旋转电机的电连接装置的制作方法

本发明的技术领域涉及旋转电机，例如电动机、交流发电机和交流发电机-起动器。

本发明涉及一种用于使电机旋转的电连接装置。本发明还涉及相应的旋转电机。本发明在用于所谓“混合动力”系统中的发电机-起动器中特别有用，该系统配置用于推进混合动力车辆。为此，这些系统包括热引擎，该热引擎机械地驱动电机以交流发电机模式旋转以配置成在必要时供应电能以对电池供电，或者代替地，电机可以以电动机模式参与车辆的推进。

背景技术：

已知包括定子和与轴一体的转子的旋转电机，其中定子上的每个线圈通过由诸如铜的导电材料构成的电缆连接到电流源，铜通常由绝缘壳包围。

对于包括三相u，v和w的三相电动机，已知使用具有三根电线的电缆来输送三相电流，然后通过电缆以星形连接或三角形连接的方式将每个线圈或每个系列线圈与相应的相连接。因此，第一线圈或第一系列线圈将被连接到u相，第二线圈或第二系列线圈将被连接到v相，第三线圈或第三系列线圈将被连接到w相。

这些系统的缺点是必须使用电缆连接定子的所有线圈，这会增加体积。由于体积变大，会增加焊接作业的难度，这里所述的焊接作业通常包括在每个连接器上形成“v形”焊料。如此一来，安装费时且易产生问题。另外，这些系统无法标准化导电元件和绝缘元件。

环形的刚性电气连接系统是已知的，例如在美国专利申请no.us2008/0150377(a1)中描述的刚性电连接系统，其仅包括连接至外周边上的线圈，或者例如在欧洲专利申请no.ep2677634(a1)中描述的刚性电连接系统，仅包括内周边上的连接。这些电气连接系统包括四个导电环，这些导电环彼此轴向地堆叠在一起并且彼此绝缘。这些环中的三个环配置为与旋转电机的u相、v相和w相连接，第四个环配置为与电机的中性线连接。这些电气系统被配置为通过所谓的星形连接将旋转电机连接至电源。这些系统无法实现其他类型的连接，且同时由于多个连接仅布置在系统的外围，因此体积庞大。这些系统由不同零件组成的总成组成，因此也无法实现标准化。

法国专利fr3035554提出了一种电气连接系统，该电气连接系统包括如在上述解决方案中那样的多个导电环，这些导电环彼此轴向地堆叠在一起并且彼此绝缘，但是每个环由两个导电元件组成，即，第一导电元件和第二导电元件，其中所述第一导电元件设在环的外周边上且具有朝向环的外部延伸突出的连接器，而所述第二导电元件设在环的内周边上且具有朝向环的内部延伸突出的连接器。因此，连接器布置在系统的两个周边上，与先前描述的解决方案相比，这有助于减小体积和电气接近的风险，同时能够直接控制旋转电机的相，特别是使用双桥逆变器来直接控制旋转电机的相。

然而，在外周边和内周边设置连接器导致必须减小环在径向平面中的表面积，这又会增加电阻，从而导致环中电流减小，所述环中的电流配置为以电动机模式向线圈供电，以及被配置为以交流发电机模式由所述线圈所接收，会因焦耳效应而产生发生故障和发热的风险。然后，该环散热不良，因此这也存在过热的风险。

本系统中没有一个使得能够同时响应所有所需的需求，即能够以减小的体积直接控制旋转电机的电气相，同时使过热和发生故障的风险最小化。

技术实现要素：

本发明通过提供一种电连接装置来解决上述问题，所述电连接装置能够控制旋转电机的相，并且能够在确保小体积的同时避免故障和过热。

本发明的第一方面涉及一种电连接装置，其包括：

·一内部连接构件，围绕轴线x，该内部连接构件包括轨道，覆盖该轨道的至少一个径向表面的绝缘壳和能够传导电连接到所述轨道的电流的多个连接器；和

·一第一外部连接构件，围绕所述轴线x并且与所述内部连接构件轴向堆叠在一起，所述第一外部连接构件包括轨道，覆盖该轨道的至少一个径向表面的绝缘壳和能够电连接到所述轨道的多个连接器；

