СТАТОР С КЛЕММНЫМ СОЕДИНИТЕЛЕМ Российский патент 2022 года по МПК H02K3/52 B60K7/00 H02K7/00 H02K1/12 

Область техники

Настоящее изобретение относится к встроенному в колесо мотору (мотор-колесо), содержащему статор и ротор, размещенный вокруг статора, причем статор содержит цилиндрическую поверхность, на которой множество ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, например, стержней из магнитного многослойного материала, размещается, при этом ориентированные в осевом направлении элементы сердечника разделяются друг от друга пазами, ротор содержит множество постоянных магнитов, размещенных на внутренней окружности ротора, и которые обращены к радиальным внешним поверхностям упомянутых ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, при этом статор дополнительно содержит катушки с обмотками и клеммами, и соединитель для соединения с клеммами катушек. Изобретение дополнительно относится к цилиндрическому корпусу, содержащему множество ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, таких как стержни из многослойного магнитного материала, причем каждый элемент сердечника окружается обмотками соответствующей катушки, имеющей клеммы, и к кольцеобразному соединителю для соединения с клеммами катушки такого цилиндрического корпуса.

Уровень техники

Встроенный в колесо узел привода известен из документа WO 2013/025096, который описывает электрическое транспортное средство с встроенным в колесо электромотором, в котором ротор соединяется с ободом колеса, несущим одну или более шин. Статор устанавливается на раме транспортного средства через систему подвески колеса. Известный встроенный в колесо мотор является частью колеса с непосредственным приводом, в котором электромагниты мотора непосредственно приводят в движение обод и шину без каких-либо промежуточных передач. Таким образом, вес и пространство экономятся, и число компонентов в узле привода минимизируется.

Крутящий момент, который формируется посредством встроенного в колесо мотора, зависит от переносящей магнитный поток поверхности между ротором и статором и является квадратичной функцией радиуса ротора. Магниты ротора размещаются настолько наружу, насколько возможно вокруг статора, чтобы получать радиус ротора настолько большой, насколько возможно, в фиксированных габаритах мотора, и конструкция мотора оптимизируется, чтобы минимизировать зазор между ротором и статором для предоставления максимальной мощности и крутящего момента шине. Ширина зазора между ротором и статором, с другой стороны, проектируется достаточно большой, чтобы поглощать механические удары по колесу во время условий движения.

Обмотки статора питаются посредством электронных схем управления, которые располагаются в статоре, и которые преобразуют электрическую энергию из системы подачи мощности транспортного средства, например, аккумуляторной батареи и/или электрогенератора, в переменный ток (AC), который подходит для использования электромотором. Такие электронные схемы управления типично содержат электронные силовые электронные схемы управления, например, IGBT-токовые модули и регулятор тока, как описано в документе EP 1252034. С помощью электронных схем управления для управления током и/или напряжением, подаваемым к обмоткам статора, регулируется вектор магнитного поля магнитного потока, формируемого статором, и электромотор работает с желаемым крутящим моментом и/или скоростью вращения. Посредством объединения электронных схем управления в статоре длина электрических шин, которые проходят от электронных схем управления к электромагнитам, может оставаться короткой, что является очень желательным в виду минимизации потерь высоких электрических токов и напряжений, как правило, требуемых для работы такого электромотора, которые могут, например, иметь величину до 300 А при 700 В или более.

Для того, чтобы охлаждать электромотор и/или электронные схемы управления, известный узел привода снабжается системой охлаждения, имеющей один или более охлаждающих каналов, которые находятся рядом с внешней поверхностью статора и/или электронными схемами управления, по которым жидкий хладагент может протекать внутрь и из узла привода.

Встроенный в колесо узел привода может быть осуществлен как по существу автономный модуль, без каких-либо движущихся частей транспортного средства, присоединенных к и/или протягивающихся внутрь ротора. Внутреннее пространство, определенное ротором, предпочтительно является по существу замкнутым, чтобы предотвращать проникновение посторонних частиц, таких как пыль и/или частицы продуктов износа, высвобождаемые тормозной системой транспортного средства и/или дорогой, в упомянутое внутреннее пространство.

Встроенный в колесо узел привода может быть установлен на транспортном средстве во множестве позиций посредством соединения стороны узла привода, обращенной к транспортному средству, с рамой транспортного средства. Обод для установки шины может быть присоединен к ротору, предпочтительно к по существу цилиндрической внешней поверхности ротора.

Электромагниты формируются посредством катушек, каждая из которых наматывается вокруг сердечника, который содержит магнитный материал. Документ WO 2013/025096, однако, не описывает способ, которым катушки статора соединяются с линиями электропитания, которые идут от источника питания, очень подробно.

Из документа US 2003/0173842 известен трехфазный тонкий бесщеточный DC-мотор, который должен быть использован в гибридном автомобиле, расположенный между двигателем и трансмиссией. Мотор включает в себя ротор, соединенный, например, непосредственно соединенный, с коленчатым валом двигателя, и кольцеобразный статор, окружающий ротор. Статор включает в себя множество магнитных полюсов, которые имеют обмотки на сердечниках, держатель статора, который содержит магнитные полюса, и кольцевой централизованный блок распределения, который сконцентрированно распределяет токи на обмотки. Блок распределения имеет диаметр больше по сравнению с ротором и в примерном варианте осуществления содержит множество электрических шин, которые имеют различные диаметры и уложены в радиальном направлении, каждая из электрических шин имеет множество выступающих радиально внутрь отводов для соединения с обмотками.

