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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegenden Lehren beziehen sich allgemein auf eine verteilte Anschlussringbaugruppe zum Sichern von springenden Wicklungsanschlüssen einer Statorbaugruppe eines Elektromotors.
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HINTERGRUND
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Ein Elektromotor beinhaltet einen Stator und kann elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln oder umgekehrt. Ein Elektromotor kann beispielsweise einen Wechselstrom in mechanische Energie umwandeln.
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KURZDARSTELLUNG
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Die gegenwärtig verteilte Anschlussringbaugruppe wird in einer Statorbaugruppe eines Elektromotors verwendet und kann einen Neutral-Anschluss und springende Wicklungsanschlüsse in einer umspritzten Baugruppe zur Isolierung integrieren. Die vorliegende Anmeldung beschreibt eine Statorbaugruppe mit einem Statorkern, der eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten Schlitzen definiert, eine Vielzahl von Stableitern, die in jedem der Schlitze angeordnet sind, eine Vielzahl von springenden Wicklungsanschlüssen, die mit dem Statorkern verbunden sind, und eine verteilte Anschlussringbaugruppe, die an den springenden Wicklungsanschlüssen befestigt ist. Die verteilte Anschlussringbaugruppe beinhaltet einen umspritzten Neutral-Anschluss. Die verteilte Anschlussringbaugruppe beinhaltet auch eine Vielzahl von umspritzten Kopplern, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die umspritzten Koppler sind mit dem umspritzten Neutral-Leiter verbunden. Jede der Vielzahl umspritzter Koppler beinhaltet einen Trägerkörper und eine Vielzahl von Statorleitern, die teilweise innerhalb des Trägerkörpers angeordnet sind. Die Statorleiter sind elektrisch mit den springenden Wicklungsanschlüssen verbunden. Der Trägerkörper besteht aus einem polymeren Material. Die Statorleiter sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann der umspritzte Neutral-Anschluss eine bogenförmige Form aufweisen. Jeder der umspritzten Koppler kann eine bogenförmige Form aufweisen, die zu der bogenförmigen Form des umspritzten Neutral-Anschlusses komplementär ist. Mit anderen Worten, die Bogenform der umspritzten Koppler folgt der (oder weist die gleiche Krümmung auf wie die) Bogenform der umspritzten Neutral-Anschlüsse. Der Trägerkörper kann einen Hauptkörper mit einer inneren Körperoberfläche und einer äußeren Körperoberfläche, gegenüberliegend der inneren Körperoberfläche angeordnet, aufweisen. Die äußere Körperoberfläche besitzt eine konvexe Form. Die innere Außenfläche des Hauptkörpers kann eine konkave Form haben. Der Trägerkörper kann einen ersten Endabschnitt und einen zweiten Endabschnitt beinhalten, wobei die Endabschnitte einander gegenüberliegen. Der Hauptkörper ist zwischen dem ersten Endabschnitt und dem zweiten Endabschnitt angeordnet. Der erste Endabschnitt verfügt über eine Breite, die kleiner als eine Breite des Hauptkörpers ist. Der zweite Endabschnitt des Trägerkörpers kann größer als der Hauptkörper sein.
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Die Statorleiter beinhalten einen ersten Stableiter. Der erste Stableiter kann sich ausschließlich durch den ersten Endabschnitt des Hauptkörpers erstrecken. Die Statorleiter beinhalten einen zweiten Stableiter. Der zweite Stableiter kann sich ausschließlich durch den Hauptkörper und den zweiten Endabschnitt erstrecken. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die umspritzten Koppler nur drei umspritzte Koppler beinhalten. Der zweite Endabschnitt beinhaltet zwei Koppelzinken, die voneinander beabstandet sind, um eine Aussparung zu definieren. Die Statorbaugruppe kann ferner eine Vielzahl von Anschlüssen und eine Vielzahl von elektrischen Leitungen beinhalten. Jede der elektrischen Leitungen ist elektrisch mit einem jeweiligen Anschluss verbunden. Die Aussparung ist so bemessen, dass diese teilweise eine der elektrischen Leitungen aufnimmt.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine verschachtelte Anschlussbaugruppe auch mit einer Statorbaugruppe verwendet werden. Die verschachtelte Anschlussbaugruppe beinhaltet einen um spritzten Neutral-Anschluss und eine Vielzahl von überspritzten Kopplern, die mit dem überspritzten Neutral-Anschluss verbunden sind. Jeder der umspritzten Koppler beinhaltet einen Trägerkörper und eine Vielzahl von Statorleitern, die mit dem Trägerkörper verbunden sind. Die umspritzten Koppler sind miteinander und mit dem umspritzten Neutral-Anschluss verschachtelt. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die verschachtelte Anschlussbaugruppe lediglich zwei umspritzte Koppler beinhalten, die übereinander gekoppelt sind. Die umspritzten Koppler werden über die umspritzten Neutral-An schlüsse platziert.
