电动轴向通量型机器的制作方法

本发明涉及电动轴向通量型机器、特别是用于混合动力机动车辆或完全电动操作的机动车辆的传动系的电动轴向通量型机器，该电动轴向通量型机器包括：定子，该定子具有分布在定子的圆周上的多个定子线圈；电力电子器件，所述电力电子器件用于向定子线圈供应电流；以及高电压端子，该高电压端子用于在定子线圈与电力电子器件之间建立电连接。

背景技术：

1、电动马达越来越多地用于驱动机动车辆，以便产生需要化石燃料的内燃发动机的替代方案。已经做出巨大努力来改善电动驱动装置对日常使用的适用性，并且还能够为用户提供他们习惯的驾驶舒适性。

2、可以在由erik schneider、frank fickl、bernd cebulski和jens liebold在德国汽车杂志atz、2011年05月第113卷第360页至365页发表的题目为：“hochintegrativ undflexibel–elektrische antriebseinheit für e-fahrzeuge”[用于电动车辆的高度集成且灵活的电驱动单元]的文章中找到对电驱动装置的详细描述，这可能是最接近的现有技术。该文章描述了一种用于车辆的车轴的驱动单元，该驱动单元包括电动马达，该电动马达与锥齿轮式差速器同心且同轴地布置，其中，在电动马达与锥齿轮式差速器之间的动力系中布置有可换挡的2速行星齿轮组，并且该行星齿轮组也与电动马达或锥齿轮式差速器或直齿轮式差速器同轴地定位。该驱动单元非常紧凑并且由于可换挡的2速行星齿轮组而在爬坡能力、加速与能量消耗之间实现良好的折衷。这样的驱动单元也被称为电动车轴或可电操作的传动系。

3、轴向通量型机器也越来越多地在这种电动车轴中使用。轴向通量型机器是电动发电机，在该电动发电机中，转子与定子之间的磁通量平行于转子的旋转轴线。通常，定子和转子两者均被设计成大致为盘形。轴向通量型机器在给定应用中在轴向可用安装空间有限时是特别有利的。例如，在开头处所描述的用于电动车辆的电驱动系统通常是这种情况。除了缩短的轴向安装长度之外，轴向通量型机器的另一优点是其相对较高的扭矩密度。其原因在于，与径向通量型机器相比，轴向通量型机器对于给定的安装空间有更大的气隙区域可用。此外，与常规机器相比，需要较少的铁量，这对机器的效率具有积极影响。

4、由于其盘形的主要部件，轴向通量型机器特别适用于下述应用：在所述应用中，电动马达的非常短的安装长度是重要的，并且仍然可以接受相对较大的马达直径。因此，当开发对应的轴向通量型机器时，尽管轴向通量型机器的外径不应大于绝对必要的外径，但以尽可能短的设计为目标通常是明智的。在用于机动车辆的轴向通量型机器的情况下，也总是要求重量轻、功率密度高和成本低。这也适用于轴向通量型机器的电力供应装置。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种在轴向和径向上都特别紧凑的轴向通量型机器。

2、该目的通过一种电动轴向通量型机器、特别是用于混合动力机动车辆或完全电动操作的机动车辆的传动系的电动轴向通量型机器，该电动轴向通量型机器包括：定子，该定子具有分布在定子的圆周上的多个定子线圈；电力电子器件，所述电力电子器件用于向定子线圈供应电流；以及高电压端子，该高电压端子用于在定子线圈与电力电子器件之间建立电连接，其中，沿径向方向在定子线圈上方定位有汇流条，所述汇流条以环形方式封围定子和/或能够相对于定子旋转的转子，并且将定子线圈导电地连接至高电压端子。

3、这具有的优点是，通过将向电磁铁的定子线圈供应电流的汇流条布置在转子的径向外侧，可以实现轴向通量型机器的轴向特别短的设计。定子线圈之间的所有电连接可以在定子线圈的径向外侧或转子的径向外侧进行。无论是在定子线圈的径向区域中还是在定子线圈内的径向区域中，都不需要线圈之间的电连接。

