具有用于改进复位特性的凹处的绕线头部的制作方法

本发明涉及作为用于机动车的电驱动装置的电机。本发明尤其涉及这种电机的绕组或者说绕线头部的设计方案。

背景技术：

为了将电机用于例如用于机动车的驱动装置，可能越来越重要的是：实现高功率密度。这例如可能意味着，在使这种电机的输出的功率最大化的情况下降低结构尺寸和材料使用。尤其在机动车的领域中也致力于通过驱动单元、在此例如电机的更小的重量来降低车辆的总重量。由此例如能够降低成本和能量消耗并且减少有害物质排放。实现高功率密度的可行方案在于定子的槽中的高的电填充因子以及小的绕线头部、也就是所述绕组的下述区域，所述区域由于其在所述定子处的位置只能有限地参与所述电机的功率的产生。

在现有技术中已知下述方法，在所述方法中，例如能够在借助于拉入技术（einzugstechnik）所制造的定子中，通过形变过程来降低所述绕线头部的高度。为此，例如能够使用下述工具，所述工具具有平面平行的有效面。在所述方法的实施变型方案中，例如还能够在所述工具处设置凹部、凸肩或棱角。这些目前在现有技术中可以找到的解决方案虽然实现了部分地降低所述绕线头部的高度，但是经常显示出所述绕线头部的复位特性。这例如可能在于，所述绕线头部在一定的时间间隔范围内又能够以有限的程度而不期望地扩展。该扩展也以概念回弹（auffedern）而为人所知，所述扩展一方面可能直接在所述绕线头部的挤压或者说形变之后实现，但是也可能由于取决于时间的缓慢的回弹而在更长的时间间隔范围内实现。结果可能在于，所述电机的外部的尺寸随着时间不期望地增大。为了抵制该过程，所述定子的绕线头部例如能够用绑扎带（例如由浸渍的玻璃纤维构成）来固定，相应的绑扎方法在现有技术中已知。但是，绑扎过程成本较高并且耗时较长并且此外难以能够自动化地进行，这尤其对于经过剧烈地挤压的绕线头部来说由于差的可接近性而可能导致成本和耗费的提高。

技术实现要素：

本发明的实施方式能够有利地降低绕线头部的复位特性，这能够允许省去额外的工作步骤、例如绑扎（bandagieren）并且由此能够降低在制造电机时的成本和耗费。进一步在下面所描述的发明尤其作为以下考虑的基础。绕线头部经常能够由多个相对于彼此绝缘的电导体构成，所述电导体经常在相对于彼此不同的位置中例如以线束的形式在所述定子的槽之外延伸。在此，考虑到尽可能小的结构尺寸，值得期望的是，所述绕线头部具有尽可能小的体积或者说尽可能小的轴向的空间上的扩展，并且因此经常以挤压的方式构设在所述定子的近旁。在此，对于所述电机的无缺陷的功能来说有必要的是，所述导体相对于彼此绝缘、也就是在所述绕线头部中彼此没有进行电连接。此外，所述导体应当以下述方式延伸和成形：使得出现尽可能少的电损失、例如欧姆损失或者感应损失。出于这个原因，通常避免利用机械的手段以更剧烈的程度、尤其还在小空间上（kleinräumig）使所述导体变形，因为在此存在损坏所述导体和/或导体绝缘部的危险或者说存在额外的不期望的电损失的出现。但是，例如通过仔细选择的工具和合适的方法能够可行的是，使所述导体或者说导体绝缘部以有限的程度变形，而在此没有出现损坏或者额外的损失。因此，考虑到绕线头部的复位特性的改进，提出具有定子和绕组的电机。所述绕组由电导体的线圈状的布置结构构成并且被安置在所述定子处。所述绕组在所述定子的端面处构造了绕线头部，所述绕线头部至少在下述部分区域中具有绕线头部表面，所述部分区域分别具有一个沿着所述定子的轴向方向延伸的面法线。所述绕线头部表面具有凹处（eintiefung），所述凹处以下述方式构造：使得所述绕线头部的面积惯性矩沿着所述定子的轴向方向和/或径向方向提高。该凹处例如能够构设为槽状。在此，所述凹处在其形状方面和在其尺寸方面以下述方式构设：使得所述凹处能够通过所述绕线头部的面积惯性矩的提高来改进所述绕线头部的复位特性。换句话说，由此能够降低或者防止所述绕线头部的回弹并且由此能够降低或者防止所述电机的外部尺寸的不期望的增大。“面法线”在此例如能够被理解为下述矢量，所述矢量垂直于所述绕线头部表面延伸并且因此描绘了所述绕线头部表面的该部分区域的定向。