Документ DE112016001848 описывает электрическое соединительное устройство, содержащее по меньшей мере два подузла, при этом каждый подузел содержит два электропроводных элемента, множество соединителей, приспособленных для проведения электрического тока и соединенных механически с каждым из проводящих элементов, причем соединители располагаются на любой стороне устройства, и изоляционный кожух, частично покрывающий проводящие элементы, причем подузлы укладываются друг на друга. Настоящее изобретение нацелено на предоставление встроенного в колесо мотора, в котором соединитель легко соединяется с клеммами катушек.

Дополнительной задачей изобретения является предоставление встроенного в колесо мотора со статором, имеющим катушки, в котором площадь, на которой катушки могут формировать магнитный поток, максимизируется.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является предоставление такого встроенного в колесо мотора, содержащего компактный соединитель между клеммами катушек статора и линиями электропитания.

Сущность изобретения

Для этого, согласно первому аспекту, изобретение предоставляет встроенный в колесо мотор, содержащий статор и ротор, размещенный вокруг статора, статор содержит цилиндрическую поверхность, на которой размещается множество ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, при этом ориентированные в осевом направлении элементы сердечника разделяются друг от друга пазами и протягиваются по существу в осевом направлении от первого торца цилиндрической поверхности ко второму торцу цилиндрической поверхности, ротор содержит множество постоянных магнитов, размещенных на внутренней окружности ротора, и которые обращены к радиальным внешним поверхностям упомянутых ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, статор дополнительно содержит катушки с обмотками и клеммами, и соединитель для соединения с клеммами катушек, упомянутый соединитель содержит по меньшей мере два взаимно изолированных проводника, размещенных на первом торце цилиндрической поверхности рядом с изогнутыми концами обмоток, каждый из проводников содержит одну или более проводящих основных частей, которые протягиваются по окружности вокруг оси вращения встроенного в колесо мотора, и множество контактных элементов, протягивающихся от них, при этом контактные элементы размещаются для соединения с одной из упомянутых клемм, при этом одна или более проводящих основных частей каждого проводника располагаются на расстоянии в осевом направлении от одной или более проводящих основных частей другого проводника или проводников.

Электрическая мощность может, таким образом, подаваться от источника питания, по проводникам к катушкам, при этом только одна изолированная линия электропитания проходит от электронных схем электропитания к каждому проводнику. Число отдельных точек соединения для соединения проводников с источником питания, таким образом, минимизируется, и риск электрического пробоя, возникающего в таких точках соединения, уменьшается.

Компоновка проводников, каждый из которых предпочтительно формируется как электрическая шина, предоставляет возможность соединителю иметь компактную конструкцию. Это, в частности, случай, когда основные части проводников имеют ширину в осевом направлении, которая в значительной степени меньше высоты основной части проводника в радиальном направлении цилиндрической поверхности. Такой компактный соединитель также увеличивает объем пространства на статоре, который остается доступным для стержней и обмоток, таким образом, предоставляя большую площадь поверхности, на которой катушки могут формировать магнитный поток.

Хотя каждый проводник предпочтительно формируется как единый блок, альтернативно, каждый проводник может содержать множество проводящих основных частей, например, каждое в форме сегмента кольца, проводящим образом соединенные друг с другом. Каждая основная часть проводника для проводника имеет одинаковую фазу, ток и напряжение.

Способ соединения клемм катушки с соединителем предоставляет возможность обмоткам катушек точно следовать элементам сердечника в продольном направлении элементов сердечника, в то время как внешний радиус изогнутого фрагмента обмоток на дальних концах элементов сердечника может сохраняться относительно небольшим, например, внешний радиус может быть половиной или меньше максимального расстояния между внешними краями обмотки по продольной оси. Сохраняя длину изогнутых концов в осевом направлении небольшой относительно длины продольно протягивающихся фрагментов обмоток, суммарная полезная поверхность для формирования магнитного потока для привода ротора максимизируется.

Поскольку круговые проводники размещаются на торце цилиндрической поверхности разнесенными так, что располагаются на расстоянии в осевом направлении от изогнутых концов обмоток катушки, когда соединитель позиционируется относительно цилиндрической поверхности, соединитель может перемещаться в осевом направлении в сторону клемм, пока каждая из клемм не сможет быть закреплена на соответствующем контактом элементе проводника. Во время этого осевого перемещения осевое расстояние между клеммами и их соответствующими катушками, и предпочтительно также радиальное расстояние между ними, будет, в целом, оставаться по существу постоянным. Это облегчает сборку и техническое обслуживание встроенного в колесо мотора, поскольку необходимость отдельно перемещать клеммы во время установки минимизируется.

Контактные элементы упомянутых проводников типично, каждый, содержат первую часть, которая протягивается радиально от соответствующей основной части проводника, и вторую часть, которая протягивается в направлении, параллельном осевому направлению основной части изолятора, и при этом вторые части контактных элементов размещаются рядом в круговом направлении основной части изолятора. Поскольку вторые части контактных элементов, таким образом, протягиваются в осевом направлении, клеммы катушек могут быть соединены с контактными элементами без схождения по направлению друг к другу. Это уменьшает риск возникновения искр между клеммами. В этом отношении является полезным, если клемма каждой катушки протягивается от нижней обмотки, например, обмотки катушки, которая находится радиально близко или является ближайшей к цилиндрической поверхности, к соответствующему контактному элементу проводника, который располагается на расстоянии в осевом направлении от изогнутого конца упомянутой нижней обмотки.

