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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe zum elektrisch leitenden Verbinden von wenigstens zwei Statorwicklungen einer elektrischen Maschine, mit wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelementen und wenigstens einer elektrisch leitenden Stromschiene zum elektrisch leitenden Verbinden der wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente.
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Stand der Technik
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Elektrische Maschinen weisen einen Stator bzw. Ständer und einen relativ dazu beweglichen Rotor bzw. Läufer auf. Die Statoren weisen meist zahlreiche Statorwicklungen auf, von denen diejenigen, die derselben elektrischen Phase zugehörig sind, elektrisch leitend verbunden werden müssen. Dies erfolgt meist manuell und ist dementsprechend aufwändig.
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Ein isolierender Grundkörper mit radial angeordneten elektrisch leitenden Verbindungsstegen zur Kontaktierung von Wicklungsdrahtabschnitten eines Elektromotors ist beispielsweise aus der
DE 10 2012 020 329 A1 bekannt. Die elektrisch leitenden Verbindungsstege weisen Kontaktabschnitte zur Kontaktierung je eines Wicklungsdrahtabschnitts auf. Axial sind elektrisch leitende Stromschienen in den Grundkörper, bevorzugt in koaxial ausgerichteten Nuten, aufnehmbar. Zur Kontaktierung der elektrisch leitenden Verbindungsstege und der elektrisch leitenden Stromschienen sind diese insbesondere einstückig ausgebildet.
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Eine andere Verschaltungsanordnung zur Kontaktierung von Statorwicklungen eines Elektromotors ist aus der
DE 20 2014 003 844 U1 bekannt. Die Verschaltungsanordnung weist wenigstens drei Kupferprofile auf, welche jeweils um eine Biegeachse zu einem Ring gebogen sind. Die gebogenen Kupferprofile sind mit einer Lackschicht isoliert, welche an vorbestimmten Stellen wieder entfernt werden muss. An diesen leitenden Stellen sind voneinander beabstandete Anschlussbereiche mit wenigstens einer ebenen Fläche zur Kontaktierung von Enden von Spulendrähten ausgebildet. Die Kontaktierung der Spulen und Wicklungen erfolgt mittels Enden von Spulendrähten, die stoffschlüssig mit der Verschaltungsanordnung an ebenen oder geringfügig gekrümmten Kontaktierungsflächen von Anschlussbereichen der Verschaltungsanordnung verbunden sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Baugruppe zum elektrisch leitenden Verbinden von wenigstens zwei Statorwicklungen einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Im Rahmen der Erfindung können Statorwicklungen einer elektrischen Maschine besonders einfach und variantenreich durch Zusammenstecken von elektrisch leitenden Kontaktelementen und elektrisch leitenden Stromschienen elektrisch leitenden verbunden werden. Dabei ist jeweils ein Kontaktelement mit jeweils einer Statorwicklung elektrisch leitend verbunden, wobei eine Stromschiene zwei Kontaktelemente elektrisch leitend verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße Baugruppe kann vorteilhaft automatisiert montiert werden mit einer einhergehenden Verringerung manueller Arbeitsinhalte. Jedes elektrisch leitende Kontaktelement kann als standardisiertes Bauteil gefertigt und mittels einer einfachen Steckverbindung mit einer elektrisch leitenden Stromschiene kontaktiert werden. Hierdurch wird eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Prozessführung erreicht. Somit erlaubt die Erfindung eine Fertigung einer Baugruppe zum elektrisch leitenden Verbinden von Statorwicklungen mit geringem konstruktivem und zeitlichem Aufwand.
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Vorteilhafterweise weist die Baugruppe einen isolierenden Grundkörper auf, an dem die wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente und die wenigstens eine elektrisch leitende Stromschiene angeordnet sind. Der isolierende Grundkörper verhindert Kurzschlüsse durch ungewollte Kontaktierung zwischen leitenden Bauteilen, insbesondere zwischen Kontaktelementen und/oder den Stromschienen. Daher kann auf eine zusätzliche Isolierung der leitenden Bauteile verzichtet werden. Dies führt zu einem geringeren Aufwand in der Fertigung und einer Steigerung der Prozesssicherheit. Der Grundkörper kann beispielsweise ringförmig, insbesondere kreisringförmig, mit einem Innenradius und einem Außenradius aufgebaut sein. Er kann radial angeordnete Einschübe, die insbesondere in Form einer T-Nut ausgebildet sind, für die Kontaktelemente aufweisen. Er kann vorzugsweise auch axiale Einschübe für die Stromschienen aufweisen.
