具有屏障元件的線圈載體的製作方法

2023-07-23 01:15:11

具有屏障元件的線圈載體的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於支承電機的線圈的繞組的線圈載體，所述線圈載體具有用於支承所述線圈的繞組的本體和安裝在所述本體上的屏障元件，設計所述屏障元件以便在繞線過程中進行彎折，從而繞線的兩個相互交叉的金屬線部段相互間隔距離地布置。由此可以減少在超聲焊接過程中的絕緣漆磨損的風險。
【專利說明】具有屏障元件的線圈載體
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於支承電機的線圈的繞組的線圈載體、一種具有纏繞在線圈載體上的線圈的電機、一種具有電機的車輛和一種用於纏繞線圈的方法。
【背景技術】
[0002]電子整流的電機通常具有帶有定子齒的定子。對於內部轉子機(Innenlaufermaschinen)來說,定子通常構造成圓形的，並且構造成一體的或者由單個區段組裝而成。在後一種情況下，單個區段通常具有定子齒結構，首先對所述定子齒結構進行繞線，隨後將纏繞的單個區段組裝成圓形的定子。習慣上利用漆絕緣的銅絲纏繞單個區段的定子齒結構，以便將定子線圈施加到定子齒上。
[0003]為了避免繞線和相應的單個區段的鐵片之間發生電短路，安裝了形式為繞組載體的、以下也稱為線圈載體的絕緣元件，所述線圈載體例如可以由塑料製成。線圈載體通常作為獨立的組件製成，所述組件例如由熱塑塑料通過包覆定子結構或者說整個單個區段製成。
[0004]文獻DE 10 2010 064 051 Al描述了一種用於在電機中絕緣單齒繞組的繞組載體。所述繞組載體由多個繞組載體部件組成，所述繞組載體部件分別具有基本部件和繞組載體凸緣。在所述繞組載體凸緣上布置有用於保持繞線的接頭部段的定位結構。也設有用於導引繞線的接頭部段中的至少一個接頭部段的導向元件。導向元件應避免繞線的接頭部段與其他的接頭部段的其中之一接觸。
[0005]進入到繞組中的金屬線例如藉助超聲焊接方法連接到匯流排上。基於通過焊接方法引起的振動會損害塗覆到繞線上的漆絕緣層。這樣的損害會導致線圈短路或者在過程中或者說在場中的機器的故障。

【發明內容】

[0006]本發明的任務在於，減小繞線的單個部段之間短路的風險。
[0007]該任務通過獨立權利要求的主題來解決。由從屬權利要求和下文的描述中得出其他的實施方式。
[0008]本發明一方面涉及一種用於支承電機的線圈的繞組的線圈載體。所述線圈載體具有也被成為基本部件的本體，構造所述本體設計以支承所述線圈的繞組。所述線圈載體還具有屏障元件，所述屏障元件可彎折地安裝在所述本體上，並且構造所述屏障元件以在繞線過程中進行彎折，從而使得所述繞線的兩個相互交叉的金屬線部段相互間隔距離地布置。
[0009]所述金屬線的繞組尤其可以是是單齒繞組。
[0010]本發明基於以下認識，即在這類繞組中存在以下區域:繞線的各個金屬線部段在所述區域中交叉。當這些交叉點位於繞線的接頭部段的區域中時，並且線圈在後續過程中利用超聲焊接方法連接到匯流排上時，由焊接方法引入到金屬線中的、在金屬線部段的交叉區域中的振動會導致金屬線部段之間的摩擦。當這些金屬線部段接近焊接部位時便尤其是這種情況。這會引起塗覆到繞線上的漆絕緣層受損，從而發生例如線圈短路形式的短路，由此會造成機器故障。
[0011]由於屏障元件防止了交叉的金屬線部段在線圈的進線區域中接觸，於是能夠減小在超聲焊接過程中漆絕緣層磨損的風險。
[0012]所述本體和所述屏障元件例如一體地製造。這可以通過壓鑄方法實現。
[0013]根據本發明的一種實施方式，所述屏障元件構造為薄膜鉸鏈(Filmschanier)。所述屏障元件例如具有0.3毫米至0.4毫米之間的厚度。以這種方式確保了，屏障元件提供了繞組的相互交叉的金屬線部段之間的足夠的間距，並且另一方面屏障元件如此薄，從而其不會對繞組的幾何形狀產生不利面影響。然而所述屏障元件也可以構造為更厚的或者更薄的。