Предпочтительно, контактные элементы содержат изогнутый фрагмент на своей стороне, обращенной к осевым элементам сердечника. Во время сборки встроенного в колесо мотора контактные элементы могут, таким образом, быть помещены в соприкосновение с клеммами посредством скольжения соединителя в осевом направлении к элементам сердечника, таким образом, что первый контакт между клеммами и контактным элементом находится на изогнутом фрагменте. Например, изогнутый фрагмент может соединять первую часть со второй частью, при этом вторая часть контактного элемента протягивается в направлении от ориентированных в осевом направлении элементов сердечника. Альтернативно, вторая часть может протягиваться в направлении к ориентированным в осевом направлении элементам сердечника и содержит изогнутый фрагмент на конце второй части, ближайшем к элементам сердечника.

В варианте осуществления ориентированные в осевом направлении элементы сердечника являются ориентированными в осевом направлении стержнями из магнитного многослойного материала. Стержни могут, например, быть сформированными посредством наслоения нескольких пластин из магнитного материала, такого как сталь, друг на друга. Эти слои предпочтительно укладываются друг на друга в направлении, параллельном оси вращения.

В варианте осуществления число проводников по меньшей мере равно числу электрических фаз, для которых встроенный в колесо мотор приспособлен работать. Например, для трехфазного встроенного в колесо мотора число проводников с круговыми основной частями будет равно по меньшей мере трем.

В одном варианте осуществления обмотки являются концентрированными обмотками. Изогнутые концы таких обмоток, как правило, занимают значительно меньше пространства по сравнению с изогнутыми концами распределенных обмоток, в то же время предоставляя возможность формирования большого потока посредством обмоток и элементов сердечника.

В варианте осуществления ориентированные в осевом направлении элементы сердечника, каждый, имеют внешнюю поверхность, обращенную радиально наружу, при этом, когда рассматриваются в проекции на плоскость, перпендикулярную к центральной оси цилиндрической поверхности, клеммы и соединитель лежат внутри вписанной окружности внешних поверхностей ориентированных в осевом направлении элементов сердечника. Поскольку часть катушек, клеммы или соединитель не протягивается радиально дальше наружу по сравнению с радиальными внешними поверхностями элементов сердечника, ротор, который окружает статор, может быть размещен с постоянными магнитами рядом с внешними поверхностями, например, так, что воздушный зазор между постоянными магнитами ротора и внешними поверхностями находится в диапазоне 0,5-2 мм, предпочтительно в диапазоне 1,0-1,5 мм.

В варианте осуществления соединитель содержит кольцеобразную основную часть изолятора по меньшей мере с двумя разнесенными в осевом направлении канавками, каждая из которых удерживает соответствующий один из упомянутых проводников. Для предотвращения электрического пробоя между основными частями проводников канавки предпочтительно полностью содержат основные части проводников, при этом только контактные элементы проводников выступают из канавок.

В варианте осуществления длина ориентированных в осевом направлении элементов сердечника в осевом направлении больше диаметра вписанной окружности внешних поверхностей ориентированных в осевом направлении элементов сердечника. Таким образом предоставляется большая поверхность для формирования магнитного потока.

В варианте осуществления встроенный в колесо мотор дополнительно содержит изолирующую крышку, имеющую кольцевую поверхность, на которой предусматриваются радиальные ребра, которые протягиваются параллельно продольной оси кольцевой поверхности, при этом упомянутые ребра размещаются между двумя соседними контактными элементами по меньшей мере двух проводников. Ребра дополнительно изолируют контактные элементы друг от друга, увеличивая длину канала утечки поверхности диэлектрика между двумя соседними контактными элементами.

В варианте осуществления элементы сердечника протягиваются от цилиндрического корпуса, каждая из проводящих круговых основных частей имеет внутренний диаметр, равный или больше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса. Радиальные внутренние края проводящих основных частей, таким образом, размещаются на большем радиальном расстоянии от продольной оси цилиндрического корпуса по сравнению с обращенной внутрь поверхностью упомянутого цилиндрического корпуса и могут поддерживаться на основной части изолятора.

Предпочтительно, цилиндрический корпус и элементы сердечника формируются вместе как единый блок, предоставляя возможность цилиндрическому корпусу и элементам сердечника устанавливаться за один раз на цилиндре, таком как корпус статора. Цилиндрический корпус предпочтительно выполняется из магнитного материала, например, такого же магнитного многослойного материала, что и элементы сердечника. Например, цилиндрический корпус и элементы сердечника могут быть сформированы посредством наслоения множества кольцевых стальных пластин вместе, при этом в каждой пластине множество фрагментов вырубается по внешней окружности, чтобы формировать элементы сердечника и протягивающиеся в осевом направлении пазы, когда пластины наслаиваются вместе.

В варианте осуществления по меньшей мере две из упомянутых основных частей проводников имеют одинаковый внутренний диаметр и/или одинаковый внешний диаметр. Эти основные части проводников могут, таким образом, быть использованы и изготовлены взаимозаменяемо. В случае, когда соединитель содержит третью основную часть проводника, она может иметь внутренний и/или внешний диаметр больше диаметра по меньшей мере двух основных частей проводников, хотя радиальная высота всех основных частей проводников соединителя предпочтительно является по существу одинаковой.

В варианте осуществления статор содержит цилиндрический полый корпус статора, имеющий открытый торец, при этом цилиндрическая поверхность устанавливается на упомянутом полом корпусе статора со своим первым торцом в направлении открытого торца, при этом соединитель размещается в осевом направлении между первым торцом цилиндрической поверхности и открытым торцом полого корпуса статора. Открытый торец предпочтительно размещается на стороне встроенного в колесо мотора, обращенной к дороге. Таким образом, дополнительные части компонентов встроенного в колесо мотора могут быть размещены внутри корпуса статора со стороны транспортного средства, обращенной к дороге, и без снятия статора с транспортного средства.