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Vorzugsweise werden die wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente und die wenigstens eine elektrisch leitenden Stromschiene auf unterschiedlichen Seiten des Grundkörpers angeordnet. Hierdurch kann die durch Steckelement und Buchsenelement bewirkte Steckverbindung der elektrisch leitenden Kontaktelemente und der elektrisch leitenden Stromschienen besonders vorteilhaft in Durchbrüchen im Grundkörper realisiert werden, wo die Steckverbindungen besser geschützt sind. Zudem gewährleistet Anordnung auf unterschiedlichen Seiten eine räumliche Trennung der Kontaktelemente von den Stromschienen und verhindern somit unerwünschte Kurzschlüsse. Unter Berücksichtigung aller zu realisierenden Schaltpläne können die notwendigen Aussparungen bzw. Durchbrüche für alle Typen von elektrischen Maschinen bereits in den Grundkörper eingeplant werden. Hierdurch kann eine erhebliche Zeiteinsparung in der Bauteilfertigung gegenüber vorbekannten Lösungen erfolgen. Zudem wird eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Prozessführung erreicht, und damit eine Steigerung der Prozesssicherheit und -stabilität.
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Vorteilhafterweise sind die wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente radial zu einer Achse des Grundkörpers, insbesondere in Einschübe, die in Form einer T-Nut ausgebildet sind, angeordnet bzw. eingeschoben. Eine radiale Anordnung der wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente ermöglicht eine Fertigung mit geringem manuellem Aufwand und das radiale Einschieben der Kontaktelemente ermöglicht eine exakte Positionierung der Kontaktelemente und verhindert ein Herausfallen bei einem axialen Einsetzen der Schienen bzw. einem axialen Bewegen der Baugruppe.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der isolierende Grundkörper kreisringförmig ausgebildet. und die wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente erstrecken sich auf einer Länge, die der Differenz von einem Außenradius zu einem Innenradius des Grundkörpers entspricht. Hierdurch lassen sich verschiedene Schaltpläne durch eine direkte Kontaktierung der wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelemente mit der wenigstens einen elektrisch leitenden Stromschienen realisieren. Dies führt zu einer Verringerung manueller Arbeitsinhalte, wie beispielsweise das Einsetzen von Kontaktelementen verschiedener Länge, und somit zu einer deutlichen Zeiteinsparung gegenüber vorbekannten Lösungen.
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Vorzugsweise erstreckt sich die wenigstens eine elektrisch leitende Stromschiene insbesondere ringsegmentförmig in einer Umfangsrichtung um eine Achse des Grundkörpers. Hierdurch ist es problemlos möglich, mehrere elektrisch leitende Stromschienen in den Grundkörper ringsegmentförmig aufzunehmen, um damit mehrere elektrisch leitende Kontaktelemente zu kontaktieren und dadurch mehrere Statorwicklungen miteinander und/oder gruppenweise unterschiedlich zu verbinden.
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Bevorzugt ist die wenigstens eine elektrisch leitende Stromschiene axial in den Grundkörper, insbesondere in eine ringförmig verlaufende Nut, eingeschoben. Das Einschieben bzw. Einbringen elektrisch leitender Schienen in vorgefertigte Nuten verringert eine eventuell fehlerbehaftete und aufwendige Positionierung der elektrisch leitenden Schienen und erlaubt somit geringere manuelle Arbeitsinhalte und eine bessere Reproduzierbarkeit in der Bauteilfertigung.
