CN110739806B

CN110739806B - 电的机器

Info

Publication number: CN110739806B
Application number: CN201910646394.0A
Authority: CN
Inventors: 安德烈亚斯·霍奇; 本杰明·克莱恩; 贝恩德·施罗德
Original assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Current assignee: SEG Automotive Germany GmbH
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2024-06-11
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: DE102018117499A1; CN110739806A

Abstract

一种电的机器，具有用于把电流传递到转子绕组(57)上的电流传递系统，该电流传递系统包括定子侧的在电刷支架中的电刷(21、22)，且具有定子侧的电流接触部件(51、52)，所述电刷接触地贴靠在所述电流接触部件上，其中，在所述转子中沿着转子侧的电流接触部件设置了冷却路径。在所述冷却路径中有至少一个定子侧的空气引导部件(23)，用于冷却空气(71)的体积流和/或流速的转向和提高。

Description

电的机器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电的机器，例如爪极式机器，其带有用于把电流传递到转子绕组上的电流传递系统。

背景技术

在DE 38 38 436 A1中记载了一种爪极式机器，在其转子上有个滑环总成，该滑环总成带有两个轴向地相邻的滑环，通过这些滑环可把励磁电流传递到转子的励磁绕组上。各有一个电刷与这些滑环处于滑动接触中。这些滑环分别通过汇流排与转子的励磁绕组的端部连接。

发明内容

根据本发明，提出一种具有权利要求1的特征的电的机器。有利的实施方式是从属权利要求以及后续说明的主题。

本发明的电的机器具有电流传递系统，其用于把电流传递到电的机器的转子的转子绕组上。该电的机器例如是带有转子绕组的爪极式机器，在这种情况下，电流传递系统包括在转子的转子轴上的两个轴向地并排的滑环，其中的每一个滑环都分别与电刷处于滑动接触中，该电刷安置在电的机器的定子或壳体中。这些滑环形成了在转子侧通电的接触部件。

电的机器在必要时也可以具有多个转子绕组以及具有用于把电流传递和整流到转子绕组上的整流系统。在这种情况下，电流传递系统由整流系统构成，该整流系统包括转子侧的集电器，传递电流的电刷贴靠在该集电器上并且处于滑动接触中。该集电器具有沿着圆周分布的多个叠片，这些叠片分别形成电流传递系统的转子侧的电流接触部件，并且与转子绕组连接。

由于电刷与转子侧的电流接触部件之间的滑动接触，产生了热量，该热量沿着转子中的冷却路径排出。冷却路径沿着转子侧的电流接触部件伸展，且用于引导冷却空气，冷却空气优选借助转子侧的风扇沿着冷却路径移动。风扇大多情况下与转子连接，并且进行与转子的转子轴相同的转动运动。

为了影响冷却空气移动，在冷却路径上现在有至少一个空气引导部件，该空气引导部件设置在定子侧或壳体侧，并且用于经过冷却路径的冷却空气的体积流的转向和增大。优选地，在冷却路径上也有两个空气引导部件。至少一个空气引导部件直接地或间接地与电的机器的定子或壳体固定地连接。通过增大体积流实现了改善的有效的散热，该体积流沿着转子侧的电流接触部件特别是在电流接触部件与电刷之间的接触区域中被引导。至少一个与定子或壳体固定地布置的空气引导部件导致提高了冷却空气的流速，和/或导致提高了冷却空气的体积流量，还引起冷却空气有针对性地引导和转向至转子侧的电流接触部件和电刷。

至少一个空气引导部件可以优选地构造成沿轴向方向(即在转子轴线的方向上)开口的例如漏斗形、锥形、柱形或环形的中空型模的扇区或部段。优选地，中空型模的表面和内侧面包围转子轴。换句话说，至少一个空气引导部件具有用于转子轴的开口。

然而，完全包围转子轴的且在轴向方向上开口的特别是漏斗形、锥形、柱形或环形的中空型模也是可行的。

空气引导部件因而可以完全地或部分地包围转子轴。在扇区的情况下，该扇区有益地延伸经过介于90°和270°之间、优选介于90°和180°之间、特别优选为180°的角度(即例如半开口地构造)。

在把空气引导部件设计成扇区时，该扇区优选也延伸经过最大为180°的角度。但必要时也可以有益的是，设置一个延伸经过介于180°和小于360°之间的角度的扇区。在把空气引导部件设计成漏斗或锥体、环件或柱体时，它环绕闭合地构造，延伸经过360°的角度，并且包围转子轴。

根据一种有利的设计，位于冷却路径上的至少一个或者其中的一个空气引导部件布置在电刷支架上，该电刷支架接纳着一个或多个电刷，其中，这些电刷朝向指配的电流接触部件被保持在电刷支架中，并且可径向移动地(参照转子轴线)受到引导。尤其可行的是，该空气引导部件与电刷支架一体地设计，该电刷支架优选由塑料材料制成。

