CN117916986A - 用作电力驱动车辆的驱动装置的电动机器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有至少一个电动机器(1)的电力驱动的单桥或多桥的客车(15)或卡车，其中至少一个车桥能够通过至少一个电动机器(1)驱动，其中电动机器(1)具有处于壳体(8)中的定子(2)，该定子具有布置在凹槽中的绕组系统(3)，这些凹槽处于气隙(14)的区域中，其中绕组系统(3)被实施为多相的并且在定子(2)的端侧形成绕组头(24)，其中电相的导体直接轴向地布置在绕组头(24)上，并且其中多相绕组系统(3)的星形点(7)的导体设置在绕组头(24)的径向上方、位于绕组头(24)与壳体(8)之间，其中绕组系统(3)由齿线圈(4)或分节距线圈构成，并且绕组头(24)各自设有绕组盖(5)，其中绕组盖(5)具有用于引导绕组系统(3)的电导体和/或相线(6)和/或星形点线(7)的装置。
Description
本发明涉及一种电力驱动车辆、尤其卡车或客车的驱动装置，以及该电动车辆本身。
电动机器由于定子的通电绕组系统与转子的电磁相互作用而产生扭矩，该扭矩尤其用于驱动电动车辆。
多相绕组系统具有绞线，这些绞线各自包括线圈组件，这些线圈组件在定子的端侧构成绕组头，绕组系统的电路组件沿轴向连接至该绕组头。电路组件的这一位置还影响定子的轴向长度，这特别是在电力驱动车辆中可能导致在车辆设计中的对应适配和限制。
由于不同电压电位在空间上接近，因此绕组系统的电路组件在绕组头的轴向延长部分中的这种定位导致相对较高的绝缘成本才会实现整个绕组组件的期望的抗电强度，这进而增加了必要的结构空间。
作为线圈导体与接地叠片组之间的绝缘元件，从JP 2010-263675中已知盖作为绕组系统的绝缘元件。
此外，从US2013-0193800 A1中已知用于齿线圈的盖，这些盖在这些齿线圈的凹槽区域中轴向重叠。
在此基础上，本发明所基于的目的在于创造一种电动机器，该电动机器适用于作为电力驱动车辆的驱动装置并且是以结构空间优化的方式进行设计的。作为电力驱动车辆，除了乘用车辆(PKW)之外在此还应理解为具有有效载荷的车辆，例如卡车或客车。
所提出的目的的解决方案通过一种用作电力驱动的卡车或客车的驱动装置的部件的电动机器来实现，其中该电动机器具有处于壳体中的定子，该定子具有布置在凹槽中的绕组系统，这些凹槽处于气隙的区域中，其中绕组系统被实施为多相的并且在定子的端侧形成绕组头，其中电相的导体直接轴向地布置在绕组头上，并且其中该多相绕组系统的星形点的导体设置在绕组头的径向上方、位于绕组头与壳体之间。
绕组系统由线圈构成，其中包围定子的一个或多个齿的多个馈入导体和回流导体被理解为线圈。换言之涉及具有几个槽段的线圈宽度的分节距线圈(gesehnte Spule)或涉及各自包围仅一个齿的齿线圈。每个线圈具有多个匝，而与线圈是分节距线圈还是齿线圈无关。每个线圈具有线圈输入端和线圈输出端。线圈输入端施加有相应的功率供应(在多相绕组系统中例如施加有相L1、L2或L3)，而线圈输出端与星形点导电连接。
因此，星形点包括电动机器的绕组系统的所有线圈输出端。
因此，电机的每个绕组系统都有星形点，该星形点周向环绕地布置在定子的端侧。
替代于此，星形点还可以被实施成多个分离的星形点。在此，例如不同电相的三个相邻的线圈输出端组合成一个星形点。因此，在圆周方向上观察，存在多个彼此分离的星形点。这可以在卡车或电力驱动的客车的电机的结构方式中实现进一步的紧凑性。
现在，为了还满足尤其在商用车辆(如电力驱动的卡车或客车)中对电动机器的紧凑结构提出的绝缘要求，相线在绕组系统的绕组头的轴向延长部分中被周向地引导，而星形点在绕组头的径向上方、在绕组头与壳体之间周向或部分周向地引导并固定。
这实现了电动机器的更紧凑的结构，因为不必再将尤其至少局部在圆周方向上被引导的星形点对应地与相线绝缘。
优选地，根据本发明，进一步改善了星形点或星形点导体的敷设和对整个系统提出的绝缘要求，其方式为绕组头具有绕组盖，这些绕组盖尤其承担对相导体和星形点的引导。此外，还满足相导体与其他相的线圈之间以及相导体与星形点之间的绝缘要求。
