CN220570439U - 用于电动马达的线圈组件 - Google Patents

Abstract

一种用于电动马达的线圈组件(1)，该线圈组件具有灌封体(5)，该灌封体包括：固定笼架(17)，固定笼架的背侧(25)是开放的并且固定笼架具有内侧(29)和外侧(31)，在内侧与外侧之间限定有环绕的容纳区域(33)；绕组区域(7)，绕组区域布置在线圈组件(1)的端侧区域中，并且固定笼架(17)被放置到绕组区域的端侧上，使得绕组区域(7)布置在容纳区域(33)中；以及灌封材料(9)，固定体(17)和绕组区域(9)埋入灌封材料中。

Description

用于电动马达的线圈组件

技术领域

本实用新型涉及一种用于电动马达的线圈组件。

背景技术

例如，线圈组件可以用作电动马达的定子线圈组件。这样的电动马达可以被设置为用于车辆的增压器组件中的涡轮驱动的压缩机的电力辅助装置。替代性地，具有定子线圈组件的增压器组件的压缩机仅由电力驱动，并且不设置用于驱动压缩机的涡轮机。

常规的线圈组件包括端侧的绕组区域，这些绕组区域灌封而成，因此绕组区域的导线应当被灌封材料包围。在制造这样的灌封体的过程中，首先使待灌封的绕组区域的导线形成预先给定的形状，以便将它们布置在随后的灌封体内。导线彼此相邻并且在表面区域没有进一步的支持。例如，用双组分灌封料对绕组区域的如此形成的导线(其还被称为绕组)进行灌封，以实现更好的热传递。为此，在不同的过程步骤中对仍未灌封的中间产品进一步进行完备和准备。灌封过程的步骤是在输入热量的情况下进行的，并且包括预热、灌封和固化作为过程步骤。对中间产品的处理、及热量输入会导致各个导线从预成形的绕组区域竖立。这些导线无法再移动到它们的初始位置，因此绕组的形状会发生变化并且已竖立的导线可能会从灌封体中伸出。为了避免这种影响，在常规的线圈组件中使用束线带来固定导线，其中绕组区域例如需要十一或十二个束线带。将束线带手动安装、拉紧、剪下多余部分并且随后将束线带锁定部推压在导线与铁芯之间。束线带与导线一起被灌封。此外，在常规的线圈组件中可以使用圆线或扁平线的捆绑方法来固定绕组区域。

在各种文献中示出了固定绕组的方法。DE 26 42 291 A1涉及一种内转子-电动马达的制造方法，在该制造方法中，绕组头拱顶设有内侧的笼架和外侧的悬挂的支撑夹。绕组头设有外侧的笼架和内侧的悬挂的支撑夹。GB 1362141示出了对定子结构组件的绕组的固定。WO 2018/043364 A1示出了绝缘件，该绝缘件设置在定子芯上并且布置在绕组上。

实用新型内容

所提出的目的是提供一种替代性的线圈组件。

该目的通过根据本实用新型的用于电动马达的线圈组件来实现。该线圈组件包括灌封体，该灌封体包括固定笼架，固定笼架的背侧是开放的并且固定笼架具有内侧和外侧，在该内侧与该外侧之间限定有环绕的容纳区域。灌封体包括绕组区域，绕组区域布置在线圈组件的端侧，并且固定笼架被放置到绕组区域的端侧上，使得绕组区域布置在容纳区域中。固定笼架和绕组区域埋入灌封材料中。

在该线圈组件中，固定笼架使绕组区域保持其形状并且在制造过程中进行处理期间对其进行保护，并且防止绕组区域的导线在处理和灌封过程中以及由于制造时的温度输入而竖立。在线圈组件制成的情况下，绕组区域的导线的灌封方式为使其在外侧、内侧还有端侧均不突出于灌封体的表面或裸露在外。在该线圈组件中，可以完全或在很大程度上省去束线带。最多可能在灌封体的连接区域中仍需要两个束线带。绕组区域在端侧以及内外侧完全被灌封材料覆盖，从而不会使导线的绝缘层和导热层中断，并且可以在被设计为定子线圈组件的线圈组件的运行过程中排除由这种中断产生的故障风险。

