CN109983661B - 用于电动马达的定子的母线单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于电动马达的定子的母线单元，该母线单元可以包括：母线保持器，该母线保持器的至少一部分由电绝缘材料制成，并且该母线保持器被配置为设置在定子的轴向侧，所述母线保持器具有定子表面，所述定子表面旨在当所述母线保持器根据期望设置在所述定子的轴向侧时面对所述定子的所述轴向侧；以及至少一条母线，所述至少一条母线被安装在所述母线保持器上。所述至少一条母线可以包括：电源连接端子构件，该电源连接端子构件被配置为电连接到电源；以及至少一个线圈连接端子构件，该至少一个线圈连接端子构件被配置为电连接到所述定子的线圈并且突出超过所述母线保持器的所述定子表面。

Description

用于电动马达的定子的母线单元
技术领域
各种实施方式总体上涉及用于电动马达的定子的母线单元和包括母线单元的电动马达。
背景技术
电动马达已成为诸如车辆内这样的移动环境中采用的各种驱动***中的基本部件。经受永久优化的这种驱动***的关键参数是其体积。尤其通过母线单元的详细配置来确定电动马达的体积，母线单元用于将电动马达的定子的线圈电连接到电源和/ 或控制器。
鉴于以上，本发明的目的是提供具有紧凑结构的用于电动马达的定子的母线单元。
发明内容
根据各种实施方式，提供了一种用于电动马达的定子的母线单元。所述母线单元可以包括：母线保持器，该母线保持器的至少一部分由电绝缘材料制成，并且该母线保持器被配置为设置在所述定子的轴向侧，所述母线保持器具有定子表面，所述定子表面旨在当所述母线保持器根据期望设置在所述定子的轴向侧时面对所述定子的所述轴向侧；以及至少一条母线，所述至少一条母线被安装在所述母线保持器上。所述至少一条母线可以包括：电源连接端子构件，所述电源连接端子构件被配置为电连接到电源；以及至少一个线圈连接端子构件，所述至少一个线圈连接端子构件被配置为电连接到所述定子的线圈并且突出超过所述母线保持器的所述定子表面。
附图说明
在附图中，类似的附图标记在不同的视图中通常指的是相同的部件。附图不一定按比例，而是通常将重点放在例示本发明的原理上。在下面的描述中，参照附图来描述本发明的各种实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的第一实施方式的母线单元的立体图。
图2示出了图1中示出的母线单元的多条母线的立体图。
图3示出了定子的立体图。
图4示出了安装在图3中示出的定子的轴向端侧的图1的母线单元的立体图。
图5示出了根据本发明的第二实施方式的母线单元的立体图。
图6示出了图5中示出的母线单元的多条母线的立体图。
图7示出了安装在图3中示出的定子的轴向端侧的图5的母线单元的立体图。
具体实施方式
参照附图进行下面的详细描述，附图通过例示的方式示出了可以实践本发明的具体细节和实施方式。
本文中使用词语“示例性”来意指“用作示例、实例或例示”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式或设计不一定被解释为比其他实施方式或设计优选或有利。
图1示出了用于电动马达的定子的母线单元100。母线单元100可以包括母线保持器102和安装在母线保持器102上的多条母线104、106、108。母线104、106、108 可以由诸如金属(例如，铜)这样的导电材料制成。母线保持器102可以至少部分或全部由电绝缘材料制成。母线保持器102的绝缘材料的导电率可小于10-8S/m。借助于这种电绝缘材料，可以有效地避免母线104、106、108之间短路。
母线保持器102可以通过注射成型形成，并且可以被模制在母线104、106、108 的一部分上。以这种方式，可以提供母线保持器102与母线104、106、108之间的紧密且高度确定的物理连接。
母线保持器102可以被配置为设置在图3和图4中示出的定子110的轴向侧。在图3中，单单示出了定子110，即，没有示出母线单元100，而在图4中，描绘了其上安装有母线单元100的定子110。
母线保持器102可以具有定子表面112，当母线单元100如预期地设置在定子110的轴向侧114时，定子表面112旨在面对定子110的轴向侧114。在图1和图4中，母线保持器102的定子表面112是其下表面，并且在这些图中是不可见的。
在图1示出的示例性实施方式中，母线保持器102具有以中心轴线A为中心并在圆周方向C上连续延伸的大体环形形状。
如图3中所示，定子110也可以设置有以相应的中心轴线A'为中心并在圆周方向C’上连续延伸的环形形状。当安装在定子110的轴向端侧114时，母线保持器102 的中心轴线A可以基本上平行于定子110的中心轴线A'。
