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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine mit einer vergossenen Verschaltungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2, sowie auf eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator gemäß Anspruch 7.
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Mit der
JP 2003 - 134 759 A ist Stator für eine elektrische Maschine mit einem Statorblechpaket und mit Statorwicklungen bekannt geworden, wobei zur Verschaltung von Wicklungsenden der Statorwicklung eine Verschaltungseinrichtung mit in einem wannenförmigem Aufnahmeraum angeordneten und dort mit einem Kunststoff vergossenen Verbindungsleitern vorgesehen ist. Die elektrische Verschaltung der Wicklungsenden mit den Verbindungsleitern erfolgt dabei außerhalb des Aufnahmeraums. Die Verbindungsleiter weisen zudem jeweils einen radial nach außen von dem Aufnahmeraum abstehenden separat ausgebildeten und vergossenen Phasenanschluss auf.
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Die
EP 2 822 152 A1 offenbart ebenfalls einen Stator für eine elektrische Maschine mit einem Statorblechpaket und Statorwicklungen, deren Wicklungsenden gleichfalls außerhalb eines wannenförmigem Aufnahmeraums einer Verschaltungseinrichtung mit dort angeordneten und vergossenen Verbindungsleitern elektrisch verschaltet sind. Die Verbindungsleiter weisen ebenso jeweils einen separaten Phasenanschluss auf, der allerdings nicht vergossen ist, sondern bei Anschluss an die Stromversorgung mithilfe einer Schraube oder eines Bolzens am Trägerelement der Verbindungsleiter fixiert wird. Die Phasenanschlüsse sind damit außerhalb des Grundkörpers des Aufnahmeraums angebracht.
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Ein gattungsgemäßer Stator ist beispielsweise aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2010 014 425 U1 bekannt. Der Stator der dort beschriebenen elektrischen Maschine umfasst eine Mehrzahl von Spulen, deren Spulenenden mittels einer Verschaltungseinrichtung mit drei Verbindungsleitern verschaltet sind, welche zum Anschluss an eine Stromquelle drei axial vom Stator abragende lappenförmige Phasenanschlussbereiche aufweisen. Die Verbindungsleiter sind an einem zu den Spulen benachbarten ringförmigen Halteelement bzw. Trägerelement angeordnet, wobei die Spulenenden jeweils durch Eintrittsöffnungen in dieses Haltelement eingeführt und in dessen Innenraum mit den Verbindungsleitern kontaktiert sind. Auf dieses Halteelement wird zur Bildung einer Vergusswanne ein zweites, gleichfalls ringförmiges Element aufgesetzt. In den auf diese Weise geschaffenen Vergussraum wird nach Fertigstellung der Verschaltung eine bei deren Verarbeitungstemperatur flüssige und beim Aushärten in den festen Zustand übergehende Vergussmasse eingebracht, welche die darin angeordneten Elemente zum Schutz vor äußeren Einflüssen, insbesondere dem Eindringen von Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln abdeckt.
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Bei einer solchen Anordnung besteht das Problem, das durch Alterungsprozesse und betriebsbedingte Temperaturwechselbelastungen innerhalb der Vergussmasse eine Rissbildung auftreten kann. Dadurch können in die Verschaltungseinrichtung Feuchtigkeit und Schmutzpartikeln eintreten und diese auf Dauer schädigen, was zum Ausfall der elektrischen Maschine führen kann. Besonders problematisch sind dabei Risse im Umfeld der Phasenanschlussbereiche, also der Phasenanschlüsse des Stators. Die dort herrschenden vergleichsweise hohen Potentialdifferenzen können bei einer fehlerhaften Isolation zum Kurzschluss des Stators führen.