В варианте осуществления встроенный в колесо мотор дополнительно содержит силовые электронные схемы управления, размещенные в статоре, при этом проводники размещаются на стороне статора, обращенной к дороге, и соединяются с силовыми электронными схемами управления. Силовые электронные схемы управления, которые, например, содержат множество IGBT для преобразования электрической мощности в форму, подходящую для привода встроенного в колесо мотора, могут, таким образом, быть легко установлены внутри статора, или осмотрены, со стороны транспортного средства, обращенной к дороге. Во время установки и/или осмотра силовых электронных схем управления встроенный в колесо мотор может оставаться присоединенным к транспортному средству.

В варианте осуществления, когда рассматривается в радиальном направлении, каждый из элементов сердечника содержит средний участок, вокруг которого наматываются обмотки упомянутых катушек, при этом радиальная внешняя поверхность каждого из элементов сердечника имеет ширину, более широкую по сравнению с шириной соответствующего среднего участка. Ширина радиальной внешней поверхности и среднего участка измеряется в круговом направлении множества элементов сердечника. Значительная часть обмоток катушек, таким образом, окружается элементами сердечника. Предпочтительно, зазоры между радиальными внешними поверхностями имеют площадь поверхности, которая меньше 10% суммы радиальных внешних поверхностей элементов сердечника.

Согласно второму аспекту, настоящее изобретение предоставляет цилиндрический корпус, имеющий множество ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, разделенных осевыми пазами, каждый элемент сердечника окружается обмотками соответствующей катушки, имеющей клеммы, при этом каждый из ориентированных в осевом направлении элементов сердечника имеет внешнюю окружность, обращенную радиально наружу, при этом, когда рассматривается в проекции на плоскость, перпендикулярную центральной оси цилиндрического корпуса, клеммы лежат во вписанной окружности внешних поверхностей ориентированных в осевом направлении элементов сердечника. Радиальные внешние поверхности клемм предпочтительно вписаны в окружность. Цилиндрический корпус предпочтительно является цилиндрическим корпусом для встроенного в колесо мотора, как описано в данном документе, и содержит свою цилиндрическую поверхность. Ориентированные в осевом направлении элементы сердечника предпочтительно являются ориентированными в осевом направлении стержнями из магнитного многослойного материала.

В варианте осуществления, когда рассматривается в проекции на плоскость, перпендикулярную центральной оси цилиндрического корпуса, клеммы лежат снаружи внутренней радиальной поверхности цилиндрического корпуса. Предпочтительно, в упомянутой проекции, весь соединитель также лежит по существу на и/или снаружи упомянутой внутренней радиальной поверхности.

В варианте осуществления клемма каждой катушки протягивается от нижней обмотки катушки в сторону от элементов сердечника и от продольной оси цилиндрического корпуса. Клеммы, таким образом, не сходятся по направлению к продольной оси корпуса, но остаются разнесенными друг от друга на фиксированные расстояния. Свободные концы клемм предпочтительно протягиваются параллельно друг другу, чтобы облегчать соединение с соединителем.

Согласно третьему аспекту, настоящее изобретение предоставляет кольцеобразный соединитель для соединения с клеммами катушки, соединитель содержит кольцеобразную основную часть изолятора по меньшей мере с двумя разнесенными в осевом направлении пазами, при этом в каждом пазе предусматривается проводник, который содержит одну или более размещенных в круговом направлении основных частей проводников и множество разнесенных в круговом направлении контактных элементов, каждый из упомянутых контактных элементов содержит первую часть, протягивающуюся радиально от соответствующей одной из упомянутых одной или более основных частей проводников, и протягивающуюся в осевом направлении вторую часть, вторые части контактных элементов находятся рядом в круговом направлении основной части изолятора для приема клемм катушки.

В варианте осуществления кольцеобразный соединитель выполнен с возможностью установки на статоре, который снабжается протягивающимися в осевом направлении элементами сердечника, вокруг которых намотаны катушки, например, как описано ранее в данном документе, при этом контактные элементы, каждый, содержат изогнутый фрагмент на своей стороне, обращенной к осевым элементам сердечника. Кольцеобразный соединитель может, таким образом, быть выполнен с возможностью касаться клемм катушки статора посредством осевого перемещения кольцеобразного соединителя по направлению к статору, так что первоначальное соприкосновение между клеммами и контактными элементами происходит в изогнутых фрагментах. Ориентированные в осевом направлении элементы сердечника являются ориентированными в осевом направлении стержнями из магнитного многослойного материала.

В варианте осуществления свободные концы вторых частей проводников лежат на общей окружности. Достаточный контакт между контактными элементами и клеммами может, таким образом, гарантироваться, когда кольцеобразный соединитель был установлен на цилиндрическую поверхность, например, после того как кольцеобразный соединитель был присоединен к первому краю цилиндрической поверхности.

В варианте осуществления контактные элементы кольцеобразного соединителя соединяются с клеммами цилиндрического корпуса, как описано в данном документе. Кольцеобразный соединитель и цилиндрический корпус, таким образом, формируют вид соединения, аналогичный штепсельно-гнездовому соединению.

