DE102016225504A1

DE102016225504A1 - Schaltring für einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine

Info

Publication number: DE102016225504A1
Application number: DE102016225504.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Winkle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schaltring (1) für einen Stator einer elektrische Rotationsmaschine, mit einer Mehrzahl von Eingangsanschlüssen (2a, 2b, 2c), wobei mit jedem der Mehrzahl der Eingangsanschlüsse (2a, 2b, 2c) eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen (3a, 3b, 3c) elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Ausgangsanschlüsse (3a, 3b, 3c) zum Kontaktieren von einem Einzeldraht oder einem Drahtbündel ausgebildet sind, wobei je ein Scheibenelement (4a, 4b, 4c) je einen der Eingangsanschlüsse (2a, 2b, 2c) mit der jeweiligen Mehrzahl der Ausgangsanschlüsse (3a, 3b, 3c) verbindet, wobei die Scheibenelement (4a, 4b, 4c) Anschlusselemente (5a, 5b, 5c) bildend geformt ist, um die Ausgangsanschlüsse (3a, 3b, 3c) zu bilden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schaltring für einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine.
Eine elektrische Maschine ist eine in der elektrischen Energietechnik eingesetzte Maschine und stellt eine Form von Energiewandler dar. Es wird zwischen rotierenden elektrischen Rotationsmaschinen, dazu zählen Elektromotoren und elektrische Generatoren, und ruhenden elektrischen Maschinen, zu denen Transformatoren zählen, unterschieden.
Derartige elektrische Rotationsmaschinen weisen, unabhängig davon ob sie motorisch oder generatorisch betrieben werden, einen Stator und einen Rotor auf. Der Stator (auch Ständer genannt) ist der feststehende, unbewegliche Teil der elektrischen Rotationsmaschine, während der Rotor der sich drehende bzw. rotierende Teil der elektrischen Rotationsmaschine ist.
Der Stator kann dazu verwendet werden, um ein magnetisches Drehfeld mit fester und variabler Frequenz bereitzustellen, das dann eine Rotation des Rotors bewirkt, wenn die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird. Hierzu weist der Stator eine Mehrzahl von Wicklungen auf, die entlang des Umfangs des Stator angeordnet sind und einzeln oder in Gruppe mit einem elektrischen Strom beaufschlagt werden können, um das magnetische Drehfeld zu erzeugen.
Aus der DE 10 2008 054523 A1 ist ein Schaltring für einen Stator einer elektrische Rotationsmaschine mit einer Mehrzahl von Eingangsanschlüssen bekannt, wobei mit jedem der Mehrzahl der Eingangsanschlüsse eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen elektrisch leitend verbunden sind, wobei je ein Scheibenelemente je einen der Eingangsanschlüsse mit der jeweiligen Mehrzahl der Ausgangsanschlüsse verbindet. Dabei sind die Ausgangsanschlüsse an Schneidklemmen ausgebildet.
Jedoch ist es mit derartigen Schneidklemmen aufwändig, Litzenkabel, wie Einzeldrähte oder Drahtbündel, elektrisch leitend zu verbinden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Schaltring bereitzustellen, bei der das Anschließen von Litzenkabeln, wie Einzeldrähte oder Drahtbündel, einfacher ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Schaltring für einen Stator einer elektrische Rotationsmaschine mit einer Mehrzahl von Eingangsanschlüssen, wobei mit jedem der Mehrzahl der Eingangsanschlüsse eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Ausgangsanschlüsse zum Kontaktieren von einem Einzeldraht oder einem Drahtbündel ausgebildet sind, wobei je ein Scheibenelement je einen der Eingangsanschlüsse mit der jeweiligen Mehrzahl der Ausgangsanschlüsse verbindet, wobei die Scheibenelemente Anschlusselemente bildend geformt ist, um die Ausgangsanschlüsse zu bilden.
Dabei wird unter einem Scheibenelement ein quaderförmiges Element verstanden, dessen Länge und Breite größer als seine Dicke ist. Die aus Scheibenelementen gebildeten Anschlusselemente vereinfachen das Anschließen einer Litzenleitung.
Bevorzugt sind die Anschlusselemente der Scheibenelemente durch Stanzen gebildet. Unter Stanzen wird dabei verstanden, dass Flachteile aus Metall, wie z.B. Kupfer mit einer Presse oder auf Schlag und einem Schneidwerkzeug gefertigt werden. Die durch Stanzen gebildeten Anschlusselemente erlauben ein einfaches Herstellen einer Verbindung mit einem Litzenleiter mit einem Einzeldraht oder einem Drahtbündel, z.B. durch Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung, wie einer Schweißverbindung, die mittels Widerstandschweißen gebildet wird. Dabei sind die Scheibenelemente jeweils einstückig und materialeinheitlich ausgebildet.
Bevorzugt sind die Scheibenelemente ringförmig geformt. Somit wird eine elektrische Kontaktierung mit minimalen Leiterlängen möglich, was ohmsche Verluste minimiert.
Bevorzugt sind die Anschlusselemente entlang des Umfangs der Scheibenelemente gleichmäßig beabstandet angeordnet. Auch so wird eine elektrische Kontaktierung mit minimalen Leiterlängen möglich, was ebenfalls ohmsche Verluste minimiert.
Bevorzugt erstrecken die Anschlusselemente sich auswärts. So kann ein Schaltring bereitgestellt werden, der besonders wenig Bauraum in Anspruch und somit es erlaubt, elektrische Rotationsmaschinen besonders kompakt auszubilden.
Bevorzugt sind die Scheibenelemente in einem ringförmigen Kunststoffgehäuse aufgenommen. Das Kunststoffgehäuse kann zweiteilig ausgebildet sein mit einem Basisteil mit einem U-förmigen Querschnitt und einem Deckel zum Verschließen des Aufnahmeraums, der durch den U-förmigen Querschnitt gebildet wird. Ferner weist das Kunststoffgehäuse, z.B. das Basisteil, Durchgänge auf, durch die sich Abschnitt der Scheibenelemente erstrecken, die Anschlusselemente bilden.
Bevorzugt sind zwischen den Scheibenelementen Kunststoffringe zur elektrischen Isolierung angeordnet. So kann auf eine Isolierung der jeweiligen Scheibenelemente verzichtet werden, was die Montage vereinfacht.
Ferner gehören zur Erfindung ein Stator mit einem derartigen Schaltring und eine elektrische Rotationsmaschine mit einem derartigen Stator.
Es wird nun die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Schaltrings.
2 den in 1 gezeigten Schaltring ohne Deckel.
3 einen Abschnitt eines zu einem Anschlusselement umgeformten Scheibenelementes, verbunden mit einer Litzenleitung.