4、环形汇流条可以是四周封闭的或者在圆周上的一个点处打开。汇流条也可以被设计成仅封围圆周的一部分。

5、首先，本发明的要求保护的主题的各个元件将按照这些元件在权利要求中命名的顺序进行解释，此后将描述本发明的主题的特别优选的实施方式。

6、电动轴向通量型机器(afm)、比如机动车辆的被设计为轴向通量型机器的电驱动机器中的磁通量在定子与转子之间的气隙中轴向地指向轴向通量型机器的转子的旋转方向。

7、根据应用，将轴向通量型机器设计为呈i型布置或h型布置可能是有利的。在i型布置中，转子轴向地布置在定子旁边或者两个定子之间。在h型布置中，两个转子布置在定子的相反的轴向侧部上。根据本发明的电动轴向通量型机器可以特别地构造为呈i型布置。

8、原则上，也可以将多个转子-定子构型轴向相邻地布置为i型和/或h型。在该上下文中，也可以将若干个i型转子-定子构型在轴向方向上布置成彼此相邻。特别地，还优选的是，h型和/或i型的转子-定子构型各自设计成是基本上相同的，使得它们可以以模块化的方式组装以形成总体构型。这样的转子-定子构型特别地可以布置成彼此同轴并且可以连接至共同的转子轴或多个转子轴。

9、根据本发明的电动轴向通量型机器的定子优选地具有定子本体，该定子本体具有在周向方向上布置的多个定子绕组。如在周向方向上所看到的，定子本体可以被设计为呈一件式或分段式。定子本体可以由具有多个层压电片的层叠式定子芯形成。替代性地，定子本体还可以由压缩的软磁材料、比如所谓的smc(软磁复合)材料形成。

10、电动轴向通量型机器的转子可以被至少部分地设计为层叠式转子。层叠式转子被设计成在径向方向上分层。替代性地，轴向通量型机器的转子也可以具有转子承载件，该转子承载件相应地配备有磁性片和/或smc材料并且配备有被设计为永磁体的磁性元件。

11、转子轴是电机的以可旋转的方式安装的轴，转子或转子本体以不可旋转的方式联接至该轴。

12、电动轴向通量型机器还可以具有控制器。控制器、比如可以在本发明中使用的控制器特别地用于电动轴向通量型机器的一个或多个技术系统的电子控制和/或调节。

13、例如，控制器特别地具有用于接收特别是电信号、比如传感器信号的有线或无线信号输入端。此外，控制器还优选地具有用于特别是传输电信号的有线或无线信号输出端。

14、控制操作和/或调节操作可以在控制器内执行。非常特别优选的是，控制器包括被设计成运行软件的硬件。控制器优选地包括用于执行软件中所限定的程序序列的至少一个电子处理器。

15、控制器还可以具有一个或多个电子存储器，在所述一个或多个电子存储器中，可以存储并再次读出传输至控制器的信号中所包含的数据。此外，控制器可以具有一个或更多个电子存储器，在所述一个或更多个电子存储器数据中，可以以可修改和/或不可修改的方式存储数据。

16、控制器可以包括多个控制装置，所述多个控制装置以特别是在空间上彼此分开的方式布置在机动车辆中。控制装置也被称为电子控制单元(ecu)或电子控制模块(ecm)并且优选地具有电子微控制器，所述电子微控制器用于执行用于处理数据的计算操作、特别优选地使用软件来执行用于处理数据的计算操作。控制装置可以优选地彼此互连，使得控制装置之间的有线和/或无线数据交换成为可能。特别地，也可以经由机动车辆中存在的总线系统、比如说例如can总线或lin总线将控制装置彼此互连。

17、非常特别优选地，控制器具有至少一个处理器和至少一个存储器，所述至少一个存储器特别地包含计算机程序代码，存储器和计算机程序代码与处理器一起配置成使控制器执行计算机程序代码。