绕组区域包括端侧的导线区段或绕组的导线，这些导线在固定笼架的容纳区域内延伸。绕组区域有利地具有环形形状，其中在实施方式中，绕组区域内的导线或导线区段可以具有其他形状并且例如可具有回环或扭曲区域。在实施例中，绕组区域包括集中式或分布式绕组的端侧的被灌封的导线区段。

固定笼架具有开放的背侧，以便将其放置到绕组区域上。外侧和内侧为绕组区域的导线限定环绕的容纳区域，这些导线在内侧与外侧之间延伸。在灌封之前，固定笼架被放置到绕组区域上。在制造过程中，固定笼架用于保护和固定绕组区域的导线。

内侧和外侧均有穿孔，因此灌封材料可以进入容纳区域以及嵌入绕组区域和固定笼架中。固定笼架可以由细长的连接件结构形成，其足够稳定但是还在很大程度上是开放的，从而不阻碍灌封过程。

灌封体构成线圈组件的端侧区域，该端侧区域保护绕组区域的导线。灌封体包括灌封材料，绕组区域连同已放置的固定笼架埋入灌封材料中。灌封材料包围且穿过固定笼架和绕组区域，使得尤其容纳区域被灌封。在实施方式中，固定笼架没有完全被灌封材料包围，而是灌封体的表面区域还可以包括固定笼架的没有被灌封材料覆盖的外露区域。在一些实施方式中，灌封好的绕组区域中的导线在必要时从灌封体的背侧突出。没有导线从灌封体的内侧、外侧以及端侧突出或没有导线在该处构成表面区域。根据所灌封的部件来选择适合的灌封材料。例如，可以考虑双组分灌封料。

在实施方式中，容纳区域被设计为环形。容纳区域由圆环形的内侧和圆环形的围绕内侧延伸的外侧限定。内侧和外侧充当内固定环和外固定环。这样的实施方式可以像双冠一样被放置在绕组区域上并且充当固定导线的保护环。在实施方式中，固定笼架为背侧开放的中空环形，其截面例如大体上呈矩形。

在实施方式中，灌封体具有被固定笼架的内侧包围的空腔。在定子线圈组件的情况下，空腔构成转子腔，转子布置在该转子腔中并且在其中转动。于是，灌封体有利地具有中空柱状的基本形状。

在实施方式中，固定笼架被设计成使得绕组区域的导线被保持在容纳区域内。在制造过程中，固定笼架防止导线由于处理或由于灌封时的温度输入而竖立，因此导线不会从灌封体的内侧、外侧或端侧突出。在灌封过程中，将绕组区域和固定笼架放置在灌封模具中，使得固定笼架在灌封过程中将导线与灌封模具的内壁间隔开并且因此还使导线不会形成灌封体的表面区域。

与常规制造相比，具有固定笼架的线圈组件将制造所需的时间减少了约250秒、减少到约50秒。在常规制造中完全可能达到20％的废品率被降低到2％至3％。常规的灌封过程可以通过提供固定笼架来适配；不需要额外的制造工具，尤其对于实际的灌封过程而言也是如此。

有利地，固定笼架被设计为一件式的，因此其可以以简单的方式来制造，例如以注塑方法用塑料制造而成。尚未装配的固定笼架能够有利地弹性变形，因此其可以在灌封之前卡到绕组区域上。在将具有已放置的固定笼架的中间产品插入灌封模具的情况下，当固定笼架的外部区域支撑在灌封模具上时，固定笼架可以弹性变形，从而使得在灌封体制成的情况下，此前得到支撑的区域现在作为固定笼架的外露区域与包围这些外露区域的灌封材料的外表面齐平。

在实施方式中，固定笼架的内侧和外侧由从固定笼架的端侧顶部区域延伸至背侧的侧面连接件限定。这些连接件将布置在容纳区域中的导线固定在位，并且可以实现在灌封过程中使灌封材料穿过容纳区域。