定子110可以包括定子芯116，定子芯116包括多个定子芯扇段118，相应的线圈120围绕这些定子芯扇段118缠绕。在图3和图4中，仅示意性示出了线圈120。定子芯扇段118在定子110的圆周方向C'上连续布置。定子芯扇段118可以至少部分地由诸如铁磁钢这样的铁磁材料制成。
定子110可以固定地安装在电动马达的壳体内部，并且可以被配置为借助于线圈120产生时变磁场。磁化转子(图中未示出)可以被安装在定子110的中心开口122 中，并且可以被配置为通过与线圈120所产生的时变磁场相互作用而旋转。
母线单元100被配置为借助于母线104、106、108电接触定子110的线圈120。在图2中示出了母线104、106、108的详细配置。在该图中，省略了母线保持器102。
如图2中所示，母线104、106、108中的每条可以包括：电源连接端子构件104a、106a、108a，电源连接端子构件104a、106a、108a被配置为电连接到电源；以及至少一个线圈连接端子构件，所述至少一个线圈连接端子构件被配置为电连接到定子 110的线圈120并且突出超过母线保持器102的定子表面112。在图中示出的示例性实施方式中，每条母线104、106、108都包括两个线圈连接端子构件104b-1、104b-2、 106b-1、106b-2、108b-1、108b-2。然而，线圈连接端子构件的数量不限于两个，而是可以根据定子110的线圈120的详细配置而变化。
线圈120可以被分组为多个相组，所述多个相组分别包括彼此串联电连接的多个线圈120。在图中示出的示例性实施方式中，线圈120可以被分组为三个相组U、V、 W。各相组U、V、W的线圈120可以由围绕定子芯116的相应定子芯扇段118缠绕的绕组线形成，并且可以借助与相应线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、 106b-2、108b-1、108b-2连接的绕组线的端部部分124连接到电源。
如以上提到的，线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2朝向定子110突出超过母线保持器102的定子表面112，即，处于图4中示出的安装状态。以这种方式，母线单元100基本上没有增加定子110的轴向延伸。因此，可以提供具有小轴向延伸的配备有根据本发明的母线单元的定子。以这种方式，也可以提供具有小轴向延伸的配备有这种定子的电动马达。
如图中指示的，绕组线的端部部分124可以基本上仅在定子110的径向方向R' 上延伸，并且可以以与相应线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2的角位置对应的角间隔在定子110的圆周方向C’上连续地布置。
如图3和图4中指示的，芯扇形段118可以分别包括位于定子110的径向外侧的用于绕组线端部部分124的定位装置126。定位装置126可以由电绝缘材料制成，以避免不同相的绕组线之间短路，并且在其轴向端可以包括凹槽128，凹槽128被配置为在其中接纳绕组线端部部分124。借助于定位装置126，绕组线端部部分124可以设置在定子110的圆周方向C'上的限定位置处。以这种方式，可以建立绕组线端部部分124与相应的线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2 之间的明确的电连接。
至少一个或甚至所有线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2可以包括或者可以被配置为压接构件105b-1、105b-2、107b-1、107-2、109b-1、109b-2，压接构件105b-1、105b-2、107b-1、107-2、109b-1、109b-2被配置为围绕绕组线端部部分124压接。以这种方式，绕组线端部部分124可以简单地通过使相应的线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1和108b-2机械变形而电连接到母线104、106、108，这意味着，将其连接到线圈连接端子构件104b-1、104b-2、 106b-1、106b-2、108b-1、108b-2不需要附加的连接装置。以这种方式，可以提供简单的整体设置。