18、控制单元可以特别优选地包括用于向定子或转子供应电流的电力电子模块。电力电子器件优选地是对到电机的电流进行控制和调节的不同部件的组合，所述不同部件优选地包括为此目的所需的外围部件、比如冷却元件或电力供应单元。特别地，电力电子器件包含配置成对电流进行控制和调节的一个或更多个电力电子器件部件。这些电力电子器件部件特别优选地为一个或多个功率开关、比如功率晶体管。电力电子器件特别优选地具有多于两个相或电流路径、特别优选地三个相或电流路径，所述相或电流路径彼此分离并且各自具有至少一个单独的电力电子器件部件。电力电子器件优选地被设计成对每相的功率进行控制或调节，其中，峰值功率、优选地连续功率为每相至少1000w、优选地至少10000w、特别优选地至少100000w。

19、电动轴向通量型机器特别地意在用于在混合动力机动车辆或完全电动操作的机动车辆的传动系内使用。特别地，电机定尺寸成使得可以实现超过50km/h、优选地超过80km/h、并且特别地超过100km/h的车辆速度。电动马达特别优选地具有超过50kw、优选地超过100kw并且特别地超过250kw的输出。此外，优选的是，电机提供大于5000rpm、特别优选地大于10000rpm、非常特别优选地大于12500rpm的操作速度。最优选地，电机具有在5000rpm至15000rpm之间、最优选地在7500rpm至13000rpm之间的操作速度。

20、电动轴向通量型机器还可以优选地安装在电动操作式车轴传动系中。机动车辆的电动车轴传动系包括电动轴向通量型机器和传动装置，其中，电动轴向通量型机器和传动装置形成结构单元。还可以特别设置的是，电动轴向通量型机器和传动装置布置在共同的传动系壳体中。替代性地，电动轴向通量型机器当然也可以具有马达壳体，并且传动装置当然也可以具有传动装置壳体，在这种情况下，结构单元然后可以通过将传动装置相对于电动轴向通量型机器固定来实现。该结构单元有时也被称为电动车轴。

21、电动轴向通量型机器也可以特别优选地被设计成用于在混合动力模块中使用。在混合动力模块中，混合动力传动系的结构元件和功能元件可以在空间上和/或在结构上组合并且预构造成使得混合动力模块可以以特别简单的方式集成到机动车辆的传动系中。特别地，在混合动力模块中可以存在轴向通量型机器和离合器系统、特别是具有用于将轴向通量型机器接合到传动系中和/或将轴向通量型机器与传动系断开接合的断开式离合器的离合器系统。

22、在本技术的意义内的高电压端子是汇流条与电导体(例如，电缆)之间的特别可拆卸的连接点，所述电导体将电机连接至电力电子器件(并且包括形成该连接点的部件)。例如，这些可以包括汇流条，所述汇流条具有用于电连接至电力电子器件的连接点并且优选地还具有用于电机的汇流条的连接点。连接点可以被设计为例如螺钉和/或插头触点。特别地，高电压端子被设计成连接多相电源连接件。

23、本发明的有利实施方式在从属权利要求中进行说明。从属权利要求中单独列出的特征可以以技术上有意义的方式彼此组合，并且可以限定本发明的其他实施方式。另外，在说明书中更详细地说明和解释了权利要求中指示的特征，其中，示出了本发明的其他优选实施方式。

24、根据本发明的有利实施方式，可以设置的是，高电压端子定位在汇流条的径向上方，这也有助于电源连接件的紧凑的轴向设计和良好的可安装性。

25、根据本发明的另一优选的其他改进方案，还可以设置的是，定子线圈各自具有第一线圈端部和第二线圈端部，其中，第一线圈端部具有径向延伸部段和轴向延伸部段，并且该轴向延伸部段与汇流条中的一个汇流条电接触，并且/或者第二线圈端部具有径向延伸部段和轴向延伸部段，并且该轴向延伸部段与汇流条中的一个汇流条或星点轨道或另一线圈电接触。这也可以支持轴向通量型机器的特别紧凑的轴向设计。此外，这还有助于确保定子线圈具有相同的尺寸以及相应的成本优势。