该装置的特征在于，每个轨道在径向平面中为形成高峰和低谷的波浪形，所述低谷包括与所述轴线x相对的内低谷和位于所述轨道的外周边上的外低谷，所述内部连接构件的每个连接器电连接在外部连接构件的轨道的内低谷中，所述第一外部连接构件的每个连接器则电连接在第一外部连接构件的轨道的外低谷中。

由于本发明，该装置可以与至少一个线圈形成电连接，该线圈的输入可以连接至外部连接构件的轨道，而线圈的输出则可连接至内部连接构件的轨道，所有这些连接均通过装置外周边和内周边上的连接器实现，从而减小了径向和/或轴向体积。波浪形的轨道还使得可以形成具有径向表面的多个环，通过利用低谷，通过将多个连接器放置在其中，减小了发生故障和过热的风险。因此连接器之间离得足够远，这是因为它们之间隔了高峰，从而不需要在优化体积的同时减小轨道的径向表面。

除了前面的段落中已经提到的特征之外，根据本发明的第一方面的装置还可以具有一个或多个以下互补特征，可以单独考虑这些特征或者可从技术可行性角度出发，将这些互补特征组合起来进行考虑。

有利地，所述第一外部连接构件轴向堆叠在内部连接构件上。

因此，所述第一外部连接构件和所述内部连接构件在定子的同一侧彼此堆叠。

有利地，每个轨道具有成波浪状的环形。

因此，所述装置适合于旋转电机的定子的形状。

有利地，所述轨道是相同的。

因此，轨道是相似的，然后可以使用相同的模具和工具根据相同的工业生产方法进行统一进行制造。

有利地，每个绝缘壳还覆盖相应轨道的至少一个轴向表面。

因此，轨道不仅彼此电绝缘，而且还与外部电绝缘。

有利地，连接器包括钩子或舌片。

因此，通过钩子更容易将线圈与双绞线连接，并且通过舌片更容易将线圈与销钉焊接连接。

有利地，所述连接器的钩子或舌片相对于电连接连接器的低谷具有轴向偏移。因此，钩子或舌片可位于另一轨道的低谷，这限制了体积。

有利地，根据本发明的第一方面的第一实施例的装置包括：

·一第二外部连接构件，其围绕所述轴线x并与所述第一外部连接构件轴向堆叠在一起。

·一第三外部连接构件，其围绕所述轴线x并与所述第二外部连接构件轴向堆叠在一起。

因此，该装置可以与至少三组线圈形成电连接，这使得可以在旋转电机内使用。在三相定子的情况下，所述外部连接构件的三个轨道的堆叠分别形成定子的一个相，使得实现定子的三相成为可能。有利地，所述第二外部连接构件轴向堆叠在所述第一外部连接构件上，并且所述第三外部连接构件轴向堆叠在所述第二外部连接构件上。

因此，三个外部连接构件在定子的同一侧上彼此堆叠。在这种情况下，所述内部连接构件可以同三个堆叠的外部连接构件一样布置在定子的另一轴向侧上或在定子的同一轴向侧上。在后一种情况下，例如，所述第二外部连接构件轴向堆叠在所述第一外部连接构件上，第一外部连接构件自身堆叠在所述内部连接构件上，所述第三外部连接构件轴向堆叠在所述第二外部连接构件上。

因此，所述三个外部连接构件和所述内部连接构件在定子的同一侧上彼此堆叠。

有利地，根据本发明的第一方面的第二实施例的装置包括：

·一第二内部连接构件，其围绕所述轴线x并与所述第一内部连接构件轴向堆叠在一起。

·一第三内部连接构件，其围绕所述轴线x并与所述第二内部连接构件轴向堆叠在一起。

因此，该装置可以与至少三组线圈形成电连接，这使得可以在旋转电机内使用。在三相定子的情况下，所述内部连接构件的三个轨道的堆叠分别形成定子的一个相，使得实现定子的三相成为可能。

有利地，所述第二内部连接构件轴向堆叠在所述第一内部连接构件上，并且所述第三内部连接构件轴向堆叠在所述第二内部连接构件上。

因此，第一内部连接构件、第二内部连接构件和第三内部连接构件在定子的同一侧上彼此堆叠。

在这种情况下，所述第一外部连接构件可以同三个堆叠的内部连接构件一样布置在定子的另一轴向侧上或在定子的同一轴向侧上。在后一种情况下，例如，所述第二外部连接构件轴向堆叠在所述第一外部连接构件上，第一外部连接构件自身堆叠在所述第一外部连接构件上，所述第三外部连接构件轴向堆叠在所述第二内部连接构件上。