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Die vorstehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren lassen sich leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Durchführungsarten der Lehren ableiten, wenn diese in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen betrachtet werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematischer Plan eines Elektromotors, der eine Statorbaugruppe und einen Rotor beinhaltet.
- 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Statorbaugruppe des Elektromotors, der schematisch in 1 dargestellt ist, worin die Statorbaugruppe eine verteilte Anschlussringbaugruppe beinhaltet.
- 3 ist eine fragmentarische schematische Stirnansicht eines Statorkerns der Statorbaugruppe aus 2.
- 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Statorbaugruppe des Elektromotors, der schematisch in 2 dargestellt ist.
- 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten verteilten Anschlussringbaugruppe, worin die verteilte Anschlussringbaugruppe eine Vielzahl von umspritzten Kopplern enthält.
- 6 ist eine schematische, perspektivische Explosionsansicht der in 2 gezeigten verteilten Anschlussringbaugruppe.
- 7 ist eine schematische Draufsicht auf einen der umspritzten Koppler der in 2 gezeigten verteilten Anschlussringbaugruppe.
- 8 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der verschachtelten Anschlussbaugruppe.
- 9 ist eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung der verschachtelten Konfigurationsbaugruppe von 8.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich dieselben Referenzzahlen auf dieselben oder ähnliche Bauteile in den zahlreichen Figuren beziehen, und beginnend mit den 1 und 2, beinhaltet ein Elektromotor 10 eine Statorbaugruppe 12 und einen Rotor 16, der mit der Statorbaugruppe 12 wirkverbunden ist. Der Elektromotor 10 kann in einem Fahrzeug verwendet werden. Das Fahrzeug kann ein Personenkraftfahrzeug, ein Nutzfahrzeug oder jedes andere geeignete Fahrzeug sein, das fähig ist, Personen oder Gegenstände zu befördern. Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein batteriegetriebenes Elektrofahrzeug, ein Hybrid-Elektrofahrzeug einschließlich eines Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugs, ein Elektrofahrzeug mit erweiterter Reichweite oder ein anderes geeignetes Fahrzeug sein. Der Elektromotor 10 kann, ohne darauf beschränkt zu sein, einen Elektromotor, einen Fahrmotor oder eine andere ähnliche Vorrichtung beinhalten. So kann beispielsweise der Elektromotor 10 ein Permanentmagnetmotor, ein Induktionsmotor, Synchronmotor usw. sein. Der Elektromotor 10 kann eine beliebige Vorrichtung aufweisen, die zum Erzeugen eines Elektromaschinendrehmoments, beispielsweise durch Umwandeln von elektrischer Energie in eine Drehbewegung, konfiguriert ist. Der Elektromotor 10 kann ausgelegt sein, elektrische Energie aus einer Energiequelle, wie einer Batterieanordnung, zu empfangen. Die Stromquelle kann ausgelegt sein, elektrische Energie zu speichern und abzugeben.
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Das Fahrzeug kann einen Wechselrichter zum Umwandeln der Gleichstromspannung (DC) aus der Batterieanordnung in Wechselstromspannung (AC) beinhalten. Der Elektromotor 10 kann so ausgelegt sein, die AC-Spannung vom Wechselrichter zur Erzeugung von Drehbewegung zu verwenden. Der Elektromotor 10 kann auch ausgelegt sein, elektrische Energie zu erzeugen, wenn er mit mechanischer Energie versorgt wird, wie der mechanischen Energie (Drehmoment) eines Motors.
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Bezugnehmend auf 1 kann der Elektromotor 10 ein Gehäuse 14 beinhalten. Das Gehäuse 14 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Aluminium, und er kann jede geeignete Größe, Form und/oder Konfiguration beinhalten, die zur Unterbringung der inneren Komponenten des Elektromotors 10 geeignet ist. Die Statorbaugruppe 12 wird beispielsweise durch das Gehäuse 14 getragen. Namentlich ist die Statorbaugruppe 12 relativ zum Gehäuse 14 fixiert. Mit anderen Worten ist die Statorbaugruppe 12 stationär gegenüber dem Gehäuse 14.