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Des Weiteren ist bei einem derartigen Stator auch eine platzsparende Anordnung und eine weitest gehende Verkapselung der Phasenanschlussbereiche gewünscht. Da jedoch die Phasenanschlussbereiche axial versetzt zu Kontaktbereichen der Verbindungsleiter mit Wicklungsenden ausgebildet sind, ist für einen vollständigen Verguss des Aufnahmeraums des Trägerelements bis zu einem Vergussniveau, welches die Phasenanschlussbereiche im Wesentlichen mit einbezieht, ein vergleichsweise hoher Verbrauch von Vergussmasse erforderlich.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Stator mit einer verbesserten und kostengünstigen Verschaltungseinrichtung bereitzustellen, wobei insbesondere eine Rissbildung im Bereich der Phasenanschlüsse möglichst vermieden wird. Gemäß einer weiteren Aufgabe soll ein Stator mit einer Verschaltungseinrichtung dargestellt werden, wobei ein Verbrauch an Vergussmasse zum Vergießen der Verbindungsleiter und der Phasenanschlussbereiche reduziert ist und wobei die Verschaltungseinrichtung dennoch sicher gegenüber äußeren Einflüssen gekapselt ist. Des Weiteren soll eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator bereitgestellt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch einen Stator für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und gemäß einem zweiten Aspekt durch einen Stator für eine elektrische Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2 und im Weiteren durch eine elektrische Maschine gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Es wird somit gemäß dem ersten Aspekt ein Stator der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, bei welchem das die Verbindungsleiter beherbergende Trägerelement quer, insbesondere radial, zu dessen Umfang verlaufende Trennwandabschnitte umfasst, welche den ersten Umfangsbereich mit den Phasenanschlussbereichen umfangsmäßig gegenüber einem verbleibenden zweiten Umfangsbereich abgrenzen und wobei die Trennwandabschnitte zumindest innerhalb der axialen Erstreckung des ersten Vergussbereichs vorgesehen sind.
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Bei einer in einem der Umfangsbereiche, insbesondere dem zweiten Umfangsbereich gegebenenfalls auftretenden Rissbildung innerhalb der Vergussmasse kann durch die vorgesehenen Trennwandabschnitte eine Rissausbreitung in den jeweils anderen Umfangsbereich, insbesondere in den ersten Umfangsbereich mit den Phasenanschlussbereichen hinein zuverlässig vermieden werden. Die Trennwandabschnitte bilden auf diese Weise eine Rissbarriere und verbinden bzw. überbrücken einen radial inneren und einen radial äußeren Wandbereich des Trägerelements. Die Trennwandabschnitte können separat vom Trägerelement oder alternativ auch einstückig mit diesem gefertigt sein, zum Beispiel als ein gemeinsames Kunststoffspritzgussteil. Das Trägerelement kann bevorzugt zwischen jeweils zwei Verbindungsleitern Trennstege zu deren gegenseitigen elektrischen Isolation aufweisen, wobei die Trennwandabschnitte mit Vorteil formschlüssig in das Trägerelement mit den darin befindlichen Verbindungsleitern und Trennsteigen eingreifen kann. Zu diesem Zweck können die Trennwandabschnitte beispielweise kammförmig ausgebildet sein und der Kontur des Trägerelements und der Verbindungsleiter folgen.
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Es wird weiter gemäß dem zweiten vorgenannten Aspekt ein Stator der eingangs genannten Gattung vorgeschlagen, bei welchem das Trägerelement quer zu dessen Umfang verlaufende Trennwandabschnitte umfasst, welche den ersten Umfangsbereich mit den Phasenanschlussbereichen umfangsmäßig gegenüber einem verbleibenden zweiten Umfangsbereich abgrenzen. Dabei sind die Trennwandabschnitte zumindest außerhalb der durch das erste Vergussniveau bestimmten axialen Erstreckung des ersten Vergussbereichs ausgebildet und bilden gemeinsam mit einem radial inneren und einem radial äußeren Wandabschnitt einen sich axial an den ersten Vergussbereich anschließenden zweiten Vergussbereich mit einem zweiten Vergussniveau aus.
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Es wird auf diese Weise in dem ersten Umfangsbereich ein zweiter Vergussbereich vorgesehen, welcher speziell zum partiellen Verguss der über dem ersten Vergussniveau hinausgehenden Phasenanschlussbereiche dient. Das erste und das zweite Vergussniveau sind durch eine unterschiedliche Vergusshöhe bzw. -dicke an der Verschaltungseinrichtung bzw. am Trägerelement charakterisiert. Die hier vorgenommene Einteilung in einen ersten und einen zweiten Vergussbereich dient lediglich der Erläuterung bzw. der Realisierung eines ersten und eines zweiten Vergussniveaus und damit einer zu erreichenden Vergusshöhe bzw. Vergussdicke. Die verfahrenstechnische Verwirklichung der genannten Vergussbereiche kann von dieser Einteilung unberührt bleiben. Beispielsweise können beim Einbringen der Vergussmasse der erste und der zweite Vergussbereich in einem Arbeitsschritt realisiert werden, so dass zumindest innerhalb des ersten Umfangsbereichs mit den Phasenanschlussbereichen ein stofflich homogener Sektor ohne eine gegenseitige Trennfläche bzw.-schicht entsteht. Verfahrenstechnisch kann auch der erste Umfangsbereich mit den Phasenanschlussbereichen bis auf das zweite Vergussniveau und unabhängig davon der zweite Umfangsbereich bis auf das erste Vergussniveau vergossen werden. Dabei können für die zwei Umfangsbereiche gegebenenfalls auch unterschiedliche Vergussmassen verwendet werden. Durch das Vorsehen eines zweiten Vergussbereichs wird insgesamt Vergussmasse eingespart, da es nicht notwendig ist, den zweiten Umfangsbereich über ein gewünschtes Maß, also über das erste Vergussniveau hinausgehend mit einer Vergussmasse zu vergießen.