因此，所述三个内部连接构件和所述外部连接构件在定子的同一侧上彼此堆叠。

根据本发明的该第一方面的第三实施例，所述内部连接构件还包括分别电连接到外低谷中的外部连接器，并且外部连接构件还包括分别电连接在外部连接构件的轨道的内低谷中的内部连接器。

根据该第三实施例的示例，该装置包括第二外部连接构件或第二内部连接构件。

因此，该装置可以与至少三组线圈形成电连接，从而使其能够在旋转电机中使用。在三角形连接的三相定子的情况下，在内部连接构件和外部连接构件的三个轨道的堆叠上，每个轨道形成两组线圈的连接以形成定子的电相输出。

有利地，本发明的第一实施例的外部连接构件或第二实施例的内部连接构件是相同的。

因此，外部连接构件是相似的，然后可以根据相同的工业生产方法进行系列化生产。

有利地，根据该实施例，外部连接构件或内部连接构件彼此以一定角度偏移，使得外部连接构件或内部连接构件的每个连接器分别与外低谷或内低谷轴向相对，其中所述的连接器不包括其他外部连接构件或内部连接构件的连接器。

因此，减少了电体积并减小了故障风险。

有利地，根据该实施例的每个外部或内部连接构件包括输出连接器，该输出连接器被配置为连接到电气设备，例如转换器，并且外部或内部连接构件分别以这样的角度偏移彼此布置，使得输出连接器以所述角度偏移间隔开。

因此，分别堆叠在第一外部或内部连接构件的轨道上的根据本实施例的第一外部或内部连接构件的轨道的连接器和第二外部或内部连接构件的轨道的连接器分别以这样的方式偏移，使得连接器分开。在这种配置中，在焊接操作期间便于接近连接器：因此减小了物理体积和电气体积。

本发明的第二方面涉及一种旋转电机，其特征在于，该旋转电机包括：

·先前在本发明的第一方面中描述的电连接装置，至少包括具有根据实施例的三个外部或内部连接构件的优点；

·第一三相电气构件，其包括至少一个第一相，第二相和第三相电气输入端；

·具有多相绕组的定子，该多相绕组包括至少一个第一组线圈，第二组线圈和第三组线圈，每组线圈包括多个线圈，每个线圈包括输入端和输出端，

其特征还在于，第一，第二和第三外部或内部连接构件的轨道分别电连接到第一，第二和第三相电输入端，并且第一组线圈，第二组线圈，第三组线圈各包括至少一个相应的线圈，该至少一个相应的线圈借助于外部或内部连接器分别电连接到第一外部或内部连接构件，第二外部或内部连接构件，第三外部或内部连接构件的轨道上。

因此，根据本发明的第一方面的装置可用于三相旋转电机中，该三相旋转电机能够具有星形连接或三角形连接。

根据该设备的第一实施例的示例，第一，第二和第三组线圈各自包括至少一个对应的线圈，该线圈的输入端分别电连接至第一，第二和第三外部连接构件的轨道，每组线圈的至少一个线圈的输出端通过内部连接构件的连接器电连接至内部连接构件的轨道上。

因此，根据本发明的第一方面的装置用于具有星形连接的三相旋转电机中。

根据该设备的第二实施例的示例，第一，第二和第三组线圈各自包括至少一个对应的线圈，该线圈的输出端分别电连接至第一，第二和第三内部连接构件的轨道，每组线圈的至少一个线圈的输入端通过外部连接构件的连接器电连接至外部连接构件的轨道上。

因此，根据本发明的第一方面的装置可用于具有星形连接的三相旋转电机中。

根据所述装置的第三实施例的另一示例，所述装置包括至少一个第二外部连接构件，并且所述两个外部连接构件还包括电连接在对应轨道的内低谷中的连接器，并且所述内部连接构件还包括在第一外部连接构件的轨道的外低谷中电连接的连接器，并且第一组线圈，第二组线圈和第三组线圈的每个线圈的输入端分别电连接至在第一和第二外部连接构件和内部连接构件的轨道中的内低谷中的连接器，第一组线圈，第二组线圈和第三组线圈的每个线圈的输出端分别电连接至在第二外部连接构件和内部连接构件和第一外部连接构件的轨道中的外低谷中的连接器。