Краткое описание чертежей

Настоящее изобретение будет обсуждено более подробно ниже со ссылкой на приложенные чертежи, на которых

Фиг. 1A и 1B соответственно показывают вид в поперечном сечении и изометрический вид в разрезе узла привода для использования с настоящим изобретением,

Фиг. 2 показывает статор, который может быть использован во встроенном в колесо моторе на фиг. 1A и 1B;

Фиг. 3 показывает подробности соединителя на фиг. 2, и

Фиг. 4 показывает фрагмент цилиндрического корпуса согласно настоящему изобретению, который может быть частью статора на фиг. 2.

Описание вариантов осуществления

Фиг. 1A показывает вид в поперечном сечении узла 1 привода для использования с настоящим изобретением. Узел привода содержит статор 30 с полым корпусом 31 статора, который имеет внешнюю поверхность 32, вокруг которой размещается ротор 60. Узел привода дополнительно содержит соединительный выступ 33, размещенный на стороне 2 узла 1, обращенной к транспортному средству, для присоединения узла привода к транспортному средству. Соединительный выступ 33 содержит вал 34 и фланец 35, которые неподвижно соединяются с корпусом 31 статора. Фланец 35 лежит в роторе 60 и имеет больший диаметр по сравнению с фрагментом 36 вала 34, который лежит снаружи периферийной поверхности 63 ротора 60. Для поддержки вращательного движения ротора 60 вокруг оси вращения R предусматриваются подшипники 52 на стороне, обращенной к транспортному средству, посредством которых ротор поддерживается на выступе 33 на стороне, обращенной к транспортному средству. На стороне 3, обращенной к дороге, ротор поддерживается с возможностью вращения на корпусе 31 статора через подшипники 53 на стороне, обращенной к дороге.

Множество постоянных магнитов 61 присоединяется на внутренней круговой поверхности 62 ротора 60 и может вращаться вокруг электромагнитов 41 статора 30. Электромагниты 41 прикрепляются на корпусе 31 статора и приводят во вращение ротор посредством взаимодействия между постоянными магнитами 61 и магнитным потоком, формируемым посредством электромагнитов 41. Статор 30 и ротор 60 формируют электромотор, приспособленный для непосредственного приводящего вращения колеса вокруг оси вращения R. Для управления и питания электромагнитов 41 силовые электронные схемы 42 управления размещаются в полом корпусе 31 статора. Силовые электронные схемы 42 управления содержат компоненты, такие как множество IGBT, для преобразования электроэнергии от системы подачи мощности транспортного средства, например, аккумуляторной батареи и/или электрогенератора, в AC-форму, подходящую для использования электромотором. Резольвер (датчик положения) 81 предоставляет сигнал углового положения, указывающий угловое положение ротора силовым электронным схемам управления, так что переменный ток подается синфазно с магнитным полем ротора.

Чтобы предотвращать перегрев силовых электронных схем управления, когда электромотор находится в работе, охлаждающие трубопроводы (не показаны) предусматриваются рядом с силовыми электронными схемами 42 управления во внутреннем пространстве корпуса 31 статора и расположены на расстоянии от корпуса 31. Хладагент подается в охлаждающие трубопроводы через канал 45 подачи хладагента, который проходит через соединительный выступ 33 с внешней стороны ротора в его внутреннее пространство. После охлаждения силовых электронных схем 42 управления хладагент протекает по каналу 46 в соединительном выступе 33, к рубашке 37 охлаждения, которая предусматривается на внешней поверхности 32 корпуса 31 статора. Рубашка 37 охлаждения снабжается каналами 38, которые формируют контур, который проходит вдоль полого цилиндрического корпуса 31 и предоставляет канал, по которому жидкий хладагент протекает, чтобы охлаждать электромагниты 41, которые размещаются на внешней стороне 40 рубашки 37 охлаждения. Относительно холодный хладагент может, таким образом, подаваться через канал 45 подачи хладагента, при этом хладагент нагревается во время своего прохождения через охлаждающие трубопроводы и поглощает тепловую энергию от силовых электронных схем 42 управления и затем проходит через каналы 38, чтобы поглощать тепловую энергию от электромагнитов 41 перед удалением из узла 1 привода и направлением назад к транспортному средству через канал выпуска хладагента (не показан), который протягивается через соединительный выступ 33. Нагретый хладагент предпочтительно охлаждается в теплообменнике на транспортном средстве, после которого он рециркулирует через канал 45 подачи хладагента.

Линии 43a, 43b подачи мощности для подачи мощности к силовым электронным схемам 42 управления идут с внешней стороны ротора 60, через канал 44 в соединительном выступе 33, к силовым электронным схемам управления.

Ротор 60 содержит по существу цилиндрический корпус 71 ротора, который имеет поперечные торцы 72, 73 соответственно на своей стороне 2, обращенной к транспортному средству, и на своей стороне 3, обращенной к дороге. Оба поперечных торца 72, 73 являются по существу перекрытыми для того, чтобы препятствовать проникновению посторонних частиц, таких как пыль и частицы продуктов износа от дороги или высвобожденные тормозной системой транспортного средства, во внутреннее пространство полого ротора 60. Сторона ротора, обращенная к транспортному средству, является по существу перекрытой боковой пластиной 74, которая протягивается поперечно оси вращения R, и крышкой 75. Боковая пластина 74 и крышка 75, каждая, снабжаются отверстием, через которое протягивается фрагмент 34 соединительного выступа 33. Боковая пластина 74 поддерживает подшипники 52 на стороне, обращенной к транспортному средству, в то время как крышка 75 присоединяется к боковой пластине 74, чтобы закрывать подшипники 51 на их поперечной стороне 2, обращенной к транспортному средству, и содержит отверстие 77, через которое протягивается фрагмент 34. Крышка 75, вместе с уплотнением 78 вала, которое размещается между внутренней круговой кромкой 79 отверстия 77 и внешней окружностью вала 34 соединительного выступа 33, препятствует посторонним частицам в повреждении подшипников 52 на стороне, обращенной к транспортному средству. Дополнительно, крышка 75 и уплотнение 78 вала по существу предотвращают проникновение таких частиц во внутреннее пространство 5 ротора со стороны 2, обращенной к транспортному средству, где частицы могут сталкиваться с электромагнитами 41.