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Als Vergussmasse kann allgemein vorzugsweise ein Harz, beispielsweise ein Epoxidharz, ein Silikon, ein Polyurethan oder ein Kunststoff eingesetzt werden, deren Verarbeitung dem zuständigen Fachmann auf dem Gebiet des Elektromaschinenbaus geläufig ist.
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Bevorzugt können bei dem gemäß dem ersten Aspekt vorgeschlagenen Stator die Trennwandabschnitte auch außerhalb der durch das erste Vergussniveau bestimmten axialen Erstreckung des ersten Vergussbereichs ausgebildet sein und gemeinsam mit einem radial inneren und einem radial äußeren Wandabschnitt einen sich axial an den ersten Vergussbereich anschließenden zweiten Vergussbereich mit einem zweiten Vergussniveau ausbilden.
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Das Trägerelement kann bereits im Umfangsbereich der Phasenanschlussbereiche mit zumindest einer erhöhten Seitenwandung ausgebildet sein, so dass also der radial innere und/oder der radial äußere Wandabschnitt des zweiten Vergussbereichs einstückig mit dem Trägerelement ausgeführt sind/ist. Alternativ dazu kann mit Vorteil der radial innere und/oder der radial äußere Wandabschnitt mit den Trennwandabschnitten als ein rahmenförmiges Element, also in Form eines Vergussrahmens ausgebildet werden. Ein solcher Vergussrahmen kann sowohl separat gegenüber dem Trägerelement ausgeführt oder jedoch auch gemeinsam mit dem Trägerelement gefertigt werden und beispielsweise mit einer Verbindungslasche stofflich mit einem Haupt- oder Grundkörper des Trägerelementes verbunden sein und bei der Montage zum Beispiel eingeschwenkt werden.
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Bei Vorsehen eines rahmenförmigen Elements bzw. eines Vergussrahmens kann zur Vermeidung eines Auslaufens von fließfähiger Vergussmasse zwischen den radial inneren und radial äußeren Wandabschnitten ein mit dem Trägerelement zusammenwirkendes Formschlussprofil ausgebildet sein, wodurch ein unbeabsichtigter Austritt von Vergussmasse sicher vermieden und gleichzeitig eine radiale Lagesicherung des Vergussrahmens am Trägerelement ermöglicht wird. Das erzeugte Formschlussprofil kann somit als eine Labyrinthdichtung fungieren. Eine weitere Festlegung des Vergussrahmens in Umfangsrichtung und in axialer Richtung kann bereits zuverlässig durch die Klebewirkung der Vergussmasse erfolgen. Zusätzlich können zur gegenseitigen Lagesicherung weitere Verbindungsmittel zum Beispiel in Form von Rastverbindungsmitteln oder von Klemmflächen an dem rahmenförmigen Element und an dem Trägerelement vorgesehen sein.
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In weiterer Ausgestaltung kann das Trägerelement einen zumindest gegenüber dem ersten Vergussniveau axial erhabenen Abschnitt mit Verbindungsmitteln zum Verbinden der Phasenanschlussbereiche mit einer elektrischen Energiequelle aufweisen, wobei die Phasenanschlussbereiche die Verbindungsmittel axial übergreifen können. Der vorgenannte Abschnitt kann beispielsweise als ein Aufnahmebereich von Schraubverbindungsmitteln, also von einer Mutter oder von einem Schraubbolzen ausgebildet sein und wobei die Phasenanschlussbereiche zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens und zur Herstellung einer Schraubklemmverbindung jeweils eine entsprechende Ausnehmungen bzw. Augen aufweisen.