压接构件105b-1、105b-2、107b-1、107-2、109b-1、109b-2可以具有在突出方向上(即，在母线单元100的轴向方向A上)的前端处敞口的大体U形或V形的形式。借助于这种配置，在它们围绕绕组线端部部分124压接之前处于其初始未变形状态下的压接构件105b-1、105b-2、107b-1、107-2、109b-1、109b-2可以相对于相应的绕组线端部部分124设置，以部分地围绕这些绕组线端部部分124。随后，可以用设置在母线单元100上方(即，母线单元100的与上面安装有母线单元100的定子110的轴向端侧114相对的一侧)的压接工具围绕相应的绕组线端部部分124压接这些压接构件。以这种方式，可以通过采用例如压接机器人的自动化处理来执行压接，压接机器人可以不受限制地接近压接构件105b-1、105b-2、107b-1、107-2、109b-1、109b-2。
如图中所示，电源连接端子构件104a、106a、108a也可以突出超过母线保持器 102的定子表面112。以这种方式，电源连接端子构件104a、106a、108a基本上没有增加定子110的轴向延伸。因此，可以提供具有小轴向延伸的配备有母线单元的定子。以这种方式，也可以提供具有小轴向延伸的配置有该定子的电动马达。
如图1和图2中指示的，每条母线104、106、108还可以包括沿着母线保持器 102延伸并且将线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2 连接到相应电源连接端子构件104a、106a、108a的底座部分104c、106c、108c。相应母线104、106、108的底座部分104c、106c、108c可以具有与母线保持器102的环形形状的部分对应的环形扇段形状。以这种方式，相应母线104、106、108的底座部分104c、106c、108c可以被完全嵌入相应的母线保持器102中，因此可以与母线单元100的外部电隔离。因此，可以以这种方式提供具有紧凑结构的母线单元100，因为不需要用于底座部分104c、106c、108c的附加隔离装置。
如图2中指示的，母线104、106、108可以在母线单元110的轴向方向A上以重叠配置设置，如图2中指示的。母线104、106、108的重叠部分可以例如通过中间层彼此电隔离，该中间层可以是母线保持器102的一部分。在修改的实施方式中，母线保持器102可包括在母线单元的轴向方向A上层叠并且分别承载至少一条母线的多个母线保持器层。
电源连接端子构件104a、106a、108a可以设置有阶梯状构造，该阶梯状构造分别包括：第一部分104a-1、106a-1、108a-1，第一部分104a-1、106a-1、108a-1基本上在母线保持器102的径向方向R上从相应底座部分104c、106c、108c延伸；第二部分104a-2、106a-2、108a-2，第二部分104a-2、106a-2、108a-2连接到相应的第一部分104a-1、106a-1、108a-1并且在母线保持器102的轴向方向A上延伸；以及第三部分104a-3、106a-3、108a-3，第三部分104a-3、106a-3、108a-3连接到第二部分104a-2、 106a-2、108a-2并且在母线保持器102的径向方向R上延伸。
如图2中所示，第一部分104a-1、106a-1、108a-1可以具有比线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2大的径向延伸。以这种方式，电源连接端子构件104a、106a、108a的第二部分104a-2、106a-2、108a-2和第三部分104a-3、106a-3、108a-3可以布置在定子110的径向外侧，如图4中所示。
借助于这种配置，定子芯116的面对电源连接端子构件104a、106a、108a的第二部分104a-2、106a-2、108a-2的外周表面可以用作止动件，当在径向向内方向上向电源连接端子构件104a、106a、108a施加力时，例如，在将电源连接端子构件104a、 106a、108a联接到电源期间，该止动件限制电源连接端子构件104a、106a、108a在径向向内方向上的移位。以这种方式，施加到母线单元100的其他部分上特别是施加到围绕相应绕组线端部部分124压接的线圈连接端子构件104b-1、104b-2、106b-1、 106b-2、108b-1、108b-2上的机械应力可以减小，由此抑制相应线圈连接端子构件 104b-1、104b-2、106b-1、106b-2、108b-1、108b-2与相应绕组线端部部分124之间的电接触劣化。
母线单元110还可以包括突出超过母线保持器102的定子表面112的多个定位构件130，借助于这些定位构件130，可以将母线保持器102设置在定子110的轴向端侧114，使得母线保持器102的定子表面112与定子110的轴向端侧114间隔开。