Es wird auf die 1 bis 3 Bezug genommen.
Dargestellt ist ein Schaltring 1 für einen Stator einer elektrischen Rotationsmaschine.
Der Schaltring 1 ist dazu ausgebildet, eine Mehrzahl von gewickelten Drahtspulen eines Stators mit den drei Phasen U, V, W eines Drehstromnetzes zu verbinden, wobei mehrere Drahtspulen mit jeweils einer der drei Phasen U, V, W elektrisch leitend verbunden sind.
Hierzu weist der Schaltring 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Eingangsanschlüsse 2a, 2b, 2c für jede der drei Phase U, V, W auf.
Mit jedem der drei Eingangsanschlüsse 2a, 2b, 2c ist jeweils eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 3a, 3b, 3b elektrisch leitend verbunden. An jeden Ausgangsanschluss 3a, 3b, 3c kann jeweils eine Drahtspule des Stators elektrisch leitend angeschlossen werden. Hierzu sind die Ausgangsanschlüsse 3a, 3b, 3c zum Kontaktieren von einem Einzeldraht oder einem Drahtbündel ausgebildet.
Die drei Eingangsanschlüsse 2a, 2b, 2c sind jeweils über ein Scheibenelemente 4a, 4b, 4c mit der jeweiligen zugeordneten Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen 3a, 3b, 3c angeschlossen (siehe 2).
Die Scheibenelemente 4a, 4b, 4c sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kupfer und wurden gestanzt, um die Anschlusselement 5a, 5b, 5c zu bilden. Die Anschlusselemente 5a, 5b, 5c weisen im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils zwei Arme auf, die verformt werden können, um ein Litzenkabel 10 zu befestigen.
Die Scheibenelemente 4a, 4b, 4c sind in einem im Wesentlichen ringförmigen Kunststoffgehäuse 6 aufgenommen, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Basisteil 7 und einen Deckel 8 aufweist (siehe 1). Das Basisteil 7 und der Deckel 8 können Kunststoffspritzgussteile sein aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff, wie z.B. Polyamid (PU). Das Basisteil 7 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen U-förmigen Querschnitt auf, der einen Aufnahmeraum für die Scheibenelemente 4a, 4b, 4c definiert. Neben den Scheibenelementen 4a, 4b, 4c sind in dem Aufnahmeraum auch Kunststoffringe, z.B. ebenfalls aus Polyamid (PA). Die Kunststoffringe sind zwischen den jeweiligen Scheibenelementen 4a, 4b, 4c angeordnet und bewirken so eine elektrische Isolierung der Scheibenelemente 4a, 4b, 4c.
Das Basisteil 7 des Kunststoffgehäuses 6 weist für jeden Ausgangsanschluss 3a, 3b, 3c einen Durchgang 9 auf. Die Durchgänge 9 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel entlang des Umfangs der Basisteils 7 gleichmäßig beabstandet angeordnet, und zwar sowohl an der Außenseite.
Durch jeden Durchgang 9 erstreckt sich ein Abschnitt des jeweiligen Scheibenelementes 4a, 4b, 4c, der jeweils einen Anschlusselement 5a, 5b, 5c bildend geformt ist. Die durch z.B. Umformen und Biegen gebildeten Anschlusselemente 5a, 5b, 5c erlauben ein einfaches Herstellen einer Verbindung mit einem Litzenleiter 10 mit einem Einzeldraht oder einem Drahtbündel, z.B. durch Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung, wie einer Schweißverbindung, die mittels Widerstandschweißen gebildet wird (siehe 3). Dabei sind die jeweiligen Scheibenelemente 4a, 4b, 4c mit ihren Anschlusselementen 5a, 5b, 5c jeweils einstückig und materialeinheitlich ausgebildet. Entsprechend der Anordnung der Durchgänge 9 entlang des Umfangs des Basisteils 7 sind die Anschlusselemente 5a, 5b, 5c entlang des Umfangs der jeweiligen Scheibenelemente 4a, 4b, 4c gleichmäßig beabstandet angeordnet und erstrecken sich radial einwärts oder auswärts.
Zur Montage werden die Scheibenelemente 4a, 4b, 4c in das Basisteil 7 eingesetzt und in einen Trägerring eingesetzt sowie das Basisteil 7 mit dem Deckel 8 verschlossen. Die jeweiligen Anschlusselemente 5a, 5b, 5c werden mit den jeweiligen Litzenleitern 10 stoffschlüssig durch Widerstandschweißen verbunden, was das Anschließen von den Litzenkabeln 10 vereinfacht.
Bezugszeichenliste