[0014]根據本發明的另一種實施方式，所述本體具有繞線表面，所述繞組的金屬線纏繞在所述繞線表面上。所述線圈載體具有線圈載體凸緣，所述線圈載體凸緣連接到所述繞線表面上，以便朝向所述金屬線的端部限定所述金屬線的繞組。所述屏障元件相對於繞線表面以一定間距安裝在所述線圈載體凸緣上，從而所述屏障元件在繞線過程中在繞線的從所述繞組的第二位置或者更高位置過渡到所述繞組的位於後面的位置時發生彎折。
[0015]換句話說，在當前纏繞的金屬線部段由一個位置過渡到下一個位置時，在金屬線自動纏繞到線圈上期間，所述繞線自動地彎折所述屏障元件。
[0016]根據本發明的另一種實施方式，所述線圈載體由聚苯硫醚(PPS)、聚醯胺、聚對苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚甲醛(Ρ0Μ)、聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)製成。
[0017]根據本發明的另一方面說明了一種具有線圈的電機，所述線圈纏繞到上文和下文中所描述的線圈載體上。
[0018]根據本發明的另一方面說明了一種具有電機的、例如為混合動力車輛或者電動車輛的車輛，所述電機具有線圈，所述線圈纏繞到上文和下文中所描述的線圈載體上。
[0019]根據本發明的另一方面說明了一種用於纏繞線圈的方法，其中纏繞所述線圈的繞組的第η位置。當所述繞線由所述繞組的第η位置過渡到第η+1位置時，所述屏障元件由所述繞線自動地彎折，之後則纏繞所述繞組的第η+1位置。η為整數。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]在下文中，根據附圖對本發明的實施方式進行詳細地描述。
[0021]圖1A示出了具有纏繞在其上的線圈的線圈載體；
圖1B至IE示出了在繞線過程不同階段中的線圈載體的進線區域的部分視圖；
圖2Α示出了根據本發明的一種實施方式的、具有纏繞在其上的線圈的線圈載體；
圖2Β至2Ε示出了在繞線過程的不同階段中的、圖2Α所示的線圈載體的進線區域的部分視圖；
圖3示出了根據本發明的一種實施方式的線圈載體的另一幅透視圖；
圖4示出了根據本發明的一種實施方式的、具有纏繞在其上的線圈的線圈載體的剖面
圖；
圖5示出了根據本發明的一種實施方式的線圈載體的透視圖； 圖6示出了圖5所示的線圈載體的進線區域的部分透視圖；
圖7示出了在繞線過程之後的、圖5所示的線圈載體的進線區域的部分透視圖；
圖8示出了根據本發明的一種實施方式的電機；
圖9示出了根據本發明的一種實施方式的車輛；
圖10示出了根據本發明的一種實施方式的方法的流程圖。
[0022]附圖中所示的內容均是示意性的並且並非是符合原尺寸的。如果在附圖中使用了相同的附圖標記，則這些附圖標記表示相同或者相似的元件。
【具體實施方式】
[0023]圖1A示出了線圈載體100，線圈101纏繞到所述線圈載體上。不僅繞線的進線部段102而且繞線的出線部段106均藉助超聲焊接方法與相應的匯流排或者地線接頭(Masseanschluss)連接。
[0024]圖1B示出了線圈載體100的進線區域(Einlaufbereich)的透視圖。導向通道107位於線圈載體凸緣402中，繞線的進線部段102進入到所述導向通道中。在區域105中，進線繞線部段102與外部繞組的下金屬線部段104交叉，所述金屬線部段最靠近線圈載體凸緣 402。
[0025]在實施超聲焊接方法期間，金屬線部段102、104在區域105中相互摩擦，從而能夠部分地磨掉絕緣漆。
[0026]圖1C示出了在繞線過程期間線圈載體100的進線區域。如在圖1C中所示的那樣，第二位置的在該時刻纏繞的金屬線部段103與在進線區域的金屬線部段102交叉，所述金屬線部段102大致垂直於金屬線部段103。