在实施方式中，固定笼架具有环绕的位于内侧的顶部边缘连接件和环绕的位于外侧的顶部边缘连接件。在这些顶部边缘连接件(其有利地具有环形形状并且尤其同心地布置)之间延伸有中间连接件，以使顶部边缘连接件相连接。在实施方式中，侧面连接件从顶部边缘连接件延伸至背侧。细长的杆状连接件可以例如具有圆形、椭圆形或(矩形)多边形的截面。它们可以呈直线或(尤其是中间连接件)弯曲地或以一定角度延伸。这些连接件构成轻巧纤细、但仍稳定的固定笼架，该固定笼架在灌封的过程中不阻碍灌封材料的流动。此外，在制造过程中，利用销形及环形的连接件在绕组区域的绕组线与灌封模具之间产生了期望的间距。

在实施方式中，中间连接件径向地延伸，和/或侧面连接件相对于中间连接件成直角或几乎成直角延伸。侧面连接件能够有利地轴向延伸。

在实施方式中，在相反的端侧布置有两个灌封体，在这些灌封体中各自灌封有绕组区域和固定笼架。绕组区域布置在线圈组件的相反的端侧区域中。这两个灌封体可以一件式地设计，其中通过中心的灌封区域将它们连接起来，它们共同构成一个整体。这样的线圈组件可以被设计为定子线圈组件，其可以与转子一起形成电动马达。该定子线圈组件例如可以用于车辆的增压器组件。增压器组件可以是排气涡轮增压器或燃料电池组件的增压器。在实施方式中，灌封体中的一个灌封体朝向涡轮机，而另一个灌封体朝向压缩机。存在仅被电力驱动并且不具有涡轮机的替代性实施方式。

附图说明

以下结合附图来对几个实施例进行详细阐述。在附图中：

图1示出线圈组件的实施例，

图2示出线圈组件的第一端侧俯视图，

图3示出线圈组件的第二端侧俯视图，

图4示出固定笼架的第一实施例的三维视图，

图5示出固定笼架的第二实施例的三维视图，

图6示出中间产品的实施例的三维视图，

图7示出灌封件的实施例的三维视图，以及

图8示出固定笼架的位置的三维图示。

具体实施方式

在附图中，相同的或功能上起相同作用的部件设有相同的附图标记。

图1示出用于电动马达的线圈组件的实施例，该线圈组件被设计为定子线圈组件。

线圈组件1包括中心区域3和端侧的灌封体5，该中心区域包括叠片铁心；该灌封体位于中心区域3的相反端侧。在灌封体5中，带导线的绕组区域7(其在图1中不可见)埋入灌封材料9中。线圈组件1具有中空柱状的基本形状。灌封体5的外侧面与中心区域3的外侧齐平地延伸或相对于后者带有凸肩延伸。藉由径向向外突出的、具有截面为矩形的接触部13(其在图1中不可见)的连接区域11使线圈组件1是可接触的。接触部13在侧向由灌封材料9包围。连接区域11是灌封体5的一体式组成部分。

这样的线圈组件1用作车辆驱动装置的增压器组件中的电动马达定子。在线圈组件1的内部形成有空腔15，其用作转子的容纳区域。这样的具有定子和转子的电动马达可以电力辅助涡轮驱动的压缩机。在这种情况下，转子被轴围绕，在轴的相反端侧布置有压缩机叶轮和涡轮机叶轮。灌封体5朝向压缩机叶轮；另外的灌封体5朝向涡轮机叶轮。替代性地，压缩机仅由具有线圈组件1的电动马达电驱动。没有设置涡轮机。

在灌封体5中，带绕组线的绕组区域7以及被放置到绕组区域7的端侧上的固定笼架17埋入灌封材料9中。固定笼架17防止绕组区域7的绕组线在处理和灌封的过程中竖立，从而使其不会从灌封体5中突出并且完全埋入灌封材料9中。灌封材料9包围绕组区域7的导线及固定笼架17并且穿过它们，使得最多固定笼架17的形成灌封体5的表面的区域19裸露在外。灌封体5的其他表面区域由灌封材料9形成。