1: Schaltring
2a: Eingangsanschluss
2b: Eingangsanschluss
2c: Eingangsanschluss
3a: Ausgangsanschluss
3b: Ausgangsanschluss
3c: Ausgangsanschluss
4a: Scheibenelemente
4b: Scheibenelemente
4c: Scheibenelemente
5a: Anschlusselement
5b: Anschlusselement
5c: Anschlusselement
6: Kunststoffgehäuse
7: Basisteil
8: Deckel
9: Durchgang
10: Litzenleiter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008054523 A1 [0005]

Claims

Schaltring (1) für einen Stator einer elektrische Rotationsmaschine, mit einer Mehrzahl von Eingangsanschlüssen (2a, 2b, 2c), wobei mit jedem der Mehrzahl der Eingangsanschlüsse (2a, 2b, 2c) eine Mehrzahl von Ausgangsanschlüssen (3a, 3b, 3c) elektrisch leitend verbunden sind, wobei die Ausgangsanschlüsse (3a, 3b, 3c) zum Kontaktieren von einem Einzeldraht oder einem Drahtbündel ausgebildet sind, wobei je ein Scheibenelement (4a, 4b, 4c) je einen der Eingangsanschlüsse (2a, 2b, 2c) mit der jeweiligen Mehrzahl der Ausgangsanschlüsse (3a, 3b, 3c) verbindet, wobei die Scheibenelemente (4a, 4b, 4c) Anschlusselemente (5a, 5b, 5c) bildend geformt ist, um die Ausgangsanschlüsse (3a, 3b, 3c) zu bilden.
Schaltring (1) nach Anspruch 1, wobei Anschlusselemente (5a, 5b, 5c) der Scheibenelement (4a, 4b, 4c) durch Stanzen gebildet sind.
Schaltring (1) nach Anspruch 2, wobei die Scheibenelemente (4a, 4b, 4c) ringförmig geformt sind.
Schaltring (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Anschlusselemente (5a, 5b, 5c) entlang des Umfangs der Scheibenelemente (4a, 4b, 4c) gleichmäßig beabstandet angeordnet sind.
Schaltring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die Anschlusselemente (5a, 5b, 5c) sich radial auswärts erstrecken.
Schaltring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Scheibenelemente (4a, 4b, 4c) in einem ringförmigen Kunststoffgehäuse (6) aufgenommen sind.
Schaltring (1) nach Anspruch 6, wobei zwischen den Scheibenelementen (4a, 4b, 4c) Kunststoffringe zur elektrischen Isolierung angeordnet sind.
Stator mit einem Schaltring (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
Elektrische Rotationsmaschine mit einem Stator nach Anspruch 8.