因此，根据本发明的第一方面的装置可用于具有三角形连接的三相旋转电机中。

线圈的输入端是指距定子轴线最远的线圈的导电电缆或电线的一端，而线圈的输出端是指指距定子轴线最近的线圈的导电电缆或电线的另一端。

有利地，所述外部连接构件和所述内部连接构件可以在同一平面上具有多个轨道，以使得可以串联连接一组线圈。

例如，每个轨道可以包括切割标记。这使得轨道可以来自单个轨道切割以形成多个轨道。

有利地，线圈的输入端包括平行于轴线x的位于低谷中的一部分线缆，其中相应的连接器电连接在该低谷中。因此，减小了电缆产生的体积，其中所述电缆用于使线圈与定子连接。

有利地，三相电气构件还包括实现整流器-逆变器功能的转换器，所述转换器包括第一端口，第二端口和第三端口，每个端口分别通过所述第一相输入端，第二相输入端和第三相输入端电连接至根据本实施例的第一，第二和第三外部或内部连接构件。

有利地，每个相输入端均通过根据实施例的相应的外部或内部连接构件的输出连接器电连接至相应的轨道。

因此，转换器的使用允许使电机在具有整流器功能的交流发电机模式下或在具有逆变器功能的交流发电机模式下工作。

有利地，根据实施例，内部或外部连接构件的轨道与定子电连接。

因此，中性线直接连接到轭，从而可以减少电连接装置和三相电气构件之间的连接。

有利地，根据本发明第二方面的旋转电机包括具有外径的转子，每个轨道的具有内部连接的连接器位于转子的外径的外部。

因此，转子可以由定子的两个轴向侧安装，并且转子可以在轴向上更长，同时超越并且被电连接装置包围。

有利地，根据本发明第二方面的旋转电机还包括与根据实施例的第一，第二和第三外部或内部连接构件轴向堆叠的第四，第五和第六外部或内部连接构件，还包括第二三相电气构件，其与第四，第五和第六外部连接构件的轨道电连接。

因此，获得具有六个电相的旋转电机。

通过阅读以下描述并通过查看随附的附图，将更好地理解本发明及其不同应用。

附图说明

所提供的附图仅用于指示目的，绝不限制本发明。

-图1a根据透视图示出了内部连接构件的实施例的示意图。

-图1b根据轴向视图示出了图1a的内部连接构件的示意图。

-图2a根据透视图示出了外部连接构件的实施例的示意图。

-图2b根据轴向视图示出了图2a的外部连接构件的示意图。

-图3a根据透视图示出了根据实施例的装置的示意图，该装置包括图1a的内部连接构件和轴向堆叠的三个外部连接构件。

-图3b根据轴向视图示出了根据图3a的装置的示意图。

-图4a根据透视图示出了根据一个实施例的定子和装置的示意图，该装置包括图3a的装置。

-图4b示出了图4a的定子和装置的一部分的放大图。

具体实施方式

除非另有说明，否则出现在不同附图中的相同元件具有单个指代意义。

本发明的第一方面涉及一种电连接装置，该电连接装置配置为用于旋转电机中，以连接到供电系统。旋转电机是指包括定子和转子的电机，该电机能够根据以下两种模式中的至少一种模式进行操作：交流发电机模式，其中电机产生电能；和电动机模式，其中电机产生于转矩对应的机械能。

根据本发明的第一方面的装置包括在图1a和1b中表示的内部连接构件100和在图2a和2b中表示的第一外部连接构件200。

如图1a和1b所示，内部连接构件100包括轨道101，该轨道101具有围绕轴线x的环形。该环在其径向平面上具有起伏，该起伏在其内部周边朝向轴线x上具有高峰和低谷104、105，并在其外部周边朝向外部处具有高峰和低谷104、105。在这种情况下，低谷104、105是相同的，并且高峰是相同的。在内部连接构件100的轨道101的内低谷105或内周边的低谷中，连接器103与内部连接构件100的轨道101电连接。