在图1中，灌封体5的表面例如包括固定笼架7的外露区域19。区域19呈环形以朝向中心区域3突出的细长的连接件环绕灌封体的外侧面。灌封体5的表面是平坦的，并且灌封体的构型在制造过程中由灌封模具预先给定。在灌封过程中，固定笼架7的外露区域19贴靠灌封模具的内侧。在替代性实施方式中，固定笼架17完全被灌封材料9包围。

图2示出图1的线圈组件的端侧俯视图。所展示的端侧(图1上方)朝向增压器的压缩机。压缩机侧的灌封体5具有中空柱状的基本形状，该基本形状的内部具有阶梯部21，等距的纵向槽口23伸入到该阶梯部中。连接区域11径向向外突出。在此灌封体5中，固定笼架7在端侧完全被灌封材料9覆盖。

图3示出图1的线圈组件的端侧俯视图。所展示的端侧(图1下方)朝向涡轮机。涡轮机侧的灌封体5具有中空柱状的基本形状，该基本形状的内部具有阶梯部21，等距的纵向槽口23伸入到该阶梯部中。在此灌封体5中，固定笼架17的外露区域19构成灌封体5的端侧表面。固定笼架7的环形的外露区域19构成灌封体5的端侧外棱边。顶侧的外露区域19是径向连接件并且其构成灌封体5的表面区域。

这些端侧的灌封体5可以一体式地形成或灌封为单个部件，其中在灌封体5之间有起连接作用的灌封区域在中心区域3中延伸。

图4示出固定笼架17的第一实施例。固定笼架17具有开放的背侧25、与背侧相反的顶侧27以及内侧29和外侧31。在内侧29与外侧31之间限定了用于待灌封的绕组区域7的绕组线的环绕的容纳区域33。固定笼架17的顶侧27、内侧29和外侧31被穿孔并且在此实施例中由作为顶部边缘连接件35的同心布置的两个环形成，这些顶部边缘连接件通过限定顶侧27的径向的中间连接件37连接在一起。垂直于径向的中间连接件37，从环突出至背侧25的侧面连接件39限定内侧29和外侧31并且因此限定位于其间的容纳区域33。

例如，连接件35、37、39可以具有圆形、椭圆形或多边形的截面。其他截面同样是可以的。出于稳定原因考虑，顶部边缘连接件35的外环具有扁平的加宽截面。在灌封好的固定笼架17中，容纳区域33包围作为位于灌封体5的内部的空腔15的转子区域。

具有笔直的中间连接件37的上述固定笼架17有利地布置在压缩机侧。

图5示出固定笼架17的第二实施例。固定笼架17具有开放的背侧25、与背侧相反的顶侧27以及内侧29和外侧31。在内侧29与外侧31之间限定了用于待灌封的绕组区域7的绕组线的环绕的容纳区域33。此实施例与上述实施例的不同之处尤其在于使环形的顶部边缘连接件35相连接的中间连接件37的形状。中间连接件37径向地在这些环之间延伸并且具有沿轴向方向弯曲的走向，使得内环与外环在轴向上偏置。内环在端侧突出于外环。上述固定笼架17有利地用于涡轮机侧，其中如图3所示，外环和中间连接件37的内区段均作为外露区域19形成灌封体表面的一部分。

图6示出线圈组件1的中间产品的三维局部，其中尚未形成线圈组件的灌封体5。

固定笼架17已经被放置到涡轮机侧的绕组区域7上，因此绕组区域7的绕组线在固定笼架17的容纳区域33内延伸。固定笼架17的连接件35、37、39防止绕组线在随后的处理和灌封期间向内外以及朝向固定笼架17的顶侧27处的端侧竖立。所示出的局部在灌封完成之后构成涡轮机侧的灌封体5，在该灌封体上未设置连接区域11。在固定体的内部已经放入了用于随后进行的灌封过程的模制工具41。