[0027]圖1D示出了，現在如何纏繞第二位置的最後的金屬線部段103，並且圖1E示出了繞線過程的、在其中纏繞第三位置的第一金屬線部段104的階段。
[0028]金屬線部段104也與在區域105中的金屬線部段102交叉。
[0029]基於繞組的結構，對於第二位置的最後的金屬線部段和第三位置的第一金屬線部段來說會產生與正在進線的金屬線部段的接觸。在這種情況下，這些金屬線部段不是相互相切，而且相互交叉。這樣的接觸使得在藉助超聲焊接方法將線圈連接到匯流排上期間可能會磨掉金屬線部段的漆絕緣層，這可能導致線圈短路。
[0030]圖2A示出了根據本發明的一種實施方式的、具有纏繞在其上的線圈101的線圈載體100。除了屏障元件201，該線圈載體與在圖2A至圖2E中所示的線圈載體沒有差別。
[0031]圖2B示出了線圈載體的進線區域的細節圖。所述屏障元件201是彎折的並且位於進線區域的金屬線部段102和外部繞組起始部的金屬線部段104之間。屏障元件201防止了在超聲焊接過程中的磨損。
[0032]圖2C示出了在繞線過程期間圖2B所示的進線區域。屏障元件201在這種情形下還向上彎折，並且因而處於屏障元件在繞線過程開始前所佔據的位置。
[0033]圖2D示出了繞線過程較晚的一個階段，在所述階段中現在例如纏繞第三繞線位置的第一金屬線部段103，其中在該過程中彎折屏障元件201，從而使得屏障元件現在位於在進線區域中的金屬線部段102上。彎折的屏障元件例如可以以該方式完全覆蓋線圈載體凸緣402中的通道，具有金屬線部段102的進線部位於所述通道中。[0034]圖2E示出了繞線過程較晚的一個階段，在所述階段中現在也纏繞第三位置的第一金屬線部段104。基於繞組的結構，通過第二位置103的最後金屬線部段和第三位置104的第一金屬線部段彎折集成在線圈載體中的塑料屏障201。該塑料屏障通過金屬線部段102、103、104夾緊並且防止了在超聲焊接過程中金屬線部段103、104與金屬線部段102接觸。這樣使得在實施超聲焊接方法過程中在該區域中的金屬線部段的絕緣系統上不會發生損傷。
[0035]圖3示出了具有纏繞的線圈101的線圈載體100的透視圖。
[0036]圖4示出了圖3所示的線圈載體的剖面圖。所述線圈載體具有帶有五個繞線位置403 (第一位置)、404 (第二位置)、405 (第三位置)、406 (第四位置)和407 (外部的、第五位置)的纏繞的線圈。上線圈載體凸緣402和下繞線筒凸緣408連接到繞線表面401上，所述上繞線筒凸緣和下繞線筒凸緣朝向線圈的端部限定線圈的繞組。附圖標記301表示線圈的本體(Kropus)或者說線圈的基本部件。
[0037]本發明的一個核心方面在於，塑料屏障集成到線圈的線圈載體中。如此設計所述屏障元件，從而使得其能夠通過注塑過程製造。載體和屏障元件因此可以一體地構造。在纏繞線圈載體時，在纏繞第二位置的最後繞組期間並且在金屬線從第二位置過渡到第三位置時如此使塑料屏障變型，從而使得所述塑料屏障在正在進線的金屬線部段與在第二位置端部上和第三位置起始部處的兩個金屬線部段之間夾緊。由此可以確保避免相互交叉的金屬線部段的直接接觸。
[0038]當然也可以相對於繞線表面401以一定間隔安裝塑料屏障，從而當繞線從第三位置過渡到第四位置時或者當繞線從第四位置過渡到第五位置時，塑料屏障發生變型和彎折。
[0039]圖5示出了線圈載體100的透視圖,所述線圈載體具有導向元件501,所述導向元件夾緊正在進線的金屬線部段。所述屏障元件201位於導向元件和本體301之間，所述屏障元件在纏繞金屬線時自動向下彎折。
[0040]圖6示出了帶有屏障元件201的線圈載體的進線區域的細節圖。屏障元件201例如可以設計成板狀的，並且可以具有矩形的或者正方形的基面。在此如此選擇屏障元件201與線圈載體的本體的壁601之間的間距，從而在繞線過程開始、即在纏繞繞組的第一位置時還不對彎折所述屏障元件201。例如在由第二位置過渡到第三位置時或者在由第三位置過渡到第四位置時才發生彎折。