绕组盖还具有用于引导绕组系统的电导体和/或相线和/或星形点线的装置。这尤其包括导向凹槽、凹陷和/或边缘，其简化且改善了各个导体的捆扎和定位，因此可以确保紧凑的结构。
由于电动机器的紧凑结构可能导致对应的热负载，因此壳体具有径向外部的冷却肋或嵌入壳体中的冷却管，从而可以实现空气或水冷却装置。
水冷却装置优选地是水套冷却装置，其冷却管在圆周方向螺旋状地被引导或在壳体的周向上蜿蜒分布地延伸。
如此紧凑实施的电动机器尤其适用于安装在电力驱动的车辆(如乘用车辆(PKW))、电力驱动的卡车或电动客车中。尤其在卡车和电动客车中，应最大限度地为对应负载或所需人数提供空间，这尤其以如下方式实现：驱动部件尽可能紧凑地实施，因此占用车辆内尽可能小的体积。
在此，车辆的每个车桥可以通过一个或两个电机驱动。
驱动桥上的两个电机还可以电耦合，因此创造可进行相应操控的电动车桥。
借助原理上展示的实施例详细阐述本发明以及本发明的其他有利的设计方案，其中：
图1示出电动机器，
图2以纵截面示出绕组头的细节视图，
图3以横截面示出绕组头的细节视图，
图4以立体图示示出绕组盖，
图5示出绕组盖的俯视图，
图6示出绕组盖的侧视图，
图7示出原理上展示的电力驱动的客车，
图8示出通过客车的驱动轴的横截面。
应说明的是，术语“轴向”、“径向”、“切向”等与在相应的图或相应描述的示例中使用的轴线7相关。换言之，轴向、径向、切向等方向始终与转子5的轴线7并且因此与定子2的对应的对称轴线相关。在此，“轴向”描述平行于轴线7的方向，“径向”描述与轴线7正交的、朝向该轴线或远离该轴线的方向，并且“切向”是与轴线7处于恒定径向间距并且在恒定的轴向位置圆形地围绕轴线7指向的方向。表述“沿圆周方向”相当于“切向”。
关于表面，例如横截面，术语“轴向”、“径向”、“切向”等描述表面法向量(即垂直于涉及表面的向量)的定向。
表述“共轴构件”(例如转子和定子2等共轴部件)在此理解为具有相同的法向量的构件，因此对于这些构件而言，由共轴构件限定的平面彼此平行。此外，该表述应包含的是，共轴构件的中心点位于相同的转动或对称轴线上。然而，这些中心点可以在必要时在不同的轴向位置上位于该轴线上，并且提及的平面相互间具有>0的间距。该表述不一定要求共轴构件具有相同的半径。
术语“互补”是指就彼此“互补”的两个部件而言，其外部形状被设计成使得一个部件优选地可以完全地布置在其互补部件中，使得一个部件的内表面和另一个部件的外表面理想地无间隙或完全接触。因此，在两个相互互补的物体的情况下，一个物体的外部形状由另一个物体的外部形状决定。术语“互补”还可能用术语“逆”取代。
为了清晰起见，在构件多次存在的情况下，通常并非所有展示的构件在图中都设有附图标记。
描述的实施方式可以任意地组合。同样，在不脱离本发明的本质的情况下，还可以组合相应的实施方式的单独特征。
图1示出定位在壳体8中的电动机器1的纵截面。在未详细展示的凹槽中具有绕组系统3的定子2在其端侧分别具有绕组头。定子2与壳体8热连接，其中如在纵截面的上部部分中所示，壳体8具有冷却肋1，或替代性地如在纵截面的下部部分中所示，壳体具有螺旋状的液体冷却装置，其螺旋高度根据现有的热负荷实施。换言之：在绕组头24的区域中，螺旋高度小于在叠片组的区域中的螺旋高度。
转子通过气隙14与定子2间隔开，该转子与轴9防旋转地连接并且围绕轴线10可旋转地支承。轴承13布置在轴承护罩中，这些轴承护罩固定在壳体8中。不一定必须在两侧设置轴承13，还可以涉及浮动支承的转子。
图2以纵截面的细节视图示出绕组头24的区域。在此可以看出，相线6通过彼此径向相叠延伸的方式轴向布置在绕组头24的端侧上。这些相线6将电能引导至多相绕组系统3，在这种情况下引导至相L1、L2、L3。在当前情况下，绕组系统3是相的齿线圈4，因此为了获得相线6之间的绝缘能力，绕组盖5设置在绕组头24上，该绕组盖一方面将相线6与不同相的齿线圈4绝缘，还用于引导星形点7。星形点导体7在绕组头24的径向上方、在绕组头24与壳体8之间定位在绕组盖5上，并且因此与相导体6和齿线圈4的线圈导体绝缘。