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Die vorgeschlagene elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen Stator, wobei der Stator zumindest nach einer der in den Ansprüchen 1 bis 7 aufgeführten Merkmalskombinationen ausgeführt ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine in Innenläuferbauart mit einer radial innen am Stator angeordneten Verschaltungseinrichtung in einem Axialschnitt;
- 2 eine vergrößerte Darstellung der Verschaltungseinrichtung von 1;
- 3 eine perspektivische Darstellung der Verschaltungseinrichtung mit einem im Bereich der Phasenanschlussbereiche angeordneten Vergussrahmen, wobei die Verschaltungseinrichtung in einem ersten und in einem zweiten Umfangsbereich bis zu einem ersten Vergussniveau mit einem Vergussmittel vergossen ist;
- 4 die Verschaltungseinrichtung von 3, wobei diese im Phasenanschlussbereich bis zu einem zweiten Vergussniveau mit einem Vergussmittel vergossen ist;
- 5 eine Radialschnittdarstellung der Verschaltungseinrichtung von 3 im Bereich der Phasenanschlussbereiche;
- 6 verschiedene Ansichten eines in den Anordnungen gemäß der 3-5 abgebildeten Vergussrahmens.
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Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten oder vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich ihrer Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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1 zeigt schematisch eine elektrische Maschine 10, genauer eine permanenterregte elektrische Synchronmaschine in Innenläuferbauart, mit einem um eine Rotorwelle 12 mit einer Drehachse A drehbaren Rotor 14 und mit einem diesen radial außen umgebenden Stator 16. Der Rotor 14 umfasst einen topfförmigen Rotorträger 18, auf dessen zylindrischen Außenumfangsfläche ein lamelliertes Rotorblechpaket 20 angeordnet ist, welches eine Mehrzahl am Umfang gegenseitig beabstandeter Permanentmagnete 22 trägt.
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Der Stator 16 umfasst einen ringförmigen Statorträger 24, in dessen Zentralausnehmung ein ebenfalls aus Blechlamellen gebildetes kreisringförmiges Statorblechpaket 26 angeordnet ist. Der Statorträger 24 kann beispielsweise ein Außen- oder ein Zwischengehäuse der elektrischen Maschine 10 darstellen. Das Statorblechpaket 26 ist segmentiert ausgeführt und aus einer Mehrzahl von identischen, T-förmigen Statorsegmenten zusammengefügt, die von dem Statorträger 24 aufgenommen und zusammengehalten werden. Alternativ dazu kann das Statorblechpaket 26 auch in konventioneller Weise aus einer Stapelung von Ringblechlamellen bestehen.
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Unabhängig von dem konkreten Aufbau bildet das Statorblechpaket 26 ein an dem Statorträger 24 anliegendes ringförmig geschlossenes Statorjoch 30 mit davon nach radial innen gerichteten Zähnen 32 aus, welche zur Bildung der Statorwicklung in bekannter Weise mit Statorspulen 36 bestückt sind. Die Wicklungsenden bzw. Spulenenden 36a, b der Statorspulen 36 sind mittels einer in 1 nur schematisch dargestellten Verschaltungseinrichtung 38 verschaltet und über eine Leistungselektronik 39a und eine Ansteuerelektronik 39b mit einer elektrischen Energiequelle 39c verbunden, welche zum Betreiben der elektrischen Maschine 10 die Wicklung mit einem Strom variabler Phase und Amplitude beaufschlagen kann.
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Die Statorspulen 36 werden vor der Montage des Stators 16 mit Hilfe von jeweils zwei, aus einem wärmebeständigen Kunststoff bestehenden Isolier- bzw. Wickelkörpern 40, 42 aus einem Kupferdraht um die Zähne 32 gewickelt und sind dort gegen Verrutschen gesichert.
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Die Wickelkörper 40, 42 umfassen jeweils einen stirnseitig am Blechpaket 26 anliegenden Basisbereich 40a; 42a und zwei davon etwa rechtwinklig und am Stator 16 axial abragende Schenkel 40b, c; 42b, c, die den Wickelbereich in radialer Richtung begrenzen. An dem radial inneren Schenkel 40b sind Einlegenuten 41 vorgesehen, in welche die Spulenenden 36a, b eingelegt und in Richtung der Verschaltungseinrichtung 38 ausgerichtet werden. Die Schenkel 40b liegen im Wesentlichen spaltfrei an einem weiter unten noch näher erläuterten ringförmigen Trägerelement 56 an und stützen dieses damit ab.
