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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung umfassend eine N-phasige elektrische Maschine, einen N-phasigen Inverter und eine Phasenanbindung mit N-Phasenleitern, wobei N größer 1 ist und jede Phase des Inverters einer bestimmten Phase der elektrischen Maschine zugeordnet ist und jede Phase des Inverters über jeweils einen Phasenleiter mit der jeweiligen Phase der elektrischen Maschine verbunden ist.
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Stand der Technik
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Oben genannte Antriebsanordnungen finden insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik Anwendung. Dabei werden elektrische Maschinen von leistungselektronischen Bauteilen, nämlich Invertern, mit elektrischer Leistung gespeist.
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Die elektrische Maschine weist einen Stator, der mehrere Wicklungen trägt, auf. Jeder Wicklung des Stators ist einer Phase der elektrischen Maschine zugeordnet und jede Phase der elektrischen Maschine ist wiederum einer Phase des Inverters zugeordnet. Jede Phase des Inverters ist über einen jeweiligen elektrischen Phasenleiter mit der jeweiligen Phase der elektrischen Maschine verbunden.
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Die Phasenanbindung zwischen dem Inverter und der elektrischen Maschine ist durch elektromagnetische Störspannungen bzw. ströme, hervorgerufen durch die hohen Taktfrequenzen des Inverters, belastet. Diese Störspannungen bzw. Störströme breiten sich als Spannungs- bzw. Stromschwankungen über die einzelnen Phasenleiter in Form von Parasitärkapazitäten mitunter im gesamten Kraftfahrzeug aus und können die ordnungsgemäße Funktion anderer elektronischer Kraftfahrzeugkomponenten stören.
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Der Stand der Technik offenbart eine Vielzahl an Maßnahmen gegen diese Störsignale, wie beispielsweise Schirmungen, unterschiedlichste Filter (kerne), das Verdrillen der Phasenleiter uvm.
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Das Dokument
DE 10 2013 201 470 A1 beispielsweise offenbart ein Fahrzeug mit einem N-phasigen Inverter und mit einer n-phasigen elektrischen Maschine, wobei jede Phase des Inverters einer bestimmten Phase der elektrischen Maschine zugeordnet ist und über einen Phasenleiter mit dieser elektrisch verbunden ist. Den Phasen ist ein elektrisch leitendes Leitersystem zugeordnet, das von den Phasenleitern isoliert und im Wesentlichen parallel zu diesen angeordnet ist. Das Leitersystem ist im Wesentlichen zusammen mit den Phasenleitern verlegt. Durch die Anordnung des Leitersystems und der Phasenleiter ergibt sich eine minimierte Impedanz, die wiederum eine zu einer reduzierten elektromagnetischen Abstrahlung der Komponenten führt.
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DE102013216703 A1 offenbart eine Filtereinheit zur Entstörung eines Inverters für Elektrofahrzeuge. Die Filtereinheit wird als zweiteiliges Gehäuse um den Kabelschuh eines Ausgangskabels zum elektrischen Motor und einer Eingangsstromschiene aus dem Inverter aufgebaut und umgibt den Kontaktbereich der Verbindung. Das Filterferrit innerhalb des Gehäuses ist zweiteilig aufgebaut und wird über Federn gegen sein Gegenstück gedrückt.
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Aus der
US 20120181059A1 ist ein koaxiales Kabel für die Anbindung einer elektrischen Maschine bekannt. Dabei sind die einzelnen Phasenleiter koaxial zueinander mit Isolationen getrennt angeordnet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Antriebsanordnung mit verbesserter Phasenanbindung zwischen einer N-phasigen elektrischen Maschine und einem N-phasigen Inverter anzugeben.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Antriebsanordnung umfassend eine N-phasige elektrische Maschine, einen N-phasigen Inverter und eine Phasenanbindung mit N-Phasenleitern, wobei N größer 1 ist und jede Phase des Inverters einer bestimmten Phase der elektrischen Maschine zugeordnet ist und jede Phase des Inverters über jeweils einen Phasenleiter mit der jeweiligen Phase der elektrischen Maschine verbunden ist, wobei die Phasenleiter der Phasenanbindung koaxial und ausgehend von einem ersten Phasenleiter jeder weitere Phasenleiter den vorhergehenden Phasenleiter zumindest teilweise umfänglich umschließend angeordnet sind und koaxial zu den Phasenleitern ein Filterelement angeordnet ist, das die Phasenleiter zumindest teilweise umfänglich umschließt.