26、此外，根据本发明的同样有利的实施方式，可以设置的是，轴向通量型机器构造成呈i型设计，在该i型设计中，转子具有第一盘形定子本体和与其轴向间隔开的第二盘形定子本体，并且在第一定子本体与第二定子本体之间轴向布置有转子，其中，第一定子本体具有分布在第一定子本体的圆周上的多个第一定子线圈并且第二定子本体具有分布在第二定子本体的圆周上的多个第二定子线圈，并且沿径向方向在第一定子线圈上方定位有第一汇流条，所述第一汇流条以环形方式封围第一定子本体并且将第一定子线圈和/或第二定子线圈导电地连接至高电压端子，并且沿径向方向在第二定子线圈上方定位有第二汇流条，所述第二汇流条以环形方式封围第二定子本体并且将第一定子线圈和/或第二定子线圈导电地连接至高电压端子。

27、这种设计的有利效果基于下述事实：在呈i型布置的轴向通量型机器的情况下，汇流条和用于两个定子本体的连接区域可以布置在转子的径向外侧。因此，连接区域的几乎所有载流部件都可以布置在电磁体的定子线圈的径向外侧并且也轴向地定位在轴向区域内，该轴向区域与转子的宽度加上两个侧向相邻的定子本体的宽度的一半相对应。

28、因此，可以设置呈i型布置的轴向通量型机器，汇流条和用于轴向通量型机器的两个定子本体的连接区域轴向地定位在一个定子本体的定子铁(轭)的背向转子的一侧与另一个定子本体的定子铁(轭)的背向转子的一侧之间的轴向区域内。由于汇流条和线圈绕组或连接件的径向布置，因此可以使呈i型构型的轴向通量型机器的轴向长度非常短。

29、此外，串联连接的两个相反的定子线圈可以优选地连接至转子径向外侧的共同的汇流条系统。汇流条系统可以与转子居中对准，使得定子线圈在相反的定子本体中的连接导线可以制成相同的长度，并且因此相同的定子线圈可以用于两个定子本体。这使得非常易于实现定子线圈的甚至非常短的绕组端部以及相反的定子线圈的串联连接。此外，绕组和接触位置是易于触及的，这使得组装明显更容易。

30、替代性地，相反的定子线圈(即、在转子的相反侧上的定子线圈)可以连接至共同的汇流条系统，而定子线圈不必串联连接。

31、根据本发明的另一特别优选的实施方式，可以设置的是，定子线圈被设计成基本上相同，这可以有助于轴向通量型机器的明显成本优化。

32、在本发明的另一个优选实施方式中，还可以设置的是，第一汇流条和第二汇流条连接至共同的高电压端子。

33、以如下方式进一步发展本发明也是有利的：将汇流条至少部分地容纳在环状或环形区段状的绝缘本体中，这一方面简化了汇流条彼此之间的限定固定，并且同时可以提供汇流条彼此之间的电绝缘。

34、根据本发明的主题的另一优选实施方式，可以设置的是，绝缘本体的横截面具有e形轮廓，该绝缘本体具有在一侧敞开的径向间隔开的两个凹槽，汇流条容纳在所述两个凹槽中，这已经被证明在生产和组装方面是特别有利的。

35、此外，根据本发明的另一优选实施方式，有利的是，在定子与电源连接件之间发生轴向和径向弹性运动解耦。这可以例如通过可弹性变形的汇流条和/或在汇流条与电源连接螺栓之间的可弹性变形的连接凸耳来实现。

36、最后，还可以优选的是，布置在转子的相反侧上的一对线圈以串联的方式电连接。