[0041]可以如此選擇所述屏障元件的寬度602，從而屏障元件可以與進線部段間隔多個金屬線部段地布置。換句話說，即其可以具有相當於繞線的、兩個、三個或者更多個金屬線直徑的寬度。
[0042]圖7示出了圖6所示的區域，然而該區域現在具有纏繞的線圈和相應地彎折的屏障兀件201。
[0043]圖8示出了具有帶有纏繞在其上的線圈的線圈載體100的電機800。
[0044]圖9示出了車輛900，所述車輛具有電機800。所述車輛例如為電動車輛或者混合動力車輛。
[0045]圖10示出了根據本發明的一種實施方式的方法的流程圖。在步驟1001中，線圈的繞組的第η位置纏繞到線圈載體上。在由該第η位置過渡到第η+1位置時，在步驟1002中自動彎折屏障元件，並且之後在步驟1003中纏繞繞組的第η+1位置。
[0046]需要補充說明的是，文中的「包括」和「具有」不排除其他的元件和步驟，並且「一個」或者「一」不排除多個。此外需要說明的是，參考上述實施例之一的進行描述的特徵或者步驟也可以與其他上述實施例的其他特徵和步驟組合地使用。在權利要求書中的附圖標記不應看作是對本發明的限定。
【權利要求】
1.用於支承電機(800)的線圈(101)的繞組的線圈載體(100)，所述線圈載體具有本體(301)，構造所述本體以支承所述線圈(101)的繞組，其特徵在於，所述線圈載體(100)還具有屏障元件(201)，所述屏障元件可彎折地安裝在所述本體(301)上，並且構造所述屏障元件以在繞線過程中進行彎折，從而所述繞組的金屬線的兩個相互交叉的金屬線部段(202、203)相互間隔距離地布置。
2.按照權利要求1所述的線圈載體(100)，其中所述本體(301)和所述屏障元件(201)一體地製造。
3.按照權利要求1或2所述的線圈載體(100)，其中所述本體(301)和所述屏障元件(201)以壓鑄方法製造。
4.按照前述權利要求中任一項所述的線圈載體(100)，其中將所述屏障元件(201)構造為薄膜鉸鏈。
5.按照前述權利要求中任一項所述的線圈載體(100)，其中所述屏障元件(201)具有0.3毫米至0.4毫米之間的厚度。
6.按照前述權利要求中任一項所述的線圈載體(100)，其中所述本體(301)具有繞線表面(401)，所述繞組的金屬線纏繞到所述繞線表面上； 其中所述線圈載體(100)具有線圈載體凸緣(402)，所述線圈載體凸緣連接到所述繞線表面(401)上，以便朝向所述線圈的端部限定所述線圈(101)的繞組； 其中所述屏障元件(201)以一定間距相對於所述繞線表面(401)安裝在所述線圈載體凸緣(402)上，從而所述屏障元件(201)在繞線過程中在金屬線從所述繞組的第二位置或者更高位置(404、405、406)過渡到所述繞組的位於後面的位置(405、406、407)時發生彎折。
7.按照前述權利要求中任一項所述的線圈載體(100)，所述線圈載體由從聚苯硫醚(PPS)、聚醯胺、聚對苯二甲酸二丁酯(PBT)、聚甲醛(POM)、聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)構成的組中選出的材料製成。
8.具有線圈(101)的電機(800)，所述線圈纏繞到按照前述權利要求中任一項所述的線圈載體(100)上。
9.具有按照權利要求8所述的電機(800)的車輛(900)。
10.用於纏繞線圈的方法，所述方法具有以下步驟: 纏繞所述線圈(101)的繞組的第η位置； 彎折屏障元件(201); 纏繞所述繞組的第(η+1)位置； 其中η為整數。
【文檔編號】H02K15/04GK103701244SQ201310443611
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2012年9月27日
【發明者】M.尤雷特科 申請人:羅伯特·博世有限公司