在本发明的一种实施方式中，所述凹处通过所述电导体的局部的变形来形成。换句话说，以下述方式改变所述电导体在所述绕线头部的区域中的延伸：使得通过例如多个有针对性地变形的电导体在所述绕线头部中构造凹处。下述优点能够在此看出：通过所述电导体的稳定的持久的变形在总体上产生提高所述面积惯性矩的凹处，所述电导体例如由能够塑性变形的金属或者金属合金构成。在一种示例中，凹处能够由局部的变形的电导体并且由相应地成形的额外的材料、例如绝缘材料、浇注材料或者类似材料来形成。

在本发明的一种实施方式中，所述凹处构设为凹槽（sicke）。凹槽在此例如可以被理解为拉长的凹处，所述拉长的凹处用于提高所述绕线头部的面积惯性矩并且由此用于提高所述绕线头部的刚度。在此，长度、宽度或者深度能够结合所述凹槽的形状以下述方式构设：使得对所述面积惯性矩的提高进行优化。在本发明的一种实施方式中，所述凹槽横向于所述定子的周向延伸。在一种示例中，在所述绕线头部表面处，所述凹槽沿径向或者以星状指向的方式远离所述定子的中心轴线来延伸。在本发明的一种实施方式中，所述绕线头部具有热塑性塑料或者合成树脂。这能够在总体上改进所述绕线头部的稳定性、强度和/或面积惯性矩。

此外，提出一种用于制造电机的绕线头部的装置，所述装置具有用于使绕线头部表面成形的挤压工具。所述挤压工具的有效面具有凸起，所述凸起通过压紧到绕线头部表面上以下述方式在所述绕线头部表面处产生凹处：使得所述绕线头部的面积惯性矩提高。这种装置的优点能够在此看出：由此能够有利地并且在低成本的情况下提供凹处。在本发明的一种实施方式中，所述挤压工具的有效面具有塑料。这能够具有以下优点：通过所述塑料的有限的弹性的可变形性，能够避免所述电导体的损坏或者说所述电导体的绝缘部的损坏。在本发明的一种实施方式中，所述挤压工具的有效面经过抛光。该经过抛光的有效面的优点能够是，使所述电导体或者说其绝缘部的损坏的危险最小化。

可以理解，如上面和下面所描述的那样，所述装置的特征也能够是所述电机的特征并且反之亦然。

附图说明

下面参照附图对本发明的实施例进行详细描述。不管是说明书还是附图都不应当以限制本发明的方式来解读。

图1a示出了具有绕组和绕线头部的电机的定子；

图1b示出了根据本发明的、具有绕组和绕线头部的电机的定子，所述绕线头部具有凹处；

图2示出了根据本发明的、用于制造电机的绕线头部的装置，所述装置具有挤压工具；并且

图3示出了根据本发明的、用于制造电机的绕线头部的装置的挤压工具。

附图仅是示意性的并且没有按比例。原则上，相同的或者类似的部件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1a示出了根据现有技术的、具有片组12和绕组14的电机的定子结构组件10。所述绕组14能够由电导体的线圈状的布置结构构成，所述布置结构能够由多个相邻地延伸的并且相对于彼此绝缘的导体环构成。在此能够有利的是，通过所述绕组14在所述片组12之外的尽可能小的体积和非常紧密地并排地延伸的导体来实现尽可能大的功率密度。所述绕组14能够在所述片组12的内部区域中、例如通过槽或者凹部来延伸。在所述片组12的端面处，所述绕组构造了绕线头部16，所述绕线头部能够以下方式产生：导体在所述端面处离开所述片组12的一个槽并且延伸到所述片组12的另一个槽中。在此，所述导体的部分区域在所述片组12之外延伸，并且下述导体在总体上构造了所述绕组14的绕线头部表面18，所述导体在所述在片组12的该端面处退出及进入。在图1a中简化地平坦地示出的绕线头部表面18由下述导体的多个单个的表面构成，所述导体在那里并排地延伸并且相对于彼此绝缘。在所述绕线头部16处布置了连接区域19，所述连接区域能够用于提供所述绕组14的电导体的电连接，例如以用于供电和/或控制。所述绕线头部16的在此所示出的形状例如能够通过挤压来实现。这种解决方案的缺点是，所述绕线头部16在所述挤压之后由于其机械结构和材料特性而具有复位特性，这可能导致所述绕线头部16的体积的提高。在此可能出现所述定子12连同绕组14的总长度的提高，这可能提高所述电机的位置需求。