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Die Spulen 36 sind elektrisch einzelnen Strängen zugeordnet, wozu die Spulenenden 36a, b mittels der Verschaltungseinrichtung 38 über gemeinsame Verbindungsleiter 52a-c in einer vorbestimmten Weise an Kontaktbereichen miteinander verschaltet werden. Zur Verbindung mit den Spulenenden 36a, b weisen die Verbindungsleiter 52a-c gegenüber deren Grundkörper bzw. deren Erstreckungsebene überhöhte Anschlussbereiche auf. Vorzugsweise werden dabei zur Realisierung einer Dreieckschaltung jeweils zwei benachbarte Spulenenden 36a, b von zwei am Umfang benachbarten Spulen 36 mit einem Anschlussbereich verbunden. Die Kontaktierung der Spulenenden 36a, b mit den Verbindungsleitern 52a-c erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig, beispielsweise durch Löten oder Schweißen.
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Die Verbindungsleiter 52a-c sind zu deren Anordnung am Stator 16 innerhalb des bereits genannten Trägerelements 56 aufgenommen, welches aus Kunststoff hergestellt ist und einen ringkreisförmigen, einseitig offenen und somit wannenförmigen Aufnahmeraum 55 ausbildet. Innerhalb des Aufnahmeraums 55 sind die Verbindungsleiter 52a-c durch Trennstege 56e gegenseitig elektrisch isoliert angeordnet. Der offene Bereich zeigt in die dem Stator 16 und auch dem Rotor 14 abgewandte Axialseite und ist somit für die Verschaltung frei zugänglich.
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Zur Verschaltung der Spulenenden 36a, b wird das Trägerelement 56, gegebenenfalls mit den bereits darin eingelegten Verbindungsleitern 52a-c, wie schematisch in 1 gezeigt, am Stator 16 angeordnet und dort zum Beispiel mittels einer zeichnerisch nicht dargestellten Rastverbindung an den Schenkeln der Wickelkörper oder anderweitig festgelegt.
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Der Aufnahmeraum 55 des Trägerelements 56 wird von einem Boden 56a und davon senkrecht abstehenden Seitenwandungen 56b, c begrenzt (
1,
2). Hinsichtlich des weiteren Aufbaus und der Anordnung der Elemente im Aufnahmeraum 55 wird auf den diesbezüglichen Inhalt der
DE 10 2009 045 551 A1 verwiesen.
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Zum Eintritt der Spulenenden 36a, b in das Trägerelement 56 sind in dem Radialwandbereich 56b Eintrittsausnehmungen 56d vorgesehenen (2). Diese sind als muldenförmige bzw. schlitzartige Vertiefungen und bezüglich des Stators 16 von der freien Axialseite der Seitenwandung 56b ausgehend ausgebildet und so angeordnet, dass die in den Einlegenuten 41 geführten Spulenenden 36a, b radial und auf einem vergleichsweise kurzem Wege durch den Radialwandbereich 56b in den Aufnahmeraum 55 der Verschaltungsanordnung 38 eingelegt werden können. Die Eintrittsausnehmungen 56d sind in Umfangsrichtung etwas größer ausgeführt als es dem gegenseitigen Abstand von jeweils zwei am Stator 16 benachbarten Spulenenden von jeweils zwei unmittelbar benachbarten Spulen entspricht. Dadurch können in der gezeigten Lage die Spulenenden 36a, b auch bei einer geringen Lageabweichung sicher in das Trägerelement 56 eingeführt werden.
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Die Verschaltungseinrichtung 38 weist, wie dieses im unteren Teil von 1 schematisch und beispielhaft dargestellt ist, weiterhin zum Anschluss des Stators 16 an die elektrische Stromquelle 39c mit den Verbindungsleitern 52a-c verbundene Phasenanschlussbereiche 60a-c auf, welche abgedichtet in den Aufnahmeraum 55 eingeführt sind und von denen in 1 lediglich ein Phasenanschlussbereich 60a exemplarisch zeichnerisch dargestellt ist.
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Bei der mit den 1, 2 dargestellten elektrischen Maschine 10 befindet sich die Verschaltungseinrichtung 38 radial innerhalb der Spulen 36 am Stator 16, wobei die Spulenenden 36a, b bereits am Wickelkörper 40 von der Axialrichtung in die radial innere Richtung umgelenkt werden.