如图2a和图2b所示，外部连接构件200包括围绕轴线x的具有起伏的环形的轨道101。在这种情况下，内部连接构件的轨道101和外部连接构件的轨道101是相同的。在外部连接构件200的轨道101的外低谷104或外周边的低谷中，连接器103与外部连接构件200的轨道101电连接。

外部连接构件200与内部连接构件100沿着轴线x轴向堆叠，该轴线在图1a，1b，2a和2b中未示出。在本申请中，第一元件与第二元件堆叠是指第一元件和第二元件位于同一堆叠中，这与以下这种情况相反，其中第一元件堆叠在第二元件上是指第一和第二元件彼此堆叠在同一堆叠中。因此，在旋转电机内，例如，外部连接构件200通过旋转电机的定子与内部连接构件100分离，也就是说，外部连接构件200在定子的轴向一侧。内部连接构件100位于定子的另一轴向侧。

在这种情况下，外部连接构件200堆叠在内部连接构件100上。因此，在旋转电机内，外部连接构件200和内部连接构件100与定子位于同一侧。

每个轨道101在其至少一个径向表面上覆盖有绝缘壳102，以实现堆叠的轨道101之间的电绝缘。因此，内部连接构件100的轨道101和外部连接构件的轨道101分别部分覆盖有绝缘壳102。

绝缘壳由塑料等绝缘材料形成。塑料例如是聚丙烯，更具体地是spp(间同立构聚丙烯的缩写)或app(肺泡聚丙烯的缩写)。在这种情况下，绝缘壳102还覆盖轨道100的至少一个轴向表面，从而使其能够与外部电绝缘。在图1a和1b中，绝缘壳102覆盖轨道101的外周边的整个轴向表面以及覆盖其内周边的部分轴向表面。特别地，绝缘壳覆盖轨道101的内周边的一部分高峰。

在图2a和图2b中，绝缘壳102覆盖轨道101的内周边的整个轴向表面和轨道101的外周边的部分轴向表面。特别地，绝缘壳覆盖轨道101的外周边的一部分高峰。

轨道101由导电材料形成。例如，轨道101由铜、钢或铝的薄板形成。

连接器103例如由铜、钢或铝形成。如图4a和4b所示，连接器103被配置为连接到线圈的输入端301或输出端302。

线圈的输入端301和线圈的输出端302各自包括一部分电缆，电缆包括至少一根电线。在这种情况下，每个连接器103包括钩子或舌片，该钩子特别适合于电缆包括一根或多根双绞线的情况，而舌片特别适合于使用针焊来焊接电缆的情况。钩子或舌片例如由铜、钢或铝制成。在这种情况下，钩子或舌片由与轨道相同的材料制成。在这种情况下，连接器103的每个钩子或每个舌片相对于连接连接器103的低谷104、105轴向偏移。因此，轨道101的连接器103可以在另一轨道101的低谷104、105中找到。

在这种情况下，内部连接构件100的轨道101的每个内低谷105连接到连接器103，如图1a和1b所示。

在这种情况下，外部连接构件200包括输出连接器201，如图2a所示。输出连接器201具有朝向外部的细长形状，以便能够与电气设备连接，例如转换器或电源。

根据实施例，第二外部连接构件200与第一外部连接构件200轴向堆叠，第一外部连接构件200自身与内部连接构件100堆叠，并且第三外部连接构件200与第二外部连接构件200轴向堆叠以形成图3a和3b所示的电连接装置300。

在这种情况下，第二外部连接构件200轴向堆叠在第一外部连接构件200上，并且第三外部连接构件200轴向堆叠在第二外部连接构件200上。

因此，在旋转电机内，三个外部连接构件200布置在定子的同一侧。

在这种情况下，第二外部连接构件200轴向堆叠在第一外部连接构件200上，第一外部连接构件200自身堆叠在内部连接构件100上，并且第三外部连接构件200轴向堆叠在第二外部连接构件200上。

因此，在旋转电机内，三个外部连接构件200和内部连接构件100布置在定子的同一侧。

在这种情况下，第一，第二和第三外部连接构件200相同，从而降低了生产成本。在这种情况下，外部连接构件200以角度偏移的方式堆叠，使得它们的输出连接器201以所述角度偏移间隔开，以便于输出连接器201的突出。因此，便于安装且输出连接器201之间的电气相互作用的风险得以减小。在这种情况下，外部连接构件堆叠在输出连接器201之间，使得它们的轨道101的高峰和低谷104、105对准。

