DE102007056383B4 - Electric drive with optimized connection between winding ends and power module - Google Patents

Electric drive with optimized connection between winding ends and power module Download PDF

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Abstract

Elektroantrieb mit mindestens einer elektrischen Maschine, die eine Mehrzahl von in einem Maschinengehäuse angeordneten Wicklungen aufweist, und mit einem Leistungsmodul, das sich außerhalb des Maschinengehäuses befindet und mit den Wicklungen elektrisch verbunden ist, wobei im Maschinengehäuse eine Gehäuseöffnung zur elektrischen Verbindung der Wicklungen mit dem Leistungsmodul vorgesehen ist und wobei die Wicklungen an den Wicklungsenden mit Kabelschuhen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelschuhe (4) jeweils im Bereich des wicklungsseitigen Endes einen zur Aufnahme des Wicklungsendes ausgebildeten Rohrabschnitt (4a) aufweisen, mit dem Rohrabschnitt durch hohlzylindrische Ausnehmungen (5a) eines die Gehäuseöffnung verschließenden Deckels (5) abgedichtet hindurchgeführt und mit einem angeformten Stromschienenabschnitt (4b) versehen sind, der endseitig mit dem Leistungsmodul (2) in elektrisch leitender Verbindung steht.Electric drive with at least one electrical machine, which has a plurality of windings arranged in a machine housing, and with a power module, which is located outside of the machine housing and is electrically connected to the windings, with a housing opening in the machine housing for electrically connecting the windings to the power module and wherein the windings are provided with cable lugs at the winding ends, characterized in that the cable lugs (4) each have, in the region of the end on the winding side, a tubular section (4a) designed to accommodate the winding end, with the tubular section being connected by hollow-cylindrical recesses (5a) of a cover (5) closing the housing opening and are provided with a molded busbar section (4b) which is electrically conductively connected at the end to the power module (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektroantrieb mit mindestens einer elektrischen Maschine, die eine Mehrzahl von in einem Maschinengehäuse angeordneten Wicklungen aufweist, und mit einem Leistungsmodul, das sich außerhalb des Maschinengehäuses befindet und mit den Wicklungen elektrisch verbunden ist, wobei im Maschinengehäuse eine Gehäuseöffnung zur elektrischen Verbindung der Wicklungen mit dem Leistungsmodul vorgesehen ist und wobei die Wicklungen an den Wicklungsenden mit Kabelschuhen versehen sind.The invention relates to an electric drive with at least one electric machine, which has a plurality of windings arranged in a machine housing, and with a power module, which is located outside the machine housing and is electrically connected to the windings, with a housing opening in the machine housing for the electrical connection of the Windings is provided with the power module and the windings are provided at the winding ends with cable lugs.

Ein gattungsgemäßer Elektroantrieb ist in der US 2007 / 0 218 736 A1 offenbart. Beim Gegenstand dieser Druckschrift sind die Wicklungsenden innerhalb des Maschinengehäuses mit Stromschienen verschraubt, die jeweils im Bereich einer Gehäuseöffnung als elektrische Steckverbindung ausgebildet sind. Die zweite Hälfte der Steckverbindung ist dabei an einer zum Leistungsmodul führenden Leitung angebracht und wird von einer Abdeckung gehalten, die an das Maschinengehäuse angeschraubt wird. Die Verbindung zwischen den Wicklungsenden und der Stromschiene erfolgt über jeweils ein als „stator terminal“ bezeichnetes Bauelement, das funktional einem Kabelschuh entspricht.A generic electric drive is in the U.S. 2007/0 218 736 A1 disclosed. In the case of the subject matter of this publication, the winding ends are screwed to busbars inside the machine housing, which are each designed as an electrical plug connection in the area of a housing opening. The second half of the connector is attached to a line leading to the power module and is held by a cover that is screwed to the machine housing. The connection between the winding ends and the busbar is made via a component called a “stator terminal”, which functionally corresponds to a cable lug.