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Der Elektromotor 10 beinhaltet auch einen Rotor 16, der drehbar durch das Gehäuse 14 getragen wird. Der Rotor 16 kann sich relativ zur Statorbaugruppe 12 um eine Längsachse 18 drehen. Der Rotor 16 kann beispielsweise Wicklungen oder Dauermagneten beinhalten, die mit den Polen der Statorbaugruppe 12 zur Erzeugung einer Drehung des Rotors 16 relativ zur Statorbaugruppe 12 interagieren. Der Rotor 16 kann ein Rotor mit eingebetteten Dauermagneten, oberflächlich montierten Dauermagneten, ein Induktions-, Synchron-, Reluktanz- oder ein fremderregter/Feldwicklungsrotor sein. Der Rotor 16 ist schematisch in 1 rein zu Anschauungszwecken dargestellt.
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Bezugnehmend auf die 1, 2 und 3 beinhaltet die Statorbaugruppe 12 des Weiteren einen Statorkern 20, der eine Vielzahl von Schlitzen 22 definiert (siehe 3), die voneinander beabstandet sind. Die Statorbaugruppe 12 beinhaltet auch eine Vielzahl von Stableitern 24 (2), die in jedem der Schlitze 22 und in einem oder mehreren Wicklungspfaden angeordnet sind. Der Elektromotor 10 kann in Reaktion auf Spannung arbeiten, die vom Wechselrichter an die Wicklungspfade angelegt wird, was in den Wicklungspfaden einen drehmomenterzeugenden Strom erzeugt, wodurch sich der Rotor 16 dreht. Die Stableiter 24 werden manchmal als Haarnadelleiter bezeichnet, und können einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben.
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Der Statorkern 20 erstreckt sich zwischen einem ersten Kernende 32 und einen zweiten Kernende 34 entlang der Längsachse 18. Die Schlitze 22 sind radial um die Längsachse 18 voneinander beabstandet und jeder erstreckt sich zwischen dem ersten und zweiten Kernende 32, 34 des Statorkerns 20. Daher können die Schlitze 22 der Länge nach entlang der Längsachse 18 verlaufen. In bestimmten Ausführungsformen sind genau zweiundsiebzig Schlitze 22 im Statorkern 20 definiert, und der Statorkern 20 definiert acht Pole.
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Der Statorkern 20 kann eine innere Statorwand 36, die ein Statorloch 38 entlang der Längsachse 18 definiert, derart, dass die innere Statorwand 36 radial von der Längsachse 18 beabstandet ist. Der Rotor 16 ist im Statorloch 38 des Statorkerns 20 angeordnet und relativ zur inneren Statorwand 36 des Statorkerns 20 drehbar, wenn Strom durch den Statorkern 20 fließt. Weiterhin können die Schlitze 22 die innere Statorwand 36 schneiden. Der Statorkern 20 kann auch eine der inneren Statorwand 36 entgegengesetzte äußere Statorwand 40 beinhalten. Daher sind die innere Statorwand 36 und die äußere Statorwand 40 quer zur Längsachse 18 voneinander beabstandet. Insofern definiert die innere Statorwand 36 einen Innendurchmesser und die äußere Statorwand 40 definiert einen Außendurchmesser, der größer ist als der Innendurchmesser. Die Statorbaugruppe 12 beinhaltet auch mehrere elektrische Drahtbrücken 60, die elektrisch mit einer vorbestimmten Anzahl der Stableiter 24 verbunden sind, um die Menge des durch die Wicklungspfade fließenden Stroms zu steuern. Die elektrischen Drahtbrücken 60 verfügen über springende Wicklungsanschlüsse 61, die elektrisch mit den Anschlüssen 64 verbunden sind, um Strom in den Statorkern 20 zu leiten oder zu übertragen. Die springenden Wicklungsanschlüsse 61 (zusammen mit den elektrischen Drahtbrücken 60) sind mechanisch mit dem Statorkern 20 gekoppelt. Die Klemmen 64 sind ausgelegt, elektrisch mit der Stromquelle (z. B. einem Batterie-Pack) verbunden zu werden. Die elektrischen Leitungen 66 sind elektrisch mit den Anschlüssen 64 verbunden, und zumindest einige der Drahtbrücken 60 sind elektrisch mit den Stableitern 24 verbunden.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 4-6 beinhaltet die Statorbaugruppe 12 auch eine verteilte Anschlussringbaugruppe 100, die verschiedene elektrische Leitungen 66 unterstützen kann und die die springenden Wicklungsanschlüsse 61 mit den Anschlüssen 64 elektrisch verbindet. Die verteilte Anschlussringbaugruppe 100 beinhaltet einen umspritzten Neutral-Anschluss 102. Der umspritzte Neutral-Anschluss 102 weist, um der Form des Statorkerns 20 genau zu folgen, eine halbringförmige Form auf, wodurch der Einbau in ein Fahrzeug oder irgendein anderes Gehäuse erleichtert wird. Die verteilte Anschlussringbaugruppe 100 beinhaltet auch eine Vielzahl von umspritzten Kopplern 104, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, um den Einbau der Statorbaugruppe 12 innerhalb eines Mittels eines anderen Gehäuses zu erleichtern. Die umspritzten Koppler 104 sind zur Erleichterung der Herstellung miteinander identisch und mit dem umspritzten Neutral-Anschluss 102 verbunden. Als ein nicht einschränkendes Beispiel enthält die verteilte Anschlussringbaugruppe 100 lediglich drei identische umspritzte Koppler 104, um die Teileanzahl zu minimieren, während die notwendigen elektrischen Anschlüsse erreicht werden. Diese drei umspritzten Koppler 104 sind diskrete Komponenten.