在图1b中所示出的定子结构组件10在其构造方面基本上相当于图1a的定子结构组件10，但是在所述绕线头部表面18处额外地具有凹处或者凹部，所述凹处或者凹部以下述方式构造：使得所述绕线头部16的面积惯性矩沿着所述定子12的轴向方向提高。在此所示出的凹处构设为凹槽，所述凹槽相应地槽状地沿着所述定子12的径向方向并且横向于所述定子的周向延伸。沿着所述定子的周向来看，在所述绕线头部表面18处设置了多个根据本发明的凹处20，其中该凹处相应地彼此隔开。所述凹处20在此至少部分地通过所述电导体的局部的变形来形成。换句话说，所述凹处20通过所述电导体的局部的形变、压入或者类似的形状变化而产生。在一种示例中，所述绕线头部16能够额外地包含热塑性塑料或者合成树脂，所述合成树脂形成所述凹处的至少一部分。在此，例如能够结合所述电导体的形变来使用用于使所述塑料或者合成树脂成形的热方法和/或机械方法。通过在此构造为凹槽的凹处20提高了所述绕线头部16的面积惯性矩。换句话说，能够以这种方式改进所述绕线头部16的复位特性，使得防止或者至少降低所述绕线头部16尤其沿着所述定子12的轴向方向的扩展。至今经常在现有技术中所使用的解决方案、像例如所述绕组14的绑扎由此能够省去，这尽管实现了高功率密度但是也能够有利地降低用于制造电机的成本和耗费。

图2示出了一种根据本发明的、用于制造电机的绕线头部16的装置30。所述装置具有两个挤压工具32，所述挤压工具为了挤压的目的而以挤压力34朝彼此运动。在所述挤压工具32之间布置了在此构造为柱筒状的定子12。在所述定子12的端面36处分别布置了一个绕线头部16。所述挤压工具32以下述方式构设：使得所述挤压工具能够通过挤压或者形变在所述绕线头部的形状方面改变能够成形的绕线头部16。此外，所述挤压工具32以下述方式构设：使得设置了用于所述绕线头部16的连接区域19的穿引部（durchführung），以便不损坏该区域并且实现了外部的、通往所述绕组的电通道。所述挤压工具的有效面38将绕线头部表面18沿着所述定子12的轴向方向朝所述定子12按压并且具有凸起（参见图3），所述凸起通过压紧到所述绕线头部表面18上以下述方式在所述绕线头部表面18处产生凹处20（参见图1b）：使得所述绕线头部16的面积惯性矩提高。在此以下述方式选择所述挤压力34：使得实现所述电导体的局部的变形。在此能够以下述方式选择所述挤压力34：使得避免由于过于剧烈的变形而引起的损坏并且避免绝缘部的损坏。换句话说，通过经由所述挤压工具32的凸起进行的挤压或者冲压，实现了所述导体的有限的局部的变形，而没有出现所述导体的电特性的显著的恶化或者所述绝缘部（isolation）的损坏。通过经由所述凹处而由此提供的结构，实现了所述绕线头部16的面积惯性矩的提高。

图3以更为详细的示图示出了根据本发明的、用于制造电机的绕线头部16（参见图1b）的装置30的挤压工具32。所述挤压工具32具有空心柱筒状的外部的边缘40以及相对于所述外部的边缘40同心地布置的内部的边缘42。所述外部的边缘40和所述内部的边缘42以下述方式相对于彼此布置和构造：使得能够至少部分地将定子12（参见图2）接纳在所述外部的边缘40与所述内部的边缘42之间的中间空间中。此外，所述挤压工具32具有有效面38，在所述挤压工具的表面上布置了凸起44。该凸起44在将所述挤压工具32压紧到绕线头部表面18（参见图1b）上时使凹处、例如凹槽成形，所述凹处提高了所述绕线头部16（参见图1b）的面积惯性矩。为了在绕线头部表面18中产生凹槽，所述凹槽例如横向于所述定子12的周向延伸，所述凸起44相应地同样横向于所述外部的边缘40或者说所述内部的边缘42的周向而布置在所述挤压工具32的有效面38处。

在此要补充地指出，“包括”不排除其它元件或者步骤，并且“一个”不排除多个。此外要指出，已经参照上述实施例之一所描述的特征或步骤也能够结合其它上面所描述的实施例的其它特征或者步骤来使用。权利要求中的附图标记不应以限制的方式来看待。