Bei einem aus der DE 102 27 725 A1 bekannten Elektroantrieb ist der zum Verschluss der Gehäuseöffnung des Maschinengehäuses vorgesehene, auch als „Klemmbrett“ bezeichnete Deckel mit Anschlussbolzen durchsetzt. An den inneren Enden der Bolzen sind die Kabelschuhe der Wicklungsenden aufgelegt und jeweils mit einer Mutter befestigt. Auf den äußeren Enden der Anschlussbolzen sind Stromschienen angeschraubt, die zum Leistungsmodul führen.At one from the DE 102 27 725 A1 known electric drive, the cover intended to close the housing opening of the machine housing, also known as the "terminal board", is interspersed with connection bolts. The cable lugs of the winding ends are placed on the inner ends of the bolts and fastened with a nut. Busbars that lead to the power module are screwed onto the outer ends of the connection bolts.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Elektroantrieb der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der eine hinsichtlich Montageaufwand und günstigerem Wirkungsgrad optimierte Verbindung zwischen den Wicklungsenden und dem Leistungsmodul aufweist.The present invention is based on the object of providing an electric drive of the type mentioned at the outset, which has a connection between the winding ends and the power module that is optimized in terms of installation effort and more favorable efficiency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Kabelschuhe jeweils im Bereich des wicklungsseitigen Endes einen zur Aufnahme des Wicklungsendes ausgebildeten Rohrabschnitt aufweisen, mit dem Rohrabschnitt durch hohlzylindrische Ausnehmungen eines die Gehäuseöffnung abschließenden Deckels hindurchgeführt und mit einem angeformten Stromschienenabschnitt versehen sind, der endseitig mit dem Leistungsmodul in elektrisch leitender Verbindung steht.This object is achieved according to the invention in that the cable lugs each have a tubular section in the region of the winding-side end designed to accommodate the winding end, with the tubular section being guided through hollow-cylindrical recesses in a cover closing the housing opening and being provided with a molded busbar section which is connected at the end to the power module is in an electrically conductive connection.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Wicklungsenden nicht mit Standardkabelschuhen zu versehen und diese über eine Kette von weiteren Verbindungselementen, wie Kabel und Bolzen, an das Leistungsmodul anzuschließen, sondern die Kabelschuhe so auszubilden, dass eine direkte Verbindung mit dem Leistungsmodul möglich ist.The idea that is essential to the invention is therefore not to provide the winding ends with standard cable lugs and to connect them to the power module via a chain of other connecting elements, such as cables and bolts, but to design the cable lugs in such a way that a direct connection to the power module is possible.

Der erfindungsgemäße Elektroantrieb zeichnet sich somit durch den Entfall von gesonderten Verbindungskabeln und Stromschienen aus. Der Montageaufwand ist daher signifikant verringert. Gleiches gilt für die Kosten. Darüber hinaus wird durch die geringere Anzahl von Übergangsstellen die Summe der Übergangswiderstände herabgesetzt und somit der Wirkungsgrad des Elektroantriebs erhöht.The electric drive according to the invention is thus distinguished by the fact that separate connecting cables and busbars are not required. The assembly effort is therefore significantly reduced. The same applies to the costs. In addition, due to the smaller number of transition points, the sum of the transition resistances is reduced and thus the efficiency of the electric drive is increased.

Zweckmäßigerweise ist radial zwischen dem Rohrabschnitt des Kabelschuhs und der hohlzylindrischen Ausnehmung des Deckels ein Dichtring angeordnet.A sealing ring is expediently arranged radially between the tubular section of the cable lug and the hollow-cylindrical recess of the cover.

Sofern die Enden der Stromschienenabschnitte jeweils mit einer Befestigungsbohrung versehen sind, lässt sich auf einfache Weise eine Verbindung zum Leistungsmodul herstellen.If the ends of the conductor rail sections are each provided with a fastening hole, a connection to the power module can be established in a simple manner.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Leistungsmodul und dem Maschinengehäuse Kühlluftkanäle angeordnet sind, in deren Bereich zumindest ein Teil der mit dem Leistungsmodul verbundenen Stromschienenabschnitte angeordnet ist, wobei die Stromschienenabschnitte in diesem Bereich parallel zur Strömungsrichtung der Kühlluft abgeflacht sind.In an advantageous development of the invention, it is proposed that cooling air ducts be arranged between the power module and the machine housing, in the area of which at least part of the busbar sections connected to the power module is arranged, the busbar sections in this area being flattened parallel to the direction of flow of the cooling air.

Die Kabelschuhe setzten daher dem Kühlluftstrom einen nur geringen Widerstand entgegen. Die Kühlung des aus der elektrischen Maschine und dem Leistungsmodul bestehenden Elektroantriebs wird somit nicht beeinträchtigt.The cable lugs therefore offered only little resistance to the flow of cooling air. The cooling of the electric drive, which consists of the electric machine and the power module, is therefore not impaired.

Besonders bevorzugt ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Elektroantriebs für den Fahr- und/oder Arbeitsantrieb eines Flurförderzeugs.The use of the electric drive according to the invention for the driving and/or working drive of an industrial truck is particularly preferred.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt

  • 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen ElektroAntriebs,
  • 2 einen Querschnitt durch das Leistungsmodul, den Deckel und die Kabelschuhe und
  • 3 eine Ansicht des Leistungsmoduls, des Deckels und der Kabelschuhe von vorne.
Further advantages and details of the invention are explained in more detail using the exemplary embodiment illustrated in the schematic figures. while showing
  • 1 a perspective partial view of an electric drive according to the invention,
  • 2 a cross section through the power module, the cover and the cable lugs and
  • 3 a front view of the power module, the cover and the cable lugs.