在这种情况下，连接器103以如下方式分布：两个连接器103未沿着平行于轴线x的同一轴线布置，并且连接器103的每个钩子或舌片可在另一外部连接构件200的外低谷104中找到。

因此，由于装置300具有三个外部连接构件200，所以每个外部连接构件200仅在三个外低谷104中的其中一个外低谷中具有连接器103，如图2a所示。然后将每个连接器103有利地放置成能够与线圈连接。在这种情况下，被配置为连接相同线圈的内周连接器103和外周连接器103对应于线圈的宽度在角度上偏移。

无论电连接装置中的外部连接构件200的数量是多少，外部连接构件200的特性都是有效的。例如，如果电连接装置包括五个外部连接构件200，则每个外部连接构件200仅在五个外低谷104中的一个外低谷104中具有连接器103。

装置300可以用在三相旋转电机中，以使得能够直接控制旋转电机的电相。为此，旋转电机包括三相电气构件，该三相电气构件包括至少三相电输入端，每个电输入端以如下方式与三个外部连接构件200中的其中一个外部连接构件200的轨道101电连接，使得装置300的每个轨道101与不同的相电输入端连接。在这种情况下，通过外部连接构件200的输出连接器201，在外部连接构件200的轨道101和相电输入端之间进行连接。在这种情况下，三相电气构件包括实现整流器-逆变器的功能的转换器，其包括三个端口，每个端口通过相应的相电输入端与三个外部连接构件200中的其中一个外部连接构件的轨道101连接。

旋转电机还包括定子400。图4a所示的定子400包括铁壳，该铁壳可以是金属板包装或磁轭，具有凹槽，在该凹槽中放置包括至少三组线圈的多相绕组。一组线圈包括至少一个线圈，每个线圈具有输入端301和输出端302。同一组线圈中的线圈并联连接。每个线圈借助于轨道101的连接器103经由其输入端301电连接到外部连接构件200的轨道101。此配置使得能够代替三角形连接或星形连接。

根据一个实施例，每个线圈借助于内部连接构件100的轨道101的连接器经由其输出端302电连接到内部连接构件100的轨道101。因此，三相电机包括星形连接。

在这种情况下，内部连接构件100的轨道101电连接到定子400。

在这种情况下，组成每个线圈的输入端301的电缆部分平行于轴线x，位于低谷104、105中，相应的连接器103在该低谷104、105中电连接。因此，减少了电气体积。

旋转电机还包括具有外径的转子。在这种情况下，内部连接构件100的连接器103位于转子的外径的外部。因此，转子可以通过定子400的两个轴向侧安装，从而使得转子在超越时能够轴向更长并且被装置300围绕。

根据另一实施例，旋转电机包括第二三相电气构件，并且轴向地堆叠在它们之间的三个外部连接构件200堆叠在装置300上。然后可以实现例如与六个电气构件的星形连接。

根据未示出的另一实施例，显然可以将外部连接构件倒置为内部连接构件，并且将内部连接构件倒置为外部连接构件。因此，在这种情况下，存在三个内部连接构件，每个内部连接构件包括待连接到整流逆变器的端口的输出连接器，并且外部连接构件接地。

此外，无论是三相电机的定子还是双三相电机的定子，可以在定子的另一轴向侧上设置一个或多个内部或外部连接构件。优选地，连接构件将被布置成使其轨道在一侧连接到定子并且在另一侧连接三个连接构件。这使得可以减小定子一侧的轴向体积，并使三个输出连接器位于同一侧。

根据未示出的另一个实施例，定子可以包括三个连接构件，每个连接构件包括相同的起伏的轨道，每个连接构件包括分别电连接在其相应轨道的外低谷和内低谷中的外部连接器和内部连接器。

定子因此可以具有成组的线圈的三角形连接。线圈组中的每个线圈包括连接至连接构件的内部连接器的输出端和连接至另一连接构件的外部连接器的输入端。

该装置可以与至少三组线圈形成电连接，这使得可以在旋转电机内使用。在三相定子的情况下，内部连接构件的三个轨道的堆叠各自形成旋转电机的电相。本发明不限于先前参考附图描述的实施例，并且在不超出本发明的范围的情况下可以设想替代方案。