图7示出中间产品的三维局部，其中具有模制工具41和灌封模具部件43，中间产品被置入到该灌封模具部件中，使得压缩机侧的绕组区域7位于上方。在压缩机侧的绕组区域7处设有接触部13，这些接触部被灌封到随后的连接区域11中。

线圈组件1的制造包括将固定笼架17放置到绕组区域7上。将固定笼架17放置到压缩机侧的绕组区域7上，并且将另外的固定笼架17放置到涡轮机侧的绕组区域7上。绕组区域7在固定笼架17的容纳区域33内延伸。固定笼架17可以如结合图4和图5示例性地描述的那样有所不同。

在灌封过程中，将具有中心区域3、绕组区域7和放置在端侧的固定笼架17的中间产品定位在灌封模具中。在此实施例中，灌封模具是多件式的并且包括带有开口的罩件作为图7所示的灌封模具部件43，以便于中间产品的置入。在置入之后，用另外的灌封模具部件来封闭该开口。设有另外的灌封模具部件来形成具有连接区域11的压缩机侧的灌封体5。中空的转子区域由模制工具41形成，模制工具被放置到压缩机侧的固定笼架17上并且伸入中间产品中。

在灌封模具完备之后，将由此产生的灌封件在炉中加热，以对其进行干燥和预热。随后，在灌封步骤中，对双组分灌封混合物进行计量并且将其放入灌封模具中，以便形成灌封体5并且将绕组区域7和固定笼架17埋入灌封材料9。随后，使灌封件在加热过程中固化、冷却并且随后将灌封好的定子线圈组件从灌封模具中取出。

图8以三维图示示例性地展示了固定笼架17的布置方式以及其所嵌入的灌封体5的外棱边。在此实施例中，中间连接件37在上部的固定笼架17的顶侧27不仅径向地延伸，而且还具有切向分量，使得在环形的顶部边缘连接件35之间得到了星状结构。

这一图示展示了固定笼架17的位置和功能。其背侧25朝向彼此的固定笼架17将具有绕组线的绕组区域7以其预先给定的形状保持在容纳区域33中并且在后续的制造步骤期间对其进行保护。由于导线的移动可能性受到连接件35、37、39的限制，因此在灌封过程中防止了由于与制造相关的处理和温度输入使导线竖立。

具有连接件35、37、39的固定笼架17的形状使得在绕组区域7的绕组线与灌封模具之间产生了期望的间距，从而使绕组区域7埋入灌封材料9中并且导线既不会突出至灌封体5的表面、也不会突出超过该表面。在实施例中，固定笼架17的形状可以实现形成涡轮机侧的密封平面并且防止在压缩机侧有导线冒出。

环形的顶部边缘连接件35与沿轴向方向突出的侧面连接件39一起限定用于将绕组区域7固定在容纳区域33中的环形的内侧29和环形的外侧31。

固定笼架17具有弹性，使得其在中间产品插入灌封模具的过程中或者在插入模制工具41的过程中产生变形并且可以被装配到灌封模具中。尤其侧面连接件39具有弹性，使得其能够相对于环产生变形。这还使得将固定笼架17放置到绕组区域7上变得更加容易并且还将固定笼架17夹到绕组区域7上。中间连接件37保持两个环相对于彼此的位置(无论它们在轴向上偏置还是位于同一个平面上)，并且可以实现补偿不同的导线卷绕高度。

固定笼架17的内环限定用于接合到中间产品中的模制工具41的组件的位置。外环支撑在灌封模具的内壁上。外环防止各个导线尤其在压缩机侧的连接区域中产生竖立。涡轮机侧的固定笼架17的下方的外环的弯曲形状可以在灌封料中实现闭合的密封平面。

总体上，具有连接件35、37、39的固定笼架17使得导线与灌封表面相距预先给定的间距并且防止导线贴靠灌封模具壁。

对作为侧面连接件39的销的长度要求允许补偿不同的导线卷绕直径并且辅助向灌封模具中的插入。涡轮机侧不再需要束线带。在压缩机侧的情况下，在实施例中、在连接区域处仅设置两根束线带，这些束线带固定较大的周向长度。