Der erfindungsgemäße Elektroantrieb ist beispielsweise als Elektroachse ausgebildet, die Bestandteil eines Fahrantriebs eines Flurförderzeugs ist. Hierbei befindet sich in einem Maschinengehäuse 1 eine elektrische Maschine, die beispielsweise als Drehstrommotor ausgebildet ist und ein nachgeschaltetes Differentialgetriebe aufweist. Gleichwohl ist es auch möglich, dass sich in der Elektroachse zwei Drehstrommotoren befinden, die jeweils einem der Antriebsräder zugeordnet sind. Anstelle von Drehstrommotoren können grundsätzlich auch Gleichstrommotoren zum Einsatz kommen.The electric drive according to the invention is designed, for example, as an electric axle that Is part of a travel drive of an industrial truck. In this case, an electric machine is located in a machine housing 1, which is designed, for example, as a three-phase motor and has a downstream differential gear. However, it is also possible for two three-phase motors to be located in the electric axle, each of which is assigned to one of the drive wheels. In principle, direct current motors can also be used instead of three-phase motors.

Auf dem Maschinengehäuse 1 ist ein Leistungsmodul 2 der elektrischen Maschine angeordnet, also eine Leistungssteuereinrichtung, mit der das Drehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine gesteuert werden. Das Leistungsmodul 2 ist auf der Unterseite mit Kühlrippen 2a versehen, zwischen denen Kühlkanäle 3 gebildet sind. Durch die Kühlkanäle wird mittels eines in den Figuren nicht dargestellten Gebläses Kühlluft gefördert, mit der sowohl die Kühlrippen 2a und damit das Leistungsmodul 2 als auch das Maschinengehäuse 1 und damit die elektrische Maschine gekühlt werden.A power module 2 of the electrical machine is arranged on the machine housing 1, ie a power control device with which the torque and the speed of the electrical machine are controlled. The power module 2 is provided with cooling fins 2a on the underside, between which cooling channels 3 are formed. Cooling air is conveyed through the cooling channels by means of a fan, not shown in the figures, with which both the cooling fins 2a and thus the power module 2 and the machine housing 1 and thus the electric machine are cooled.

Im Inneren des Maschinengehäuses 1 der elektrischen Maschine befinden sich mehrere Wicklungen die elektrisch mit dem Leistungsmodul 2 verbunden sind. Die Wicklungen sind zu diesem Zweck mit Kabelschuhen 4 verbunden, die durch einen Deckel 5 abgedichtet hindurch geführt sind, der eine Gehäuseöffnung im Maschinengehäuse 1 verschließt. Die Kabelschuhe 4 sind direkt mit dem Leistungsmodul 2 elektrisch verbunden.A plurality of windings which are electrically connected to the power module 2 are located inside the machine housing 1 of the electrical machine. For this purpose, the windings are connected to cable lugs 4 which are passed through a cover 5 in a sealed manner, which closes a housing opening in the machine housing 1 . The cable lugs 4 are electrically connected directly to the power module 2 .

Der Aufbau der Kabelschuhe 4 ist insbesondere aus 2 ersichtlich. Am wicklungsseitigen, im Inneren des Maschinengehäuses 1 angeordneten Ende ist jeder Kabelschuh 4 mit einem Rohrabschnitt 4a versehen, in den das Wicklungsende eintaucht (nicht dargestellt) und beispielsweise durch eine Klemmverbindung (Crimpverbindung) unlösbar mit dem Kabelschuh 4 verbunden ist. An den Rohrabschnitt 4a schließt nach außen, d. h. zum Leistungsmodul 2 hin, ein Stromschienenabschnitt 4b an, dessen Ende eine Befestigungsbohrung B vorgesehen ist, die auf einem Gewindebolzen 6 des Leistungsmoduls 2 aufliegt und dort durch eine Mutter 7 befestigt ist.The structure of the cable lugs 4 is in particular 2 evident. On the winding-side end located inside the machine housing 1, each cable lug 4 is provided with a tubular section 4a, into which the end of the winding dips (not shown) and is permanently connected to the cable lug 4, for example by a clamp connection (crimp connection). On the outside, ie towards the power module 2 , a busbar section 4b is connected to the tube section 4a, the end of which has a fastening bore B which rests on a threaded bolt 6 of the power module 2 and is fastened there by a nut 7 .

