的其他有利实施方式。在从属权利要求中单独列出的特征可以以在技术上有意义的方式彼此组合并且可以限定本发明的其他实施方式。另外，在说明书中对权利要求中指示的特征进行更详细地说明和解释，其中，示出了本发明的其他优选实施方式。

本发明的有利实施方式

根据本发明的有利实施方式，接纳件可以由绝缘材料形成，特别地由塑料或塑料复合材料形成，从而实现特别简单且便宜的制造。

根据本发明的另一优选的进一步发展，接纳件的接纳空间可以被设计为罐形并且形成有封闭的底部，使得旋拧到螺杆螺母中的螺杆元件在接纳件的接纳空间中于底部侧上电绝缘。这导致了简化的结构并且在绝缘方面改善了紧固元件(螺杆/螺母)的接纳。

此外，根据本发明的同样有利的实施方式，接纳件可以在其接纳空间中周向地具有螺杆螺母的几何轮廓，使得插入到接纳空间中的螺杆螺母被固定以防止在接纳空间内旋转。这种有利的构造消除了对额外的单独的防旋转元件的需要，这又简化了组装并降低了成本。

有利地，接纳件被设计为是能够以力配合和/或形状配合的方式紧固至汇流条的单独部件。这提供了一种易于组装并且被设计成在损坏的情况下可以容易地更换的解决方案。

此外，本发明还可以进一步发展为，接纳件具有带闩锁装置的紧固臂，接纳件可以借助于该紧固臂以被捕获且特别是可拆卸的方式紧固至汇流条。这提供了一种简单构造的解决方案，并且确保了接纳件牢固地固定就位。替代性地，接纳件还可以被设计为是能够以力配合和/或形状配合的方式紧固至互连环的壳体的单独部件。

特别优选地，接纳件具有至少两个、优选地正好三个相邻布置的接纳空间，接纳空间用于在各自情况下接纳一个螺杆螺母，其中，每个接纳空间被分配给不同相(u、v、w)的汇流条。本文可以实现的优点是，作为简单且成本有效的制造过程的一部分，可以同时提供多个接纳件。

此外，本发明的根本目的通过如上所述的一种具有根据本发明的互连环的定子以及通过具有这种带根据本发明构造的互连环的定子的电机来实现。

在下面参照附图更详细地解释本发明和技术领域两者。应当注意的是，本发明并不旨在受所示出的示例性实施方式的限制。特别地，除非另有明确说明，否则还可以提取附图中概述的主题的部分方面，并且将这些部分方面与来自本说明书和/或附图的其他部件和知识相结合。特别地，应当注意的是，附图并且特别是所示出的尺寸关系本质上仅是示意性的。相同的附图标记指示相同的对象，使得在适用的情况下也可以使用来自其他附图的说明。

附图说明

在附图中：

图1以两个不同视图、以立体图示出了根据现有技术的互连环，

图2在顶部处以立体图以及以截面图的放大细节图(在底部处)示出了根据本发明的第一实施方式的互连环，

图3以三个不同的视图示出了根据图2的接纳件，

图4以立体图(在顶部处)以及以局部截面图的放大细节图(在底部处)示出了根据本发明的第二实施方式的互连环，以及

图5以立体图示出了根据图4的接纳件，该接纳件具有总共三个单独的接纳空间。

具体实施方式

附图/示例性实施方式的说明

图1以两个不同视图、以立体图示出了根据现有技术的互连环1。在顶部图示中，以局部部段示出了互连环1，其中，互连环1被示出为具有用于三个相(u、v、w)的汇流条12和星形点。在所示出的每个汇流条12的汇流条连接区域100中，呈螺纹衬套形式的螺杆螺母120a在每种情况下从下面牢固地连接至汇流条(例如，焊接或压制等)。在底部图示中，再次以截面图的放大图示出了该连接。

图2在顶部处以立体图以及在底部处以截面图的放大细节图示出了根据本发明的第一实施方式的互连环1的一部分。在这方面中，所示出的互连环1包括具有多个槽状凹部11的壳体10以及多个汇流条12，汇流条被设计成具有圆环或圆环区段的形状并且布置在槽状凹部11中。汇流条12被设计成在定子绕组的接线端部与用于控制电机的电力电子器件单元的接触连接件之间建立电接触。在这方面中，与未示出的电力电子器件单元的接触连接件的接触经由汇流条连接区域100通过螺杆连接件120来实现。为此目的，螺杆连接件120具有螺杆螺母120a，该螺杆螺母松动地布置在汇流条连接区域100的贯通开口122下方的接纳件121的接纳空间110中。此处，接纳件121由绝缘材料形成，特别地由塑料或塑料复合材料形成。从图中还显而易见的是，接纳件121的接纳空间110被设计为罐形，其中，底部具有用于导引螺杆螺母120a的圆柱形延伸部的圆形开口。在图示的实施方式中，接纳件121具有：第一接纳部分，接纳件121通过该第一接纳部分搁置在汇流条连接区域100的顶部上；第二接纳部分，接纳件121经由该第二接纳部分从下面搁置抵靠汇流条连接区域100；以及中央部分，该中央部分形成为紧固臂121a。

图3以三个不同的视图示出了根据图2的接纳件121。在顶部视图和中间视图中，接纳件121在每种情况下以不同的立体图被示出，而在底部视图中，在接纳空间110的区域中示出了放大的截面图。可以清楚地看到的是，接纳件121在其一个端部上形成接纳空间110，该接纳空间用于以固定以防止旋转的方式接纳螺杆螺母120a，并且该接纳件具有形成于其另一端部上在其下侧部上的闩锁装置121b，该闩锁装置用于连接至汇流条连接区域100。