Подшипники 53 на стороне, обращенной к дороге, которые размещаются на внутренней стороне корпуса 31 статора, закрываются на стороне 3, обращенной к дороге, второй крышкой 80. Резольвер 81 соединяет с возможностью вращения статор 30 со второй боковой пластиной 80 и выполнен с возможностью обнаружения углового положения ротора 60 относительно статора 30.

Фиг. 1B показывает изометрический вид в частичном разрезе узла привода на фиг. 1A, в котором вторая пластина 80 крышки и подшипники 53 на стороне, обращенной к дороге, однако, не показаны, чтобы предоставлять возможность лучшего обзора полого корпуса 31 статора и резольвера 81;

Фиг. 2 показывает статор 230 встроенного в колесо мотора согласно настоящему изобретению, который может соответствовать статору 30, показанному на фиг. 1A и 1B. Статор 230 имеет полый корпус 231 статора с открытым торцом 207 на стороне статора, обращенной к дороге. На противоположной стороне, т.е., стороне, обращенной к транспортному средству, статор содержит соединительный выступ 233 для неподвижного присоединения мотора к транспортному средству.

Фиг. 3 показывает подробности соединителя 250 на фиг. 2, но не показывает часть статора, отличную от цилиндрической поверхности 210. Цилиндрическая поверхность может быть размещена непосредственно рядом с внешней поверхностью 38 рубашки 37 охлаждения, показанной на фиг. 1A и 1B, или размещена на корпусе 231 статора на фиг. 2. Цилиндрическая поверхность снабжена множеством элементов сердечника в форме стержней 211 из магнитного многослойного материала. Стержни протягиваются от первого торца 214 до второго торца 215 цилиндрической поверхности 210 параллельно осевому направлению A и имеют длину l. В показанном примере длина l больше внутреннего диаметра d цилиндрической поверхности, на которой стержни 211 размещаются. Каждый из стержней 211 имеет средний участок, вокруг которого намотаны обмотки катушки, каждый средний участок имеет ширину, которая меньше ширины радиальной внешней поверхности 212 стержня.

Катушки 240 с обмотками 241, 242, 243 предусматриваются вокруг стержней, при этом обмотки имеют фрагменты длиной, по существу равной длине l, и которые проходят по существу параллельно стержням, как показано на фиг. 2. На поперечных концах стержней обмотки содержат изогнутые концы 241a, 242a, 243a и противоположные изогнутые концы 241b, 242b, 243b. Клеммы 244, 245, 246 катушек, все размещаются на одной стороне цилиндрического корпуса 210, рядом с первым торцом 214. Каждая клемма протягивается от нижней обмотки катушки от стержней 211 и от продольной оси M цилиндрического корпуса 210, без схождения по направлению к продольной оси корпуса. Крайние точки клемм, таким образом, лежат на круговом контуре.

Клеммы соединяются с тремя изолированными проводниками 254, 255, 256, каждый для переноса тока по различной фазе. Проводники 254, 255, 256 содержат соответствующие круговые основные части 257, 258, 259 проводников, которые расположены на расстоянии друг от друга в осевом направлении. Основные части проводников, которые имеют по существу равные ширины w1, w2, w3 в осевом направлении A и по существу равные высоты h1, h2, h3 в радиальном направлении, удерживаются посредством изолирующей основной части 260, в ее канавках 261, 262, 263. Канавки имеют высоты больше или равные высотам проводящих основных частей, чтобы изолировать основные части друг от друга. Множество контактных элементов 264, 265, 266 протягиваются от каждой основной части проводника из соответствующей канавки, для создания контакта с клеммами. Первый фрагмент 266a каждого контактного элемента протягивается по существу радиально, а второй фрагмент 266b протягивается по существу параллельно осевому направлению основной части 260 изолятора. Часть контактных элементов, которая обращена к стержрням 211, является изогнутой, так что клеммы могут легко скользить на вторые фрагменты. Различие в длине вторых фрагментов проводящих основных частей может, таким образом, быть равным расстояниям, на которые проводящие основные части разнесены в осевом направлении друг от друга.

Каждая клемма протягивается от нижней обмотки своей соответствующей катушки, к контактному элементу проводника, который в осевом направлении и радиально расположен на расстоянии от изогнутого конца упомянутой нижней обмотки. Вторые фрагменты контактных элементов протягиваются по существу параллельно друг другу и имеют длины, выбранные так, что их свободные концы 264c, 265c, 266c лежат на общей окружности.

Другой вид соединителя 250 показан на фиг. 4. Стержни 211 протягиваются от цилиндрического корпуса 218, который выполнен из того же многослойного магнитного материала, что и стержни, и который предусматривается или лежит вплотную к цилиндрической поверхности 210 статора. Цилиндрический корпус 218 может быть установлен на корпус 231 статора, например, посредством прессовой посадки цилиндрического корпуса на него, отдельно от соединителя 250. После того как цилиндрический корпус 218 установлен на статор, соединитель 250 может быть присоединен посредством своего скольжения по наклонному торцевому фрагменту 234 корпуса 230 статора (см. фиг 2), пока он не достигнет позиции, показанной на фиг. 4. Посредством скольжения соединителя таким способом на статор соединитель радиально совмещается со статором, в то время как клеммы могут создавать скользящий контакт с изогнутыми фрагментами и вторыми концами контактных элементов, пока край 251 соединителя не упрется в первый торец 214 цилиндрической поверхности. Соединитель может, таким образом, легко быть установлен на статоре со стороны встроенного в колесо мотора, обращенной к дороге, например, способом, аналогичным тому, как штепсель устанавливается в гнездо.