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Zum Schutz der innerhalb des Aufnahmeraums 55 angeordneten Elemente vor äußeren Einflüssen, insbesondere vor Korrosionserscheinungen und gleichfalls zur Erhöhung der Stabilität der Verschaltungseinrichtung 38 wird der Aufnahmeraum 55 des Trägerelements 56 nach erfolgter Verschaltung zumindest teilweise mit einer bei deren Verarbeitungstemperatur flüssigen und beim Aushärten in den festen Zustand übergehenden, das heißt mit einer aushärtbaren Vergussmasse vergossen bzw. gekapselt. Vor dem Vergießen kann optional in den Aufnahmeraum 55 ein, insbesondere ringförmiges Einlegeteil 62 aus Kunststoff eingelegt werden, welches den Aufnahmeraum 55 teilweise ausfüllt und einzelne Bereiche 55a des Aufnahmeraums von dem Verguss ausspart und somit einen Verbrauch von Vergussmasse reduziert. Durch das Vergießen werden die Spulenenden 36a, b, die Verbindungsleiter 52a-c und die Phasenanschlussbereiche 60a-c zumindest an gegenseitigen Kontaktbereichen abgedeckt bzw. gekapselt.
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Mit 3 ist eine zu dem erläuterten Stator zugehörige Verschaltungseinrichtung 38 in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Es sind dort insbesondere das Trägerelement 56, ein darin eingelegtes Einlegeteil 62 und die Phasenanschlussbereiche 60a-c erkennbar. Die Phasenanschlussbereiche 60a-c sind dabei in einem ersten Umfangsbereich 68a am Trägerelement 56 ausgeführt und stehen axial von den Verbindungsleitern 52a-c ab. Zu diesem Zweck sind die Phasenanschlussbereiche 60a-c vorliegend als gekröpfte Anschlussfahnen ausgebildet, welche mit den Verbindungsleitern 52a-c verbunden sind und welche sich hier weiter nach radial innen erstrecken.
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Wie in 3 weiter erkennbar, ist ein freier Endabschnitt der Phasenanschlussbereiche 60a-c jeweils als ein Aufnahmeauge 601a-c zur Aufnahme eines hier zeichnerisch nicht dargestellten Verbindungsbolzens, genauer eines Schraubbolzens ausgebildet und liegt damit auf einem axial erhabenen Abschnitt 56f-h am Trägerelement 56 auf. Die erhabenen Abschnitte 56f-h bilden auf diese Weise Auflageabschnitte für die Aufnahmeaugen 601a-c, so dass damit die Aufnahmeaugen 601a-c zumindest oberhalb des ersten Vergussniveaus angeordnet sind.
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Wie ferner in der Schnittdarstellung der 5 exemplarisch für den Phasenanschlussbereiche 60b sichtbar, ist an den Abschnitten 56f-h jeweils ein Aufnahmebereich 561g mit einer darin angeordneten Mutter 562g und mit einem weiteren Aufnahmebereich 563g zur Aufnahme des vorgenannten Schraubbolzens bei der Herstellung einer Schraubklemmverbindung vorgesehen. Dabei übergreift der Phasenanschlussbereich 60b die Verbindungsmittel, d.h. die Mutter 562g axial.
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In der mit 3 gezeigten Ansicht ist der Aufnahmeraum 55 bereits teilweise mit einer Vergussmasse 66 ausgefüllt, welche zumindest die Kontaktbereiche der Verbindungsleiter 52a-c mit den Wicklungsenden 36a, b und die Kontaktbereiche der Verbindungsleiter 52a-c mit den Phasenanschlussbereichen 60a-c abdeckt. Aus diesem Grunde sind die Verbindungsleiter 52a-c und die vorgenannten Kontaktbereiche in 3 nicht sichtbar. Dadurch wird bezüglich der Mittelachse A des Stators 16 bzw. der elektrischen Maschine 10 ein erster, sich axial erstreckender Vergussbereich 66a mit einem ersten Vergussniveau 661 der Vergussmasse 66 definiert. Der erste Vergussbereich 66a erstreckt sich von dem Boden 56a des Trägerelements 56 aus gesehen in Axialrichtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel bis etwa zur Oberkante der Seitenwandungen 56b, c, wobei auch eine Oberkante des Einlegeteils 62 auf diesem Niveau angeordnet ist.