Der Kabelschuh 4 ist im Bereich des Rohrabschnitts 4a durch den Deckel 5 hindurchgeführt. Um eine möglichst gute Abdichtung zu erzielen ist der Deckel 5 mit hohlzylindrischen Ausnehmungen 5a versehen. Radial zwischen jeder hohlzylindrischen Ausnehmung und dem Rohrabschnitt 4a des Kabelschuhs 4 ist ein Dichtring 8 angeordnet.The cable lug 4 is guided through the cover 5 in the region of the pipe section 4a. In order to achieve the best possible sealing, the cover 5 is provided with hollow-cylindrical recesses 5a. A sealing ring 8 is arranged radially between each hollow-cylindrical recess and the tube section 4a of the cable lug 4 .

Wie sich insbesondere aus 3 ergibt, sind die Stromschienenabschnitte 4b der Kabelschuhe 4 im Bereich der Kühlluftführung zwischen dem Maschinengehäuse und dem Leistungsmodul 2 angeordnet. Um die Kühlluftführung nicht zu beeinträchtigen, sind die Stromschienenabschnitte 4b in diesem Bereich parallel zur Strömungsrichtung der Kühlluft abgeflacht.How to look in particular 3 results, the conductor rail sections 4b of the cable lugs 4 are arranged in the area of the cooling air duct between the machine housing and the power module 2. In order not to impair the routing of the cooling air, the busbar sections 4b are flattened in this area parallel to the direction of flow of the cooling air.

Claims (5)

Elektroantrieb mit mindestens einer elektrischen Maschine, die eine Mehrzahl von in einem Maschinengehäuse angeordneten Wicklungen aufweist, und mit einem Leistungsmodul, das sich außerhalb des Maschinengehäuses befindet und mit den Wicklungen elektrisch verbunden ist, wobei im Maschinengehäuse eine Gehäuseöffnung zur elektrischen Verbindung der Wicklungen mit dem Leistungsmodul vorgesehen ist und wobei die Wicklungen an den Wicklungsenden mit Kabelschuhen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelschuhe (4) jeweils im Bereich des wicklungsseitigen Endes einen zur Aufnahme des Wicklungsendes ausgebildeten Rohrabschnitt (4a) aufweisen, mit dem Rohrabschnitt durch hohlzylindrische Ausnehmungen (5a) eines die Gehäuseöffnung verschließenden Deckels (5) abgedichtet hindurchgeführt und mit einem angeformten Stromschienenabschnitt (4b) versehen sind, der endseitig mit dem Leistungsmodul (2) in elektrisch leitender Verbindung steht.Electric drive with at least one electrical machine, which has a plurality of windings arranged in a machine housing, and with a power module, which is located outside of the machine housing and is electrically connected to the windings, with a housing opening in the machine housing for electrically connecting the windings to the power module and wherein the windings are provided with cable lugs at the winding ends, characterized in that the cable lugs (4) each have, in the region of the end on the winding side, a tubular section (4a) designed to accommodate the winding end, with the tubular section being connected by hollow-cylindrical recesses (5a) of a cover (5) sealing the housing opening and provided with a molded busbar section (4b) which is electrically conductively connected at the end to the power module (2). Elektroantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Rohrabschnitt (4a) des Kabelschuhs (4) und der hohlzylindrischen Ausnehmung (5a) des Deckels (5) ein Dichtring (8) angeordnet ist.electric drive after claim 2 , characterized in that a sealing ring (8) is arranged radially between the tube section (4a) of the cable lug (4) and the hollow-cylindrical recess (5a) of the cover (5). Elektroantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Stromschienenabschnitte (4b) jeweils mit einer Befestigungsbohrung (B) versehen sind.electric drive after claim 1 or 2 , characterized in that the ends of the conductor rail sections (4b) are each provided with a fastening bore (B). Elektroantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Leistungsmodul (2) und dem Maschinengehäuse (1) Kühlluftkanäle (3) angeordnet sind, in deren Bereich zumindest ein Teil der mit dem Leistungsmodul (2) verbundenen Stromschienenabschnitte (4b) angeordnet ist, wobei die Stromschienenabschnitte (4b) in diesem Bereich parallel zur Strömungsrichtung der Kühlluft abgeflacht sind.Electric drive according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that cooling air ducts (3) are arranged between the power module (2) and the machine housing (1), in the area of which at least part of the busbar sections (4b) connected to the power module (2) is arranged, the busbar sections (4b ) are flattened in this area parallel to the flow direction of the cooling air. Verwendung eines Elektroantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für den Fahr- und/oder Arbeitsantrieb eines Flurförderzeugs.Use of an electric drive according to one of Claims 1 until 4 for the travel and/or work drive of an industrial truck.
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