Если цилиндрический корпус 218, катушки 240, клеммы 244, 245, 246 и проводники 254, 255, 256 проецируются на плоскость, перпендикулярную центральной оси цилиндрической поверхности 118, катушки, включающие в себя клеммы 244, 245, 246, и проводник 250, включающий в себя проводники 254, 255, 256, все лежат полностью во вписанной окружности радиальных внешних поверхностей 212 стержней 211 и полностью снаружи внутренней поверхности 221 цилиндрического корпуса 218.

В общих словах, изобретение относится к встроенному в колесо мотору со статором и ротором, размещенным вокруг статора, статор содержит цилиндрическую поверхность и катушки с обмотками вокруг ориентированных в осевом направлении стержней и содержит клеммы катушки, мотор дополнительно содержит соединитель, содержащий по меньшей мере два взаимно изолированных проводника, размещенных на первом торце цилиндрической поверхности рядом с изогнутыми концами, каждый из проводников содержит круговую проводящую основную часть и множество контактных элементов, протягивающихся от упомянутой проводящей основной части и размещенных для соединения с одной из упомянутых клемм, при этом круговые проводящие основные части располагаются на расстоянии в осевом направлении друг от друга.

Настоящее изобретение было описано выше со ссылкой на множество примерных вариантов осуществления, как показано на чертежах. Модификации и альтернативные реализации некоторых частей или элементов являются возможными и включены в объем защиты, который определены в прилагаемой формуле изобретения.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат заключается в упрощении соединения соединителя с клеммами катушек. Встроенный в колесо мотор содержит статор и ротор, размещенный вокруг статора. Статор содержит цилиндрическую поверхность и катушки с обмотками вокруг ориентированных в осевом направлении элементов сердечника и содержит клеммы катушки. Мотор дополнительно содержит соединитель, содержащий по меньшей мере два взаимно изолированных проводника, размещенных на первом торце цилиндрической поверхности рядом с изогнутыми концами обмоток. Каждый из проводников содержит кольцеобразную проводящую основную часть и множество контактных элементов, протягивающихся от упомянутой проводящей основной части и размещенных для соединения с одной из упомянутых клемм. При этом кольцеобразные проводящие основные части располагаются на расстоянии в осевом направлении друг от друга. Соединитель содержит кольцеобразную основную часть изолятора по меньшей мере с двумя расположенными на расстоянии в осевом направлении канавками, каждая из которых удерживает соответствующий один из упомянутых проводников. Каждый из контактных элементов содержит первую и вторую части и изогнутый фрагмент на своей стороне, обращенной к осевым элементам сердечника. Вторые части контактных элементов размещены рядом в круговом направлении основной части изолятора. Клемма создает скользящий контакт с изогнутым фрагментом и второй частью контактного элемента. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Встроенный в колесо мотор, содержащий статор (230) и ротор (60), размещенный вокруг статора, причем статор (230) содержит цилиндрическую поверхность (210), на которой размещено множество ориентированных в осевом направлении элементов (211) сердечника, при этом ориентированные в осевом направлении элементы сердечника разделены друг от друга пазами (213) и протягиваются по существу в осевом направлении (A) от первого торца (214) цилиндрической поверхности ко второму торцу (215) цилиндрической поверхности, ротор содержит множество постоянных магнитов, размещенных на внутренней окружности ротора, и которые обращены к радиальным внешним поверхностям упомянутых ориентированных в осевом направлении элементов сердечника, при этом статор (230) дополнительно содержит катушки (240) с обмотками (241, 242, 243) и клеммами (244, 245, 246), и соединитель (250) для соединения с клеммами (244, 245, 246) катушек,

упомянутый соединитель содержит по меньшей мере два взаимно изолированных проводника (254, 255, 256), размещенных на первом торце цилиндрической поверхности (210) рядом с изогнутыми концами (241a, 242a, 243a) обмоток (241, 242, 243), каждый из проводников содержит одну или более проводящих основных частей (257, 258, 259), которые протягиваются по окружности вокруг оси вращения встроенного в колесо мотора, и множество контактных элементов (264, 265, 266), протягивающихся от них, при этом одна или более проводящих основных частей (257, 258, 259) каждого проводника расположены на расстоянии в осевом направлении от одной или более проводящих основных частей другого проводника или проводников;

причем соединитель (250) содержит кольцеобразную основную часть (260) изолятора по меньшей мере с двумя расположенными на расстоянии в осевом направлении канавками (261, 262, 263), каждая из которых удерживает соответствующий один из упомянутых проводников,

при этом контактные элементы размещены для соединения с одной из упомянутых клемм (244, 245, 246),

каждый из контактных элементов содержит первую часть (266a), которая протягивается радиально от соответствующей проводящей основной части, и вторую часть (266b), которая протягивается в направлении, параллельном осевому направлению основной части изолятора, при этом каждый из контактных элементов содержит изогнутый фрагмент на своей стороне, обращенной к осевым элементам сердечника, и при этом вторые части контактных элементов размещены рядом в круговом направлении основной части изолятора, причем клемма создает скользящий контакт с изогнутым фрагментом и второй частью контактного элемента.