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In den 3-5 ist im Bereich der Phasenanschlussbereiche 60a-c ein rahmenförmiges Element 64 dargestellt, welches einen nachfolgend noch näher beschriebenen Vergussrahmen 64 darstellt. Dieser Vergussrahmen 64 grenzt einen ersten Umfangsbereich 68a mit den Phasenanschlussbereichen 60a-c umfangsmäßig gegenüber einem verbleibenden zweiten Umfangsbereich 68b ab. Die 6a, b zeigen zwei perspektivische Ansichten des Vergussrahmens 64, welcher bei den Anordnungen gemäß der 3-5 auf das Trägerelement 56 und somit auch auf das Einlegeteil 62 aufgesetzt ist und damit eine lokale axiale Erhöhung des Trägerelements 56 bildet. Der Vergussrahmen 64 nimmt die Phasenanschlussbereiche 60a-c in einem inneren Bereich bzw. einer Innenausnehmung 64f auf und umschließt diese am inneren und äußeren Umfang und in Radialrichtung von außen, das heißt umfangsmäßig allseitig.
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Der Vergussrahmen 64 kann somit strukturell dem Trägerelement 56 zugeordnet werden und ist hier als ein die Innenausnehmung 64f aufweisendes Ringsegment ausgebildet und als Kunststoffteil gefertigt. Der Vergussrahmen 64 umfasst somit zwei am Trägerelement 56 quer zu dessen Umfang, vorliegend insbesondere radial verlaufende Trennwandabschnitte 64a, b, einen radial inneren Wandabschnitt 64c und einen radial äußeren Wandabschnitt 64d. Wie in den 6a, b erkennbar, weisen die Trennwandabschnitte 64a, b eine größere Tiefe bzw. am Trägerelement 56 eine größere axiale Erstreckung als die dazu benachbarten Wandabschnitte 64c, d auf, wobei die Elemente 64a-d auf deren Oberseite, welche die in den 3, 4 sichtbare Seite darstellt, eine gemeinsame, in einer Ebene verlaufende Oberkante 64e bzw. einen oberen Rand 64e ausbilden. Der Vergussrahmen 64 liegt mit an den Wandabschnitten 64c, d vorgesehenen Auflageflächen 641a, b auf den Seitenwandungen 56b, c des Trägerelements 56 auf und greift mittels dort vorgesehener Eingriffsabschnitte 642a, b unter Ausbildung von Formschlussprofilen und von Labyrinthdichtungen in das Trägerelement 56 bzw. in dessen Aufnahmeraum 55 ein. Dabei wirkt der Eingriffsabschnitt 642b formschlüssig mit der inneren Berandung des Einlegeteils 62 zusammen. Der Vergussrahmen 64 umfasst weiter eine Eingriffskontur 641c zur formschlüssigen Anlage der Aufnahmeaugen 601a-c auf. Des Weiteren weist der Vergussrahmen 64 zu dessen Festlegung am Trägerelement 56 mehrere Rasthaken 65a, b und 65c, d auf, welche an den Wandabschnitten 64c, d ausgeführt sind und in entsprechende Rastausnehmungen am Trägerelement 56 eingreifen bzw. diese hintergreifen können. Gemäß 6a ist der äußere Wandabschnitt 64d mit einer nach radial innen ansteigenden Rampe ausgeführt, wodurch sich bei der Festlegung der Phasenanschlussbereiche 60a-c an den Verbindungsleitern 52a-c Fertigungsvorteile ergeben.
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Die Auflageflächen 641a, b fallen im montierten Zustand etwa mit dem ersten Vergussniveau 661 zusammen. In den 6a, b ist deutlich sichtbar, dass sich die Trennwandabschnitte 64a, b in der Tiefenrichtung des Vergussrahmens 64 über die Auflageflächen 641a, b hinaus erstrecken. Daher können die Trennwandabschnitte 64a, b in den 3, 4 in den ersten Vergussbereich axial eintauchen bzw. eingreifen und auch dort den ersten Umfangsbereich 68a mit den Phasenanschlussbereichen 60a-c umfangsmäßig gegenüber einem verbleibenden zweiten Umfangsbereich 68b abtrennen. Die Trennwandabschnitte 64a, b sind an deren Unterseite, welche die in den Aufnahmeraum 55 weisende Seite ist, entsprechend der im Aufnahmeraum 55 vorhandenen Trennstege 56e und der Verbindungsleiter 52a-c in der Tiefenrichtung bzw. der Axialrichtung kammartig profiliert ausgebildet, so dass dort eine ggf. verbleibende Dicke des Vergussmaterials vergleichsweise gering ist. Auf diese Weise kann eine in einem der Bereiche 68a; b beginnende Rissbildung am Übertritt in den jeweils anderen Bereich 68b; a gehindert werden.