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Wie unter Bezugnahme auf die 5-7 gezeigt, beinhaltet jeder umspritzte Koppler 104 einen Trägerkörper 106 und eine Vielzahl von Statorleitern 108, die teilweise innerhalb des Trägerkörpers 106 angeordnet sind. Der polymere Trägerkörper 106 ist vollständig oder teilweise aus einem Polymermaterial hergestellt und leitet daher keine Elektrizität. Die Statorleiter 108 sind aus einem elektrisch leitenden Material, wie etwa Metall, hergestellt und leiten daher Elektrizität. Die Statorleiter 108 sind elektrisch mit den springenden Wicklungsanschlüssen 61 und den elektrischen Leitungen 66 verbunden. Als ein Ergebnis kann elektrischer Strom von den Anschlüssen 64 zu den Stableitern 24 durch die elektrischen Drahtbrücken 60 (2 und 4) übertragen werden. Der polymere Trägerkörper 106 kann eine bogenförmige Form aufweisen, der zu der bogenförmigen Form des umspritzten Neutral-Anschlusses 102 komplementär ist, um die Verbindung zwischen den umspritzten Kopplern 104 und dem umspritzten Neutral-Anschluss 102 zu erzielen. Insbesondere beinhaltet der polymere Trägerkörper 106 einen Hauptkörper 110 mit einer inneren Körperoberfläche 112 und einer gegenüberliegenden äußeren Körperoberfläche 114. Der umspritzte Neutral-Anschluss 102 befindet sich näher an der inneren Körperoberfläche 112 als an der äußeren Körperoberfläche 114 des Hauptkörpers 110. Die äußere Körperoberfläche 114 des Hauptkörpers 110 besitzt eine konvexe Form und die innere Körperoberfläche 112 des Hauptkörpers 110 eine konkave Form, wodurch ermöglicht wird, dass der polymere Trägerkörper 106 relativ nahe an dem umspritzten Neutral-Anschluss 102 positioniert wird. Als ein Ergebnis wird der von der verteilten Anschlussringbaugruppe 100 eingenommene Raum minimiert. Der Hauptkörper 110 verfügt über eine obere Körperoberfläche 116 und eine gegenüberliegende untere Körperoberfläche 118. Die obere Körperoberfläche 116 und die untere Körperoberfläche 118 sind beide flach, um den von dem umspritzten Koppler 104 eingenommenen Raum zu minimieren.
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Jeder polymere Trägerkörper 106 beinhaltet ferner einen ersten Endabschnitt 120 und einen dem ersten Endabschnitt 122 gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt 122. Der Hauptkörper 110 ist zwischen dem ersten Endabschnitt 120 und dem zweiten Endabschnitt 122 angeordnet. Somit steht der erste Endabschnitt 120 direkt von dem Hauptkörper 110 des polymeren Trägerkörpers 106 vor. Die Breite W1 des ersten Endabschnitts 120 ist kleiner als die Breite W2 des Hauptkörpers 110, um den Raum und das Gewicht des umspritzten Kopplers 104 zu minimieren. Jeder umspritzte Koppler 104 kann einen oder mehrere Statorleiter 108 beinhalten. Als ein nicht einschränkendes Beispiel erstreckt sich ein erster Stableiter 108a nur durch den ersten Endabschnitt 120 des polymeren Trägerkörpers 106, um von anderen Statorleitern 108, die sich durch den polymeren Trägerkörper 106 erstrecken, elektrisch isoliert zu sein. Jeder umspritzte Koppler 104 beinhaltet auch einen zweiten Stableiter 108b mit mehreren Verzweigungen 109. Der zweite Stableiter 108b erstreckt sich nur durch den Hauptkörper 110 und den zweiten Endabschnitt 122 und ist daher von dem ersten Stableiter 108a elektrisch isoliert. Der zweite Endabschnitt 122 ist größer als der Hauptkörper 110 und beinhaltet zwei Koppelzinken 126. Die beiden Koppelzinken 126 sind voneinander beabstandet, um eine Aussparung 128 zu definieren, die konfiguriert, geformt und dimensioniert ist, um teilweise eine elektrische Leitung 66 aufzunehmen. Dementsprechend können die elektrischen Leitungen 66 mechanisch mit dem umspritzten Koppler 104 gekoppelt sein. Die elektrischen Leitungen 66 sind elektrisch mit einer der Verzweigungen 109 des zweiten Stableiters 108b verbunden.