该空气引导部件优选与电刷支架的端部相邻地布置，该端部面向转子侧的电流接触部件。

外侧面优选突出于电刷支架的侧壁，并且可以用于支撑在壳体构件上。内侧面优选形成倾斜的流动面，该流动面在冷却路径的方向上伸展并且形成了限定冷却路径的壁部。冷却空气的体积流沿着内侧面流动，并且带有或多或少地平行于内侧面朝向的流动向量。以这种方式构造的空气引导部件支持并改善了沿着转子侧的电流接触部件的空气流动。

必要时可以有益的是，空气引导部件的内侧面部分地包围最近的电流接触部件。如果空气引导部件构造成中空型模的扇区，其角度介于90°和270°之间、优选介于90°和180°之间、特别优选为180°，即优选半开口地构造，则内侧面优选形成开口的面向转子侧的电流接触部件的侧面。通过这种方式可以实现紧凑的且同时支持流动引导的设计。

根据另一有利的设计，位于冷却路径上的至少一个或者其中的一个空气引导部件布置在连接板的壳体壁上，定子中的定子绕组通过该连接板与功率电子机构连接。连接板布置在定子侧或壳体侧，且具有壳体壁，该壳体壁包围用于容纳转子侧的电流接触部件的容纳腔，以便保护电流接触部件以及电刷免受污物和湿气。空气引导部件有利地是连接板的壳体壁的组成部分，并且伸入到被壳体壁限定的容纳腔中。在优选的设计中，空气引导部件与连接板的壳体壁一体地构造，其中，壳体壁和空气引导部件优选设计成塑料构件。

根据另一有益的设计，连接板上的空气引导部件构造成壳体壁上的壳体凸起。壳体凸起与转子侧的电流接触部件相邻，并且减小了冷却路径的自由通流横截面积，这导致了冷却空气的流动加速，并且导致了冷却空气的体积流增大。壳体凸起可以延伸经过例如至少180°的角度，并且相应地在该角度范围内在与转子侧的电流接触部件相邻的区域中减小冷却路径的自由通流横截面积。

在把电的机器设计成爪极式机器时可以有益的是，壳体凸起环形地延伸经过一个角度范围，该角度范围仅被电刷支架中断。同样，构造成壳体凸起的空气引导部件可以如上述采用优选的设计被构造成扇区或部段。

如果存在两个空气引导部件，则它们可以优选地包括两个前述的空气引导部件，即布置在电刷支架上的空气引导部件和构造成壳体凸起的空气引导部件。也有益的是，两个空气引导部件参照转子轴线彼此相对地布置，和/或分别部分地包围转子轴。

在电刷支架上的和在连接板的壳体壁上的空气引导部件可以替代地或者累加地存在。

附图说明

其它优点和有益的设计可由其它权利要求、附图说明和附图得到。

图1为电的机器的立体图，其例如用作汽车中的助力回收电机；

图2为根据图1的机器的在滑环总成区域内的剖视图；

图3为电刷支架的立体图，其形成有空气引导部件；

图4为一种变型设计中的机器的相应于图2的视图，其带有壳体凸起形式的空气引导部件。

在这些附图中，相同的构件标有相同的标号。

具体实施方式

图1中示出且在图2中局部地示出的电的机器1可以例如用作汽车中的助力回收电机(也就是说，既可电动机地运行，又可发电机式地运行)，且被设计成爪极式机器。电的机器1具有机器部分10，该机器部分含有电动机或发动机，并且包括定子或定片11以及位于内部的转子12(图2)。此外，电刷支架20和在电的机器1的端侧的功率电子机构30属于电的机器1，该电刷支架是用于把电流传递到电动机的转子绕组上的电流传递系统的一部分。连接板40位于机器部分10和功率电子机构30之间，该连接板使得定片11的绕组的各相与功率电子机构30连接。此外，连接板40用于容纳电刷支架20。

机器部分10的定片11接纳在形成壳体的轴承端盖101和102之间。定片11包括叠片组和接纳在叠片组中的定片绕组。轴承端盖101和102附加地接纳着球轴承，带有转子轴121的转子12可转动地支撑在这些球轴承上。

通过滑环总成50和带有电刷21与22的电刷支架20把电流传递到转子12的转子绕组上。滑环总成50包括两个转子侧的电流接触部件以及用来与转子绕组的绕组线端部电连接的各汇流排，这些电流接触部件构造成套筒形的滑环51和52，这些滑环轴向平卧地抗扭地位于转子轴121上；在图2和4中示出一个汇流排53，该汇流排使得绕组线端部57与滑环51连接。电刷21与22接触性地位于滑环51和52上，这些电刷在壳体侧的电刷支架20中被引导。汇流排以及滑环51和52接纳在塑料注塑包封部61中。在电刷支架20上，在与空气引导部件23相对的端部设置了两个用于电连接电刷21与22的接头。

为了确定转子轴121的角度位置，转角传感器80与转子轴121的端侧相邻地布置，其中，转角传感器80在壳体部分81中具有永磁铁82，并且壳体部分81通过固定销83抗扭地与转子轴121例如通过压配合连接。