线圈组件的实施例还可以用于无涡轮机、但具有压缩机的增压器组件，该压缩机仅被电力驱动。上述描述中使用的表述“涡轮机侧”或“朝向涡轮机”于是对应于“压缩机的相反侧”或“背离压缩机”。

在上文中以及在权利要求书中给出的以及可从附图中得到的特征不仅可以单独地、而且可以在各种组合中有利地实现。本实用新型不局限于所描述的实施例，而是可以在本领域技术人员的能力范围内以各种方式来改变。

附图标记清单

1 线圈组件；

3 中心区域；

5 灌封体；

7 绕组区域；

9 灌封材料；

11 连接区域；

13 接触部；

15 空腔；

17 固定笼架；

19 外露区域；

21 阶梯部；

23 纵向槽口；

25 背侧；

27 顶侧；

29 内侧；

31 外侧；

33 容纳区域；

35 顶部边缘连接件；

37 中间连接件；

39 侧面连接件；

41 模制工具；

43 灌封模具部件。

Claims (18)

1.一种用于电动马达的线圈组件(1)，所述线圈组件具有灌封体(5)，其特征在于，所述灌封体包括：

-固定笼架(17)，所述固定笼架的背侧(25)是开放的并且所述固定笼架具有内侧(29)和外侧(31)，在所述内侧与所述外侧之间限定有环绕的容纳区域(33)；

-绕组区域(7)，所述绕组区域布置在所述线圈组件(1)的端侧区域中，并且所述固定笼架(17)被放置到所述绕组区域的端侧上，使得所述绕组区域(7)布置在所述容纳区域(33)中；以及

-灌封材料(9)，所述固定笼架(17)和所述绕组区域(7)埋入所述灌封材料中。

2.根据权利要求1所述的线圈组件(1)，其特征在于，形成所述灌封体(5)的表面区域的区域是所述固定笼架(17)的外露区域(19)。

3.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述容纳区域(33)呈环形。

4.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述灌封体(5)具有空腔(15)，所述固定笼架(17)的内侧(29)围绕所述空腔延伸。

5.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述灌封体(5)是具有柱状外侧面的中空体。

6.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)被设计成使得所述绕组区域(7)的导线被保持在所述容纳区域(33)内。

7.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)被弹性变形成使其夹在所述绕组区域(7)上。

8.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)是一件式的。

9.根据权利要求1所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述内侧(29)和所述外侧(31)分别由多个侧面连接件(39)限定，所述侧面连接件从所述固定笼架(17)的端侧顶部区域延伸至所述背侧(25)。

10.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)具有环绕的位于内侧的顶部边缘连接件和环绕的位于外侧的顶部边缘连接件，并且在所述顶部边缘连接件之间延伸有中间连接件(37)。

11.根据权利要求9所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)具有环绕的位于内侧的顶部边缘连接件和环绕的位于外侧的顶部边缘连接件，并且在所述顶部边缘连接件之间延伸有中间连接件(37)。

12.根据权利要求11所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述侧面连接件(39)从所述顶部边缘连接件延伸至所述背侧(25)。

13.根据权利要求10所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述中间连接件(37)径向地延伸。

14.根据权利要求11或12所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述侧面连接件(39)相对于所述中间连接件(37)成直角或几乎成直角延伸。

15.根据权利要求11或12所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述中间连接件(37)径向地延伸，并且所述侧面连接件(39)相对于所述中间连接件(37)成直角或几乎成直角延伸。

16.根据权利要求2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)是弹性变形的，从而使得所述固定笼架(17)的外露区域(19)与包围所述外露区域(19)的灌封材料(9)的表面齐平。

17.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述固定笼架(17)是第一固定笼架，所述绕组区域(7)是第一绕组区域并且所述灌封体(5)是第一灌封体，并且设置带有第二固定笼架和第二绕组区域的第二灌封体，并且所述第一绕组区域和所述第二绕组区域布置在所述线圈组件(1)的相反的端侧区域中。

18.根据权利要求1或2所述的线圈组件(1)，其特征在于，所述线圈组件是定子线圈组件。