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Der umspritzte Neutral-Anschluss 102 beinhaltet einen Hauptanschlusskörper 130, der ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, wie Metall, hergestellt ist. Zusätzlich beinhaltet der umspritzte Neutral-Anschluss 102 Isolationsschichten 132, die um Teile des Hauptanschlusskörpers 130 herum angeordnet sind. Die Isolationsschichten 132 sind ganz oder teilweise aus einem Polymermaterial oder irgendeinem anderen geeigneten elektrisch isolierenden Material hergestellt, um, wo gewünscht, eine elektrische Isolation bereitzustellen. Der umspritzte Neutral-Anschluss 102 beinhaltet auch die Vorsprünge 134, die sich direkt von dem Hauptanschlusskörper 130 erstrecken. Die Vorsprünge 134 sind ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, wie Metall, und dafür konfiguriert, mit den Statorleitern 108 elektrisch verbunden zu sein. Die Vorsprünge 134 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet, um den elektrischen Anschluss zwischen den Statorleitern 108 und den Vorsprüngen 134 zu erzielen.
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Wie unter Bezugnahme auf die 9 und 10 gezeigt, kann eine verschachtelte Anschlussbaugruppe 200 mit der Statorbaugruppe 12 verwendet werden und beinhaltet eine Vielzahl von umspritzten Kopplern 204 und einen umspritzten Neutral-Anschluss 202. Jede der Vielzahl von umspritzten Kopplern 204 beinhaltet einen Trägerkörper 206 und eine Vielzahl von Statorleitern 208, die mit dem Trägerkörper 206 gekoppelt sind. Der Trägerkörper 206 besteht ganz oder teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie etwa einem Polymer, und die Statorleiter 208 sind ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, wie einem Metall, hergestellt. Die Statorleiter 208 sind elektrisch mit den Anschlüssen 64 verbunden. Die umspritzten Koppler 204 sind miteinander und mit dem umspritzten Neutral-Anschluss 202 verschachtelt. Zur Erzielung der Verschachtelung kann der Trägerkörper 206 jedes umspritzten Kopplers 204 eine planare Form aufweisen. Somit sind die umspritzten Koppler 204 übereinander angeordnet. Der umspritzte Neutral-Anschluss 202 beinhaltet einen Anschlusskörper 250, der ganz oder teilweise aus einem elektrisch isolierenden Material, wie etwa einem Polymer, hergestellt ist. Zusätzlich beinhaltet der umspritzte Neutral-Anschluss 202 einen Neutral-Leiter 252, der mit dem Anschlusskörper 250 gekoppelt ist. Die Neutral-Leiter 252 sind ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitenden Material, wie Metall, hergestellt. Der Anschlusskörper 250 ist flach, um das Verschachteln mit den übergossenen Kopplern 204 zu erzielen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die verschachtelte Anschlussbaugruppe 200 lediglich zwei umspritzte Koppler 204 beinhalten, die übereinander angeordnet sind. Die zwei umspritzten Kupplungen 204 können oben auf dem umspritzten Neutral-Anschluss 202 angeordnet sein.
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Während die besten Arten zur Ausführung der Lehren im Detail beschrieben wurden, werden mit der in vorliegender Offenbarung beschriebenen Technik vertraute Fachleute verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der Lehren im Rahmen der hinzugefügten Ansprüche erkennen. Die verteilte Anschlussringbaugruppe und die hierin offenbarte verschachtelte Anschlussbaugruppe können in einer geeigneten Weise in Abwesenheit eines beliebigen Elements ausgeführt werden, das hier nicht spezifisch offenbart ist. Weiterhin sind die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen oder die Merkmale der in der vorliegenden Beschreibung erwähnten Ausführungsformen nicht notwendigerweise als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was zu weiteren Ausführungsformen führt, die nicht in Worten oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind.