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Vorteilhafterweise ist das Steckelement zusätzlich stoffschlüssig, insbesondere über eine Löt- oder Schweißverbindung, mit dem Buchsenelement verbunden. Dies erhöht die Sicherheit und Stabilität der elektrischen Maschine durch eine nicht lösbare Verbindung der Steckverbindung.
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Darüber hinaus kann wenigstens eines von den wenigstens zwei elektrisch leitenden Kontaktelementen ein Schneidklemmverbindungselement oder eine Kontaktierfahne zum elektrischen Verbinden mit der jeweils einen von den wenigstens zwei Statorwicklungen aufweisen. Ein solches Kontaktelement ermöglicht eine effiziente direkte Kontaktierung der Statorwicklungen, insbesondere der Kupferlackdrähte der Statorspulen.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines elektrisch leitenden Kontaktelements und einer elektrisch leitenden Stromschiene einer erfindungsgemäßen Baugruppe in einer perspektivischen Ansicht.
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2 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung eines Grundkörpers der erfindungsgemäßen Baugruppe in einer perspektivischen Ansicht von zwei Seiten (A, B).
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3 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Baugruppe in einer perspektivischen Ansicht von zwei Seiten (A, B).
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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In 1 sind eine bevorzugte Ausgestaltung eines elektrisch leitenden Kontaktelements 100 und einer elektrisch leitenden Stromschiene 200 in perspektivischer Ansicht dargestellt. Das elektrisch leitende Kontaktelement 100 weist in dieser bevorzugten Ausgestaltung ein um 90 ° abgewinkeltes Schneidklemmverbindungselement 10, das auch als Kontaktierfahne ausgebildet sein kann, auf. Das Schneidklemmverbindungselement 10 dient zur Verbindung des Kontaktelements mit einem Draht einer Statorwicklung. Das elektrisch leitende Kontaktelement weist weiterhin als Durchbrüche 20 ausgebildete Buchsenelemente auf. Die elektrisch leitende Stromschiene 200 weist zwei als gleichgerichtete, stabförmige Enden 30 an den Endseiten der Schiene ausgebildete Steckelemente auf. Die Enden 30 können zur Kontaktierung in die Durchbrüche 20 gesteckt werden.
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In 2 ist eine bevorzugte Ausgestaltung eines Grundkörpers 300 in einer perspektivischen Ansicht von zwei Seiten A und B dargestellt. Eine Seite A weist Radialeinschübe 40 zur Aufnahme von Kontaktelementen 100 und die andere Seite B weist Axialeinschübe 60 zur Aufnahme von Stromschienen 200 auf. In der gezeigten Ausgestaltung sind die Radialeinschübe 40 jeweils als T-Nut ausgebildet. In den Radialeinschüben 40 sind Durchbrüche 50 ausgebildet, die eine Kontaktierung zwischen der Radialeinschübe aufweisenden Seite A und der Axialeinschübe aufweisenden Seite B ermöglichen. In der gezeigten Ausgestaltung sind die Axialeinschübe 60 jeweils als Ringnut ausgebildet. Die elektrisch leitenden Kontaktelemente 100 können radial in die T-Nuten eingeschoben werden. Die elektrisch leitenden Schienen 200 können anschließend axial in die Ringnuten eingeschoben werden. Dabei greifen die Enden 30 durch die Durchbrüche 50 im Grundkörper 300 in die Durchbrüche 20 ein.
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In 3 ist eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Baugruppe 1 in einer perspektivischen Ansicht von den beiden Seiten A und B dargestellt. Die Baugruppe weist einen ringförmigen Grundkörper 300 gemäß 2 auf, in den elektrisch leitende Kontaktelemente 100 und elektrisch leitende Stromschienen 200 gemäß 1 eingeschoben sind. Dabei greift jeweils ein Ende 30 zur Kontaktierung in einen Durchbruch 20 ein und diese bilden eine Steckverbindung. Zur Verbesserung bzw. Sicherung der Kontaktierung können jeweils ein Ende 30 und ein Durchbruch 20 auch stoffschlüssig, insbesondere mittels einer Löt- oder Schweißverbindung, elektrisch leitend verbunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012020329 A1 [0003]
- DE 202014003844 U1 [0004]