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In den 3, 4 ist sichtbar, dass die Trennwandabschnitte 64a, b auch außerhalb bzw. oberhalb der durch das erste Vergussniveau 661 bestimmten axialen Erstreckung des ersten Vergussbereichs ausgebildet bzw. angeordnet sind und dass diese gemeinsam mit den Wandabschnitten 64c, d einen sich axial an den ersten Vergussbereich 66a anschließenden zweiten Vergussbereich 66b mit einem zweiten Vergussniveau 662 ausbilden. Dabei werden die Anschlussbereiche 60a-c bis auf eine zur weiteren Kontaktierung freibleibende Oberfläche der Aufnahmeaugen 601a-c mit der Vergussmasse vergossen.
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Das bedeutet zusammengefasst, dass der erste Umfangsbereich 68a mit den Phasenanschlussbereichen 60a-c den ersten 66a und den zweiten Vergussbereich 66b umfasst und bis zu dem Vergussniveau 662 vergossen ist, während der zweite Umfangsbereich 68b lediglich den ersten Vergussbereich 66a umfasst und lediglich bis zu dem Vergussniveau 661 vergossen ist.
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Anstelle der in den Figuren dargestellten radialen Staffelung der Verbindungsleiter können diese auch axial gestaffelt zum Stator angeordnet sein, wobei die weiteren Elemente, sofern diese erforderlich sind, entsprechend anzupassen sind. Ebenso kann anstelle einer radialen Positionierung der Spulen zu dem Trägerelement der Verschaltungseinrichtung diese auch in axialer Richtung erfolgen. Auch ist die spezielle Bauart der elektrischen Maschine hinsichtlich der prinzipiellen Ausführung der Stator-Verschaltungseinrichtung unerheblich; es kann sich also beispielsweise auch um eine elektrische Maschine in Außenläuferbauart handeln.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrische Maschine
- 12
- Rotorwelle
- 14
- Rotor
- 16
- Stator
- 18
- Rotorträger
- 20
- Rotorblechpaket
- 22
- Permanentmagnet
- 24
- Statorträger
- 26
- Statorblechpaket
- 30
- Statorjoch
- 32
- Zahn
- 36
- Statorspule
- 36a, b
- Spulenende
- 38
- Verschaltungseinrichtung
- 39a
- Leistungselektronik
- 39b
- Ansteuerelektronik
- 39c
- Energiequelle
- 40, 42
- Wickelkörper
- 40a, 42a
- Basisbereich
- 40b, c
- Schenkel
- 41
- Einlegenut
- 42b, c
- Schenkel
- 52a-c
- Verbindungsleiter
- 55
- Aufnahmeraum
- 55a
- Bereich des Aufnahmeraums
- 56
- Trägerelement
- 56a
- Boden
- 56b, c
- Seitenwandung
- 56d
- Vorsprung
- 56d
- Eintrittsausnehmung
- 56e
- Trennsteg
- 56f-h
- erhabener Abschnitt
- 561g
- Aufnahmebereich
- 562g
- Mutter
- 563g
- Aufnahmebereich
- 60a-c
- Phasenanschlussbereich
- 601a-c
- Aufnahmeauge
- 62
- Einlegeteil
- 64
- rahmenförmiges Element, Vergussrahmen
- 64a, b
- Trennwandabschnitt
- 64c
- radial innerer Wandabschnitt
- 64d
- radial äußerer Wandabschnitt
- 64e
- Oberkante
- 64f
- Innenausnehmung
- 641a
- Auflagefläche
- 641b
- Auflagefläche
- 641c
- Eingriffskontur
- 642a
- Eingriffsabschnitt
- 642b
- Eingriffsabschnitt
- 65a-d
- Rasthaken
- 66
- Vergussmasse
- 661
- erstes Vergussniveau
- 662
- zweites Vergussniveau
- 66a
- erster Vergussbereich
- 66b
- zweiter Vergussbereich
- 68a
- erster Umfangsbereich
- 68b
- zweiter Umfangsbereich