在此，星形点导体7可以被周向引导。然而，星形点导体还可以被分成多个周向布置的单独的星形点导体区段，这些星形点导体区段将不同相的相应相邻的线圈输出端组合在一起。
绕组盖5是塑料件，如随后还将解释的，该塑料件具有装置，以固定相线6或星形点导体7。
图3以部分横截面示出齿线圈4的布置和相线6的走向，以及星形点导体7的布置。在圆周方向上观察，这些导体至少局部沿绕组头24被引导。
因此，在该实施方式中，三个相邻的线圈输出端相互连接。
其特别之处在于这种连接的定位。该连接以节省空间的方式布置在径向后方或线圈上方，更确切地说，布置在线圈4与壳体8之间。因此，优点在于，星形点接线不影响定子2的轴向长度并且定子可以被实施得相对轴向较短。另一个优点在于星形点7和相导体6的空间距离。星形点7与相输入端的间距越大，绝缘性能越好。
由此得到电动机器1的相对紧凑的结构方式，以及由于绞线接线(也发生在绕组头24上)和相输入端的空间分离而提高的抗电强度。
图4以立体图示出绕组盖5，该绕组盖具有其凹陷18、波纹19和开口17，它们适用于固定、保持和引导线圈导体或星形点导体7或固定元件，例如线缆扎带。
图5示出破口16，该破口特别适用于带或线缆扎带穿过，并且被设计成与凹陷18一起可以将星形点导体7固定在绕组头24或绕组盖5上。
同样，相导体6可以借助于单独的带或线缆扎带被紧固在绕组头24或绕组盖5上。
替代于此，星形点导体7或多个星形点导体和相导体6还可以借助于共用的带或线缆扎带被紧固在绕组头24或绕组盖5上。
开口17可以实现线圈输出端到星形点导体7的简单且短的、低电感的连接，该星形点导体在绕组头24上方径向延伸。
图6以侧视图示出具有波纹19的绕组盖5，该波纹尤其特别适用于对各个线圈导体进行位置固定。这提高了线圈导体的紧凑性，并且因此实现定子2的凹槽中的导体的槽填充度增加。
图7以原理上的图示示出作为电力驱动的客车15的驱动装置的这样的电动机器1的布置。在那里，尤其对车桥23进行驱动，并且电机或电动机器1轴向设置在客车15的车轮20之间。
图8以通过驱动桥23的横截面示出两个电机1在空间上的布置，这些电机电耦合地形成电动车桥。在此，这些电机中的每个电机示例性地驱动各具有两个车轮20的双轮胎。这可以直接或藉由连接在下游的传动机构进行。对于客车15尤其重要的是，确保车轮20之间的通道25。电机轴10与驱动轴23现在是否轴向对齐对于紧凑性而言可以是有利的，然而只要通道25得到确保就不是必要的了。
为了保持星形点7或相的线圈的绞线接线与相导体6之间的绝缘强度，相导体6还可以径向布置在绕组头24上，并且星形点7或线圈的绞线接线布置在绕组头24的轴向延长部分中。
Claims (4)
1.一种具有至少一个电动机器(1)的电力驱动的单桥或多桥的客车(15)或卡车，其中至少一个车桥能够通过至少一个电动机器(1)驱动，其中所述电动机器(1)具有处于壳体(8)中的定子(2)，所述定子具有布置在凹槽中的绕组系统(3)，所述凹槽处于气隙(14)的区域中，其中所述绕组系统(3)被实施为多相的并且在所述定子(2)的端侧形成绕组头(24)，其中电相的导体直接轴向地布置在所述绕组头(24)上，并且其中所述多相绕组系统(3)的星形点(7)的导体设置在所述绕组头(24)的径向上方、位于绕组头(24)与壳体(8)之间，其中所述绕组系统(3)由齿线圈(4)或分节距线圈构成，并且所述绕组头(24)各自设有绕组盖(5)，其中所述绕组盖(5)具有用于引导所述绕组系统(3)的电导体和/或相线(6)和/或星形点线(7)的装置。
2.根据权利要求1所述的电力驱动的单桥或多桥的客车(15)或卡车，其特征在于，所述电动机器(1)的壳体(8)具有用于冷却的装置。
3.根据权利要求2所述的电力驱动的单桥或多桥的客车(15)或卡车，其特征在于，所述壳体(8)具有轴向延伸的肋(11)。
4.根据权利要求2或3所述的电力驱动的单桥或多桥的客车(15)或卡车，其特征在于，所述壳体(8)被设计为水套冷却装置(12)。
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