如图1中所示，定位构件130可以分别包括从母线保持器102径向向外延伸的第一定位构件部分130a以及在母线保持器102的轴向方向A上从第一定位构件部分 130a的端部延伸的第二定位构件部分130b。如图4中指示的，第二定位构件部分130b 的轴向端部132可以设置在定子110的轴向端侧114的外径向部分134上。如图4中所示，外径向部分134可以设置在用于绕组线端部部分124的定位装置126的径向外侧。以这种方式，定位装置126还可以用作用于将定位构件130定位在定子110的径向方向上的定位装置。
如图4中进一步示出的，电源连接端子构件104a、106a、108a的第二部分104a-2、106a-2、108a-2和第三部分104a-3、106a-3、108a-3可以设置在定位构件130的径向外侧。以这种方式，可以执行电源连接端子构件104a、106a、108a与电源的联接，而不会受到定位构件130的阻碍。
电源连接端子构件104a、106a、108a可以直接连接到电源，或者借助于在中间连接的电子控制电路间接连接到电源，该电子控制电路被配置为控制供应到个体线圈 120的电压和/或电流，以产生使转子旋转所需的时变磁场。
如以上讨论的，可以在图中未示出的电动马达中采用母线单元100。电动马达可以被配置为液压泵，该液压泵被配置为输送诸如冷却剂(例如，冷却水)或润滑油这样的车辆中的服务液体。
下面，将参照图5至图7来描述本发明的第二实施方式。在图5至图7中，用数字增加了100的相同附图标记表示与图1至图4中的元件对应的元件。将只描述第二实施方式的与上述第一实施方式的不同之处。
图5示出了根据第二实施方式的母线单元200的立体图。在图6中，仅示出了母线单元200的母线204、206、208，即在图6中省略了图5中示出的母线保持器202。图7示出了安装在图3中示出的定子的轴向侧的根据第二实施方式的母线单元200。
如图5至图7中所示，根据第二实施方式的母线单元200与根据第一实施方式的母线单元100的不同之处仅在于相应母线204、206、208的电源连接端子构件204a、 206a、208a的配置这方面。更具体地，与图1至图4中示出的第一实施方式不同，电源连接端子构件204a、206a、208a没有被配置为阶梯式构件，但是它们分别包括在母线保持器202的径向方向上延伸的单个笔直部分。
借助于这种配置，在母线保持器202的径向方向上施加到电源连接端子构件204a、206a、208a上的力不会引起电源连接端子构件204a、206a、208a在径向方向上挠曲。这意味着，与第一实施方式相比，施加到电源或诸如互连在母线单元和电源之间的控制单元这样的电子电路的连接端子上的力增大。
因此，根据本发明，通过电源连接端子构件的设计，可以准确地调节在将母线单元连接到电源或电子电路期间发生的机械力。
下面，将描述本公开的各种实施方式。
示例1是一种用于电动马达的定子的母线单元。母线单元可以包括：母线保持器，该母线保持器的至少一部分由电绝缘材料制成，并且该母线保持器被配置为设置在定子的轴向侧，母线保持器具有定子表面，该定子表面旨在当母线保持器根据期望设置在定子的轴向侧时面对定子的轴向侧；以及至少一条母线，该至少一条母线被安装在母线保持器上。该至少一条母线可以包括：电源连接端子构件，该电源连接端子构件被配置为电连接到电源；以及至少一个线圈连接端子构件，该至少一个线圈连接端子构件被配置为电连接到定子的线圈并且突出超过母线保持器的定子表面。
在示例2中，示例1的主题可以可选地还包括：该至少一个线圈连接端子构件包括被配置为围绕线圈线的端部部分压接的压接构件。
在示例3中，示例2的主题可以可选地还包括：压接构件具有在至少一个线圈连接端子构件的突出方向上的前端处敞口的基本U形或V形的形式。
在示例4中，示例1至3中任一项的主题可以可选地还包括：电源连接端子构件突出超过母线保持器的定子表面。
在示例5中，示例1至4中任一项的主题可以可选地还包括：该至少一条母线包括沿着母线保持器延伸并且将至少一个线圈连接端子构件连接到电源连接端子构件的底座部分。
在示例6中，示例1至5中任一项的主题可以可选地还包括：母线保持器具有大体环形形状或环形扇段形状。
在示例7中，示例1至6中任一项的主题可以可选地还包括多条母线。
在示例8中，示例6和7的主题可以可选地还包括：母线保持器包括在母线保持器的轴向方向上层叠的多个保持器层。在每个保持器层上可以安装至少一条母线。
在示例9中，示例6至8中任一项的主题可以可选地还包括：电源连接端子构件包括阶梯式部分，该阶梯式部分包括基本上在母线保持器的径向方向上延伸的第一部分、连接到第一部分并且在母线保持器的轴向方向上延伸的第二部分以及连接到第二部分并且在母线保持器的径向方向上延伸的第三部分。第二部分和第三部分可以被配置为在定子的径向方向上布置在定子的外部。
在示例10中，示例6至8中任一项的主题可以可选地还包括：电源连接端子构件包括在母线保持器的径向方向上延伸的单个笔直部分。