滑环总成50被连接板40的壳体壁41包围，其中，在壳体壁41的内部形成了容纳着滑环总成50的容纳腔或滑环腔70。容纳腔或滑环腔70被冷却空气71流过，该冷却空气以体积流由转子侧的风扇122被输送经过容纳腔或滑环腔70。冷却空气与电刷支架20相邻地进入到容纳腔或滑环腔70中，沿着带有两个滑环51和52的滑环总成50输送，并且沿着由连接板40的壳体壁41限定的通道朝向风扇122流动，从该风扇，冷却空气从电的机器中导出。由此保证有效地排出在电流传递系统中因电刷21、22与滑环51、52之间的摩擦而产生的热量。

为了改善冷却，在电刷支架20上有个空气引导部件23，该空气引导部件在图3中以放大图示出。空气引导部件23与电刷支架20一体地构造，并且被设计成半开口的锥形或漏斗形扇区，其与电刷支架20的端部相邻地布置，电刷21与22在该端部伸出。漏斗外侧面24形成用于支撑在壳体构件上的支撑面。漏斗内侧面25形成一个斜坡，冷却空气71可以沿着该斜坡流动，其中，冷却空气平行于漏斗内侧面25的倾斜方向流动。漏斗内侧面25的倾斜方向按一定方式设计，使得冷却空气71直接到达滑环51和52以及到达电刷21与22的端部。漏斗形的空气引导部件23沿着近乎180°的角度区伸展，如由图3可见。

在图4中示出了转子12的另一实施例，其结构在很大程度上与图2的转子相同。图4中也在电刷支架20上设置了漏斗扇区形式的空气引导部件23，其辅助滑环总成50的空气流动，并且导致增大冷却空气的体积流。附加地，在冷却空气71的冷却路径上设置了另一个空气引导部件42，其以壳体凸起的形式构造在壳体壁41上。该壳体凸起减小了在容纳腔或滑环腔70中的自由通流横截面积，由此实现显著地提高冷却空气71的流速。壳体凸起42是壳体壁41的一部分，并且有利地部分圆形或部分柱形地围绕滑环51和52在电刷支架20的圆周端侧之间伸展，从而相应地形成部分圆形的带有减小的自由通流横截面积的容纳腔或滑环腔70。冷却空气71的提高的流速或增大的体积流进一步改善了散热。

Claims

1.一种电的机器，特别是爪极式机器，带有用于把电流传递到转子(12)的转子绕组上的电流传递系统，其中，所述电流传递系统具有定子侧的在电刷支架(20)中的电刷(21、22)，且具有转子侧的电流接触部件(51、52)，所述电刷(21、22)接触地贴靠在所述电流接触部件上，其中，在所述转子(12)中沿着所述电流传递系统的转子侧的电流接触部件(51、52)设置了冷却路径(70)，其中，所述电的机器(1)具有用于电接触绕组的连接板(40)，其特征在于，在所述冷却路径中有两个定子侧的空气引导部件(23、42)，用于经过所述冷却路径(70)引导的冷却空气(71)的体积流和/或流速的转向和提高，其中，两个定子侧的空气引导部件(23、42)中的一个空气引导部件(23)布置在所述电刷支架(20)上，并且两个定子侧的空气引导部件(23、42)中的另一个空气引导部件(42)布置在所述连接板(40)的壳体壁(41)上，其中，两个定子侧的空气引导部件(23、42)构造成沿轴向方向开口的漏斗形或锥形的中空型模的扇区。

2.如权利要求1所述的电的机器，其特征在于，所述扇区延伸经过介于90°和270°之间、优选介于90°和180°之间、特别优选为180°的角度。

3.如权利要求1或2所述的电的机器，其特征在于，所述两个定子侧的空气引导部件(23、42)的内侧面(25)部分地包围电流接触部件(51、52)。

4.如权利要求1或2所述的电的机器，其特征在于，所述两个定子侧的空气引导部件(23、42)的内侧面(25)部分地包围转子轴。

5.如权利要求1所述的电的机器，其特征在于，所述连接板(40)上的空气引导部件(42)构造成在所述壳体壁(41)上的壳体凸起(42)，其中，所述壳体凸起(42)与所述转子侧的电流接触部件(51、52)相邻地布置，并且减小了所述冷却路径(70)的自由通流横截面积。

6.如权利要求1或5所述的电的机器，其特征在于，所述连接板(40)的壳体壁(41)限定了所述冷却路径(70)。

7.如权利要求1所述的电的机器，其特征在于，所述两个定子侧的空气引导部件参照转子轴线彼此相对地布置。

8.如权利要求1所述的电的机器，其特征在于，所述电流传递系统的所述转子侧的电流接触部件包括在所述转子(12)的转子轴(121)上的两个轴向地并排的滑环(51、52)。

9.如权利要求1所述的电的机器，其特征在于，所述电流传递系统的所述转子侧的电流接触部件构造成集电器，该集电器随着所述转子(12)的转子轴(121)转动。

10.如权利要求1所述的电的机器，其特征在于，存在转子侧的用于产生所述冷却空气(71)的体积流的风扇(122)。