在接纳件的接纳空间110中，接纳件121周向地追随螺杆螺母120a的几何轮廓，使得插入到接纳空间110中的螺杆螺母120a被固定以防止在接纳空间110内旋转。该图还示出的是，接纳件121设计为单独部件，其可以以力配合和形状配合的方式和/或形状配合的方式经由闩锁连接和其他几何结构部分来紧固至汇流条12。该图还示出的是，接纳件121具有带闩锁装置121b的紧固臂121a，借助于该紧固臂，接纳件121可以以被捕获且特别可拆卸的方式紧固至汇流条12。

图3还清楚地示出的是，接纳件121被设计为可以以力配合和/或形状配合的方式紧固至互连环1的壳体10的单独部件。

图4以立体图(在顶部处)以及以局部截面图(在底部处)的放大细节图示出了根据本发明的第二实施方式的互连环1。图5以立体图示出了根据图4的接纳件121，该接纳件具有总共三个单独的接纳空间110。接纳件121具有总共三个相邻布置的接纳空间110，接纳空间用于在每种情况下接纳一个螺杆螺母120a，其中，每个接纳空间110被分配给不同相u、v、w的汇流条12。该图还清楚地示出的是，接纳件121的接纳空间110被设计成罐形并且形成有封闭的底部，使得旋拧到螺杆螺母120a中的螺杆元件120b在接纳件121的接纳空间110中在底侧部上电绝缘。

在所示出的本发明的所有实施方式中，螺杆螺母120a不是刚性地按压到汇流条12中或焊接至汇流条，而是安装成使得该螺杆螺母能够在设计为塑料件的单独的接纳件121的接纳空间110中自由移动。该塑料件可以以形状配合或力配合或者力配合及形状配合的方式连接至汇流条12，或者可以连接至互连环1的壳体10的一部分。由于螺杆螺母120a始终可以在接纳空间110内沿所有方向(X、Y和Z)移动，因此这可以补偿各种形状误差、组装公差等。螺杆螺母120a的头部的形状被设计成使得该头部的多边形形状特别地允许其被支承在塑料本体上。这用于在拧紧过程期间支承扭矩。图3中的中间图示出了这方面的示例。

本发明不限于附图中所示出的实施方式。因此，以上描述不应被视为是限制性的，而应被视为是说明性的。下面的权利要求应当理解为是指在本发明的至少一个实施方式中存在指定的特征。这不排除其他特征的存在。如果专利权利要求和以上描述限定了“第一”特征和“第二”特征，则这种命名用于区分相同类型的两个特征，而不限定优先顺序。

附图标记列表

1 互连环

2 定子

10 壳体

11 凹部

12 汇流条

120 螺杆连接件

120a 螺杆螺母

120b 螺杆元件

121 接纳件

121a 紧固臂

121b 闩锁装置

122 贯通开口

100 汇流条连接区域

110 接纳空间

Claims (10)

1.一种用于电机的定子(2)的互连环(1)，所述互连环包括：

-壳体(10)，所述壳体具有多个凹槽状凹部(11)，以及

-多个汇流条(12)，所述汇流条特别地被设计为呈圆环或圆环区段的形状，并且布置在所述凹槽状凹部(11)中，

其中，所述汇流条(12)被设计成在定子绕组的绕组线材端部与用于控制所述电机的电力电子器件单元的接触连接件之间建立电接触，

其中，在所述汇流条(12)中的至少一个汇流条中，经由汇流条连接区域(100)借助于螺杆连接件(120)来实现与所述电力电子器件单元的所述接触连接件的接触，

其特征在于，所述螺杆连接件(120)具有螺杆螺母(120a)，所述螺杆螺母能够松动地布置在所述汇流条连接区域(100)的贯通开口(122)下方的接纳件(121)的接纳空间(110)中。

2.根据权利要求1所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)由绝缘材料形成，特别地由塑料或塑料复合材料形成。

3.根据权利要求1或2所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)的所述接纳空间(110)被设计为罐形并且形成有封闭的底部，使得旋拧到所述螺杆螺母(120a)中的螺杆元件(120b)在所述接纳件(121)的所述接纳空间(110)中于底部侧上电绝缘。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)在所述接纳件的所述接纳空间(110)中周向地具有所述螺杆螺母(120a)的几何轮廓，使得插入到所述接纳空间(110)中的所述螺杆螺母(120a)被固定以防止在所述接纳空间(110)内旋转。

5.根据前述权利要求1至4中的任一项所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)被设计为是能够以力配合和/或形状配合的方式紧固至所述汇流条(12)的单独部件。

6.根据权利要求5所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)具有带闩锁装置(121b)的紧固臂(121a)，所述接纳件(121)能够借助于所述紧固臂以被捕获且特别是可拆卸的方式紧固至所述汇流条(12)。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)被设计为是能够以力配合和/或形状配合的方式紧固至所述互连环(1)的所述壳体(10)的单独部件。

8.根据权利要求7所述的互连环(1)，

其特征在于，

所述接纳件(121)具有至少两个、优选地正好三个相邻布置的接纳空间(110)，所述接纳空间用于在各自情况下接纳一个螺杆螺母(120a)，其中，每个接纳空间(110)被分配给不同相(u、v、w)的汇流条(12)。

9.一种用于电机的定子(2)，一种特别用于机动车辆的被设计为径向通量机器的电驱动机器的定子(2)，所述定子包括：

-定子本体，所述定子本体具有多个定子齿，

多个定子绕组，所述多个定子绕组布置在形成于所述定子齿之间的定子槽中，以及

-互连环(1)，所述互连环布置在所述定子(2)的轴向端面上，其特征在于，

所述互连环(1)是根据前述权利要求中的一项权利要求进行设计的。

10.一种电机，其包括根据权利要求9所述的定子。