在示例11中，示例1至10中任一项的主题可以可选地还包括突出超过母线保持器的定子表面的至少一个定位构件。母线保持器可以被配置为借助于该至少一个定位构件设置在定子的轴向侧。
在示例12中，示例6和11的主题可以可选地还包括：至少一个定位构件包括从母线保持器径向向外延伸的第一定位构件部分和在母线保持器的轴向方向上从第一定位构件部分的端部延伸的第二定位构件部分。第二定位构件部分的轴向端部旨在设置在环形定子的轴向侧的径向外部上。
在示例13中，示例9和示例11或12中任一项的主题可以可选地还包括：第二电源连接端子部分和第三电源连接端子部分设置在至少一个定位构件的径向外侧。
示例14是一种包括示例1至13中任一项的母线单元的电动马达。
虽然已经参照具体实施方式具体示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，可以在不脱离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，在本文中进行形式和细节上的各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求表示，因此旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化。

Claims (12)

1.一种用于电动马达的定子的母线单元，该母线单元包括：
母线保持器，该母线保持器的至少一部分由电绝缘材料制成，并且该母线保持器被配置为设置在定子的轴向侧，其中所述母线保持器具有定子表面，所述定子表面旨在当所述母线保持器根据期望设置在所述定子的轴向侧时面对所述定子的所述轴向侧；以及
至少一条母线，所述至少一条母线被安装在所述母线保持器上，
所述定子在轴向上表面具有保持线圈线的凹槽，
所述线圈线穿过所述凹槽而被引出到径向外侧，在从径向观察时，所述线圈线通过具有U形或者V形的压接构件而被压接，
所述至少一条母线包括：
电源连接端子构件，所述电源连接端子构件被配置为电连接到电源；以及
至少一个线圈连接端子构件，所述至少一个线圈连接端子构件被配置为电连接到所述定子的线圈并且突出超过所述母线保持器的所述定子表面，
所述母线单元还包括至少一个定位构件，所述至少一个定位构件突出超过所述母线保持器的所述定子表面，其中所述母线保持器被配置为借助于所述至少一个定位构件设置在定子的轴向侧，
所述定位构件包括：第一定位构件部分，其从所述母线保持器径向向外延伸，以及第二定位构件部分，其从所述第一定位构件部分的端部在轴向上延伸，
所述第二定位构件部分的轴向端部设置在所述定子的外径向部分上。
2.根据权利要求1所述的母线单元，其中，所述压接构件被配置为围绕线圈线的端部部分。
3.根据权利要求2所述的母线单元，其中，所述压接构件在所述至少一个线圈连接端子构件的突出方向上的前端处敞口。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的母线单元，其中，所述电源连接端子构件突出超过所述母线保持器的所述定子表面。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的母线单元，其中，所述至少一条母线包括沿着所述母线保持器延伸并且将所述至少一个线圈连接端子构件连接到所述电源连接端子构件的底座部分。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的母线单元，其中，所述母线保持器具有大体环形形状或弧形扇段形状。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的母线单元，所述母线单元包括多条母线。
8.根据权利要求6所述的母线单元，其中，所述母线保持器包括在所述母线保持器的轴向方向上层叠的多个保持器层，其中在每个保持器层上安装有至少一条母线。
9.根据权利要求6所述的母线单元，其中，所述电源连接端子构件包括阶梯式部分，所述阶梯式部分包括基本上在所述母线保持器的径向方向上延伸的第一部分、连接到所述第一部分并且在所述母线保持器的轴向方向上延伸的第二部分以及连接到所述第二部分并且在所述母线保持器的径向方向上延伸的第三部分，其中所述第二部分和所述第三部分被配置为在所述定子的径向方向上布置在定子的外部。
10.根据权利要求6所述的母线单元，其中，所述电源连接端子构件包括在所述母线保持器的径向方向上延伸的单个笔直部分。
11.根据权利要求9所述的母线单元，其中，所述第二部分和所述第三部分设置在所述至少一个定位构件的径向外侧。
12.一种电动马达，该电动马达包括根据权利要求1至11中任一项所述的母线单元。
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