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Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung umfasst einen N-phasigen Inverter, eine N-phasige elektrische Maschine sowie eine Phasenanbindung mit N Phasenleitern, wobei N größer 1 ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jede Phase des Inverters einer bestimmten Phase der elektrischen Maschine zugeordnet und über jeweils einen Phasenleiter mit der jeweiligen Phase der elektrischen Maschine elektrisch verbunden.
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Erfindungsgemäß sind die Phasenleiter der Phasenanbindung koaxial zueinander angeordnet. Die Phasenleiter sind entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgehend von einem ersten Phasenleiter derart angeordnet, dass jeder weitere Phasenleiter den vorhergehenden Phasenleiter zumindest teilweise umfänglich umschließt.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß koaxial zu den Phasenleitern eine Filterelement angeordnet, wobei das Filterelement die Phasenleiter zumindest teilweise umfänglich umschließt.
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Die Phasenleiter der Phasenanbindung und das Filterelement weisen einen gemeinsamen geometrischen Mittelpunkt auf.
Weiterhin umfasst die Phasenanbindung ein Trägerelement, wobei das Trägerelement einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist.
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Der erste Abschnitt des Trägerelements ist im Wesentlichen zylindrisch mit einem zentralen Hohlraum ausgebildet und die Phasenleiter sind zumindest teilweise in dem Hohlraum des ersten Abschnitts des Trägerelements angeordnet.
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Der zweite Abschnitt des Trägerelements erstreckt sich vorzugsweise scheibenförmig entlang einer Ebene normal auf eine Längsachse der Phasenanbindung um den ersten Abschnitt des Trägerelements und das Filterelement ist fest auf dem zweiten Abschnitt angeordnet.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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In einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist der erste Phasenleiter als Bolzen ausgebildet und jeder weitere Phasenleiter rohrförmig ausgebildet.
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Eine andersartige Ausbildung des ersten Phasenleiters, beispielsweise rohrförmig, ist ebenso denkbar.
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Die Phasenleiter weisen vorzugsweise einen im Wesentlichen kreisrunden Querschnitt auf. Alternativ ist jedoch auch eine rechteckiger, dreieckiger etc. Querschnitt denkbar.
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Bevorzugt ist ausgehend von einem ersten Phasenleiter jeder weitere Phasenleiter kürzer ausgebildet als der vorhergehende Phasenleiter.
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Derart kann auf besonders einfache Art und Weise ein elektrischer Abgriff an den jeweiligen Enden der jeweiligen Phasenleiter gestaltet werden. Andere Längsausbildungen der Phasenleiter zueinander und somit die Gestaltung anderer elektrischer Abgriffe sind jedoch ebenso denkbar, beispielsweise können die elektrischen Abgriffe an den jeweiligen Stirnseiten der Phasenleiter ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt ist zwischen den Phasenleitern jeweils ein elektrischer Isolator angeordnet, wobei der jeweilige Isolator zwischen zwei Phasenleitern vorzugsweise zumindest gleich lang ausgebildet ist wie der kürzere der beiden Phasenleiter.
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Das Trägerelement ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt.
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Das Filterelement ist bevorzugt ringförmig ausgebildet und aus einem magnetischen Material gefertigt.
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Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Phasenanbindung einen Trägerdeckel aufweist, wobei vermittels des Trägerdeckels das Filterelement abdeckbar ist.