2. Встроенный в колесо мотор по п. 1, в котором ориентированные в осевом направлении элементы (211) сердечника, каждый, имеют внешнюю поверхность (212), обращенную радиально наружу, при этом, когда рассматриваются в проекции на плоскость, перпендикулярную центральной оси цилиндрической поверхности (220), клеммы (244, 245, 246) и соединитель (250) лежат во вписанной окружности (C) внешних поверхностей (212) ориентированных в осевом направлении элементов (211) сердечника.

3. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором длина (L) ориентированных в осевом направлении элементов сердечника в осевом направлении (A) больше диаметра (d) вписанной окружности внешних поверхностей ориентированных в осевом направлении элементов сердечника.

4. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором элементы сердечника протягиваются от цилиндрического корпуса (218), каждая из проводящих круговых основных частей имеет внутренний диаметр, равный или больше внутреннего диаметра цилиндрического корпуса.

5. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором свободные концы (266c) вторых частей проводников лежат на общей окружности.

6. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере две из упомянутых основных частей проводников имеют одинаковый внутренний диаметр и/или одинаковый внешний диаметр.

7. Встроенный в колесо мотор по п. 6, в котором соединитель содержит третью основную часть проводника, которая имеет внутренний и/или внешний диаметр, больший по сравнению с диаметром по меньшей мере двух основных частей проводников.

8. Встроенный в колесо мотор по п. 7, в котором радиальная высота всех основных частей проводников соединителя предпочтительно является по существу одинаковой.

9. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором изогнутый фрагмент соединяет первую часть со второй частью, при этом вторая часть контактного элемента протягивается в направлении от ориентированных в осевом направлении элементов сердечника.

10. Встроенный в колесо мотор по любому из пп. 1-7, в котором вторая часть протягивается в направлении к ориентированным в осевом направлении элементам сердечника и содержит изогнутый фрагмент на конце второй части, ближайшем к элементам сердечника.

11. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором статор содержит цилиндрический полый корпус (231) статора, имеющий открытый торец (231), при этом цилиндрическая поверхность установлена на упомянутый полый корпус статора своим первым торцом (214) по направлению к открытому торцу, при этом соединитель размещен в осевом направлении между первым торцом (214) цилиндрической поверхности и открытым торцом полого корпуса статора.

12. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащий силовые электронные схемы управления, размещенные в статоре, при этом проводники размещены на стороне статора, обращенной к дороге, и соединены с силовыми электронными схемами управления.

13. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, в котором, когда рассматривается в радиальном направлении, каждый из элементов (211) сердечника содержит средний участок (219), вокруг которого намотаны обмотки упомянутых катушек, при этом радиальная внешняя поверхность каждого элемента сердечника имеет ширину, более широкую по сравнению с шириной соответствующего среднего участка.

14. Встроенный в колесо мотор по любому из предшествующих пунктов, при этом ориентированные в осевом направлении элементы сердечника являются ориентированными в осевом направлении стержнями из магнитного многослойного материала.

15. Цилиндрический корпус (218) для встроенного в колесо мотора по п. 1, содержащий множество ориентированных в осевом направлении элементов (211) сердечника, разделенных осевыми пазами (213), причем каждый элемент сердечника окружен обмотками соответствующей катушки, имеющей клеммы, при этом каждый из ориентированных в осевом направлении элементов сердечника имеет внешнюю поверхность (212), обращенную радиально наружу, при этом, когда рассматривается в проекции на плоскость, перпендикулярную центральной оси цилиндрического корпуса, клеммы лежат во вписанной окружности внешних поверхностей ориентированных в осевом направлении элементов сердечника.

16. Цилиндрический корпус по п. 15, в котором, когда рассматривается в проекции на плоскость, перпендикулярную центральной оси цилиндрического корпуса (218), клеммы лежат снаружи внутренней радиальной поверхности цилиндрического корпуса.

17. Цилиндрический корпус по п. 15 или 16, в котором клемма каждой катушки протягивается от нижней обмотки катушки в направлении от элементов сердечника и от продольной оси цилиндрического корпуса.

18. Цилиндрический корпус по пп. 15, 16 или 17, в котором ориентированные в осевом направлении элементы сердечника являются ориентированными в осевом направлении стержнями из магнитного многослойного материала.

19. Кольцеобразный соединитель для соединения с клеммами катушки, причем соединитель содержит кольцеобразную основную часть изолятора по меньшей мере с двумя расположенными на расстоянии в осевом направлении пазами, при этом в каждом пазу предусмотрен проводник, который содержит одну или более размещенных по окружности основных частей проводников и множество разнесенных по окружности контактных элементов, каждый из упомянутых контактных элементов содержит первую часть, протягивающуюся радиально от соответствующей одной из упомянутой одной или более основных частей проводников, и протягивающуюся в осевом направлении вторую часть, причем вторые части контактных элементов находятся рядом в круговом направлении основной части изолятора для приема клемм катушки, при этом кольцеобразный соединитель выполнен с возможностью установки на статор, который снабжен протягивающимися в осевом направлении элементами сердечника, вокруг которых намотаны катушки, при этом каждый из контактных элементов содержит изогнутый фрагмент на своей стороне, обращенной к осевым элементам сердечника,

причем контактные элементы кольцеобразного соединителя соединены с цилиндрическим корпусом по любому из пп. 15-18.

20. Кольцеобразный соединитель по п. 19, в котором свободные концы вторых частей проводников лежат на общей окружности.