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Vermittels des erfindungsgemäßen Aufbaus der Antriebsanordnung, insbesondere der Phasenanbindung der Antriebsanordnung, wird eine besonders kompakte sowie in Bezug auf Störspannung und/oder Störströme verbesserte Antriebsanordnung dargestellt. Durch die koaxiale Anordnung der Phasenleiter und des Filterelements, wobei die Phasenleiter und das Filterelement den gleichen geometrischen Mittelpunkt haben, werden elektromagnetische Störungen minimiert, da sich die elektromagnetischen Felder teilweise gegenseitig auslöschen. Durch die erfindungsgemäße kompakte Anordnung der Phasenleiter der Phasenanbindung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist es möglich ein bauraumoptimiertes Filterelement zu nutzen und dadurch Bauraum, Material und insbesondere Kosten zu sparen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- 1 zeigt einen Längsschnitt einer Detailansicht, nämlich eine Phasenanbindung, einer Antriebsanordnung.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Detailansicht gemäß 1.
- 3 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Detailansicht gemäß 1.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1 bis 3 ist eine Phasenanbindung 1 einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung dargestellt, wobei die Phasenanbindung drei Phasenleiter 2, 2‘, 2“, nämlich einen ersten Phasenleiter 2, einen zweiten Phasenleiter 2‘ und einen dritten Phasenleiter 2“, aufweist.
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Die Phasenanbindung 1 stellt somit die elektrische Verbindung zwischen einem dreiphasigen Inverter (nicht dargestellt) und einer dreiphasigen elektrischen Maschine (nicht dargestellt) dar.
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Der erste Phasenleiter 2 ist als Bolzen ausgeführt. Der zweite Phasenleiter 2‘ und der dritte Phasenleiter 2“ sind rohrförmig ausgeführt.
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Die Phasenleiter 2, 2‘, 2“ der Phasenanbindung 1 sind koaxial zueinander angeordnet. Die Phasenleiter 2, 2‘, 2“ sind zwiebelschalenartig angeordnet, d.h. ausgehend von dem ersten Phasenleiter 2 ist jeder weitere Phasenleiter 2‘, 2“ den vorhergehenden Phasenleiter 2, 2‘ teilweise umfänglich umschließend angeordnet. In dem in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Phasenanbindung 1 umgibt somit der zweite Phasenleiter 2‘ den ersten Phasenleiter 2 teilweise umfänglich und der dritte Phasenleiter 2“ umgibt den zweiten Phasenleiter 2‘ teilweise umfänglich.
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Der zweite Phasenleiter 2‘ ist in seiner Längserstreckung entlang einer Längsachse 9 der Phasenanbindung 1 kürzer ausgeführt als der erste Phasenleiter 2. Der dritte Phasenleiter 2“ ist in seiner Längserstreckung entlang der Längsachse 9 der Phasenanbindung 1 kürzer ausgeführt als der zweite Phasenleiter 2‘.
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Der zweite Phasenleiter 2‘ ist in Bezug auf die Längserstreckung des ersten Phasenleiters 2 zentriert auf dem ersten Phasenleiter 2 angeordnet.
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Der dritte Phasenleiter 2“ ist in Bezug auf die Längserstreckung des zweiten Phasenleiters 2‘ zentriert auf dem zweiten Phasenleiter 2‘ angeordnet.
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Zwischen den Phasenleitern 2, 2‘, 2“ ist jeweils ein elektrischer Isolator 4, 4‘, nämlich ein erster Isolator 4 und ein zweiter Isolator 4‘, angeordnet. Die Isolatoren 4 und 4‘ sind so auszuführen, dass die Luft- und Kriechstrecken zwischen den Phasen gewährleistet sind.
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In dem in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Phasenanbindung 1 einer Antriebsanordnung ist der erste Isolator 4 zwischen dem ersten Phasenleiter 2 und dem zweiten Phasenleiter 2‘ abgeordnet und der zweite Isolator 4‘ ist zwischen dem zweiten Phasenleiter 2‘ und dem dritten Phasenleiter 2“ angeordnet.
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Der jeweilige Isolator 4, 4‘ zwischen den jeweiligen Phasenleitern 2, 2‘, 2“ ist zumindest gleich lang wie der kürzere der beiden Phasenleiter 2‘, 2“ ausgebildet.
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Der erste Isolator 4 ist in seiner Längserstreckung entlang der Längsachse 9 der Phasenanbindung 1 im Wesentlichen gleich lang ausgebildet wie der zweite Phasenleiter 2‘ und in Bezug auf die Längserstreckung des ersten Phasenleiters 2 zentriert auf dem ersten Phasenleiter 2 angeordnet.
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Der zweite Isolator 4‘ ist in seiner Längserstreckung entlang der Längsachse 9 der Phasenanbindung 1 im Wesentlichen gleich lang ausgebildet wie der dritte Phasenleiter 2” und in Bezug auf die Längserstreckung des zweiten Phasenleiters 2‘ zentriert auf dem zweiten Phasenleiter 2‘ angeordnet.
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Durch die zuvor beschriebene Anordnung von Phasenleitern 2, 2‘, 2“ und Isolatoren 4, 4‘ ergibt ein an den Enden stufenartiger Aufbau des Phasenleiter-/Isolator-Verbunds - es werden an den nicht von einem jeweiligen Isolator 4, 4‘ und jeweils nächsten Phasenleiter 2‘, 2“ umfänglich umschlossenen Stellen der Phasenleiter 2, 2‘, 2“ Phasenleiter-Kontaktierungsstellen 11, 11‘, 11“ ausgebildet.
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Die Phasenanbindung 1 umfasst weiterhin ein Trägerelement 5, das aus einem elektrisch nicht leitenden Material gefertigt ist.
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Das Trägerelement 5 weist einen ersten Abschnitt 6 und einen zweiten Abschnitt 7 auf.
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Der erste Abschnitt 6 des Trägerelements 5 ist im Wesentlichen zylindrisch mit einem zentralen Hohlraum 8 ausgebildet und dient der teilweisen Aufnahme der Phasenleiter 2, 2‘, 2“ - die Phasenleiter 2, 2‘, 2“ sind gemäß der oben beschriebenen zwiebelschalenartigen Anordnung teilweise in dem Hohlraum 8 des ersten Abschnitts 6 des Trägerelements 5 angeordnet und dort gehalten.
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Der zweite Abschnitt 7 des Trägerelements 5 erstreckt sich scheibenförmig entlang einer Ebene normal auf die Längsachse 9 der Phasenanbindung 1 um den ersten Abschnitt 6 des Trägerelements 5.
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Im Bereich des zweiten Abschnitts 7 des Trägerelements 5 der Phasenanbindung 1 ist ein Filterelement 3 fest angeordnet. Das Filterelement 3 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und umgibt den ersten Abschnitt 6 des Trägerelements 5 und somit die zwiebelschalenartig angeordneten Phasenleiter 2, 2‘, 2“ teilweise umfänglich.
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Das Filterelement 3 ist aus einem magnetischen Material gefertigt.
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Weiterhin umfasst die Phasenanbindung einen Trägerdeckel 10, der so ausgebildet ist, dass er das Filterelement 3 abdeckt (1).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Phasenanbindung
- 2
- Erster Phasenleiter
- 2'
- Zweiter Phasenleiter
- 2"
- Dritter Phasenleiter
- 3
- Filterelement
- 4
- Erster Isolator
- 4'
- Zweiter Isolator
- 5
- Trägerelement
- 6
- Erster Abschnitt
- 7
- Zweiter Abschnitt
- 8
- Hohlraum
- 9
- Längsachse
- 10
- Trägerdeckel
- 11
- Erste Phasenleiter-Kontaktierungsstelle
- 11'
- Zweite Phasenleiter-Kontaktierungsstelle
- 11"
- Dritte Phasenleiter-Kontaktierungsstelle
