DE102019100510A1

DE102019100510A1 - Klemmenverbinderbaugruppe für elektrische Maschine eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019100510A1
Application number: DE102019100510.8A
Authority: DE
Inventors: Michael W. Degner; Prasad Dev Hanumalagutti; Franco Leonardi
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2019-07-18
Also published as: US10749404B2; US20200350802A1; US11522406B2; CN110034627A; US20190222091A1

Abstract

Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs, die einen Statorkern und eine Klemmenleiste beinhaltet, wird bereitgestellt. Der Statorkern beinhaltet eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit Wicklungsköpfen verbunden sind. Die Klemmenleiste beinhaltet einen Verbinder für jede der Dreiphasenklemmen. Ein Abschnitt der Wicklungsköpfe, der sich von dem Statorkern erstreckt, die Dreiphasenklemmen und die Klemmenleiste sind als eine einzelne Einheit umspritzt, sodass ein Abschnitt jedes der Verbinder zur Verbindung mit einem Wechselrichter freigelegt ist. Die Klemmenleiste kann ferner eine oder mehrere Gewindeöffnungen beinhalten, von denen jede bemessen ist, um einen Gewindestift aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen einer der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen und dem Wechselrichter zu ermöglichen. Jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen kann sich axial entlang einer Achse erstrecken, die im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft elektrische Maschinenbaugruppen mit Klemmenverbindern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrische Maschinen für Fahrzeuge beinhalten Statoren mit Wickelköpfen, die Dreiphasenstrom leiten und über die drei Klemmen mit einem Wechselrichter verbunden sind. Bestehende Verbinder, die eine Übertragung des Dreiphasenstroms ermöglichen, können übermäßige Montagezeit erfordern und werden möglicherweise nicht hinreichend unterstützt.
KURZDARSTELLUNG
Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs beinhaltet einen Statorkern und eine Klemmenleiste. Der Statorkern beinhaltet eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit Wicklungsköpfen verbunden sind. Die Klemmenleiste beinhaltet einen Verbinder für jede der Dreiphasenklemmen. Ein Abschnitt der Wicklungsköpfe, der sich von dem Statorkern erstreckt, die Dreiphasenklemmen und die Klemmenleiste sind als eine einzelne Einheit umspritzt, sodass ein Abschnitt jedes der Verbinder zur Verbindung mit einem Wechselrichter freigelegt ist. Die Klemmenleiste kann ferner eine oder mehrere Gewindeöffnungen beinhalten, von denen jede bemessen ist, um einen Gewindestift aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen einer der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen und dem Wechselrichter zu ermöglichen. Jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen kann sich axial entlang einer Achse erstrecken, die im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist. Jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen kann sich radial entlang einer Achse erstrecken, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist. Die umspritzte einzelne Einheit kann einen Kühlmittelkanal definieren, der für einen thermischen Austausch mit den Wicklungsköpfen ausgerichtet ist, damit Kühlmittel hindurch strömen kann. Die Baugruppe kann ferner einen oder mehrere Temperatursensoren beinhalten, die innerhalb der umspritzten einzelnen Einheit angeordnet sind, um Wärmebedingungen der Wicklungsköpfe zu messen. Sensorverbinder können sich aus der umspritzten einzelnen Einheit zur Verbindung mit einer Steuerung erstrecken. Die Steuerung kann programmiert sein, um einen Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelkanals als Reaktion darauf, dass eine Temperaturerfassung einer Wicklungskopftemperatur durch den einen oder die mehreren Temperatursensoren jenseits eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, einzustellen. Die Baugruppe kann ferner eine Aufnahmeeinheit beinhalten, die drei Hohlräume definiert. Jeder der Verbinder kann eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform definieren, die bemessen ist, um in einen der drei Hohlräume eingeführt zu werden.
Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs beinhaltet eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, eine Klemmenleistenabdeckung, eine erste Umspritzung und eine zweite Umspritzung. Die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen sind mit Wicklungsköpfen verbunden, die sich von einer in einem Statorkern integrierten Klemmenleiste erstrecken. Die Klemmenleistenabdeckung definiert drei Hohlräume, die jeweils bemessen sind, um eine der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen aufzunehmen, und beinhaltet drei Verbinder zur elektrischen Verbindung mit einem Wechselrichter. Die erste Umspritzung umgibt die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen und die Wicklungsköpfe, sodass ein Abschnitt von jeder der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen für eine elektrische Verbindung freigelegt ist. Die zweite Umspritzung umgibt die Klemmenleistenabdeckung, sodass jede der Dreiphasenklemmen für eine elektrische Verbindung mit den drei Verbindern innerhalb eines der drei Hohlräume angeordnet sein kann. Jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen kann in einem Epoxidharz umhüllt sein, um eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform zu definieren, die zum Einführen in einen der drei Hohlräume bemessen ist. Die Baugruppe kann ferner einen oder mehrere Temperatursensoren beinhalten, die innerhalb der ersten Umspritzung angeordnet sind. Die Baugruppe kann ferner einen Kühlmittelkanal, der durch die erste Umspritzung definiert ist, die benachbart zu den Wicklungsköpfen liegt, und eine Steuerung, die elektrisch mit dem einen oder mehreren Temperatursensoren verbunden ist, beinhalten. Die Steuerung kann programmiert sein, um einen Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelkanals als Reaktion auf den Empfang eines Signals von einem des einen oder der mehreren Temperatursensoren, das angibt, dass eine Temperatur der Wicklungsköpfe über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, zu leiten. Die zweite Umspritzung kann über der ersten Überspritzung aufgebaut sein, sodass die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, ausgerichtet sind. Die zweite Umspritzung kann über der ersten Überspritzung aufgebaut sein, sodass die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, ausgerichtet sind.
Eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs beinhaltet einen Statorkern, einen Rotor, eine erste Umspritzung, eine oder mehrere Dreiphasenklemmen und eine zweite Umspritzung. Der Statorkern definiert einen Hohlraum und beinhaltet Wicklungsköpfe. Der Rotor ist innerhalb des Hohlraums angeordnet. Die erste Umspritzung umgibt die Wicklungsköpfe. Jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen ist mit den Wicklungsköpfen für eine elektrische Verbindung an einem Umfangsabschnitt der ersten Umspritzung aufgebaut. Die zweite Umspritzung umgibt die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen und eine Klemmenleiste, die einen oder mehrere Verbinder beinhaltet, um jede der Dreiphasenklemmen aufzunehmen. Die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung sind getrennt ausgebildet, sodass das Montieren der zweiten Umspritzung an der ersten Umspritzung die Wicklungsköpfe und die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen elektrisch verbindet. Jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen kann ein Gewindestift sein, der zum Einführen in eine Gewindeöffnung der zweiten Umspritzung bemessen ist. Die erste Umspritzung kann einen Kühlmittelkanal definieren, der aufgebaut ist, damit hindurchströmendes Kühlmittel in thermischem Austausch mit den Wicklungsköpfen ist. Die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung können miteinander aufgebaut sein, um die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen parallel in Bezug auf eine Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, auszurichten. Die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung können miteinander aufgebaut sein, um die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen senkrecht zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, auszurichten.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für ein elektrifiziertes Fahrzeug veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Beispiels eines Abschnitts einer elektrischen Maschinenbaugruppe.
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines Abschnitts einer elektrischen Maschinenbaugruppe.
4 ist eine perspektivische Teilansicht, im Querschnitt, eines Abschnitts der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3.
5 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht, im Querschnitt, eines Abschnitts der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Abschnitts eines Wärmemanagementsystems für die elektrische Maschinenbaugruppe der 3 veranschaulicht.
7 ist eine perspektivische Teilansicht der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3, die ein Beispiel für Phasenklemmen veranschaulicht.
8 ist eine perspektivische Teilansicht der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3, die ein weiteres Beispiel für Phasenklemmen veranschaulicht.
9A ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Klemmenleiste für die elektrische Maschinenbaugruppe der 3.
9B ist eine perspektivische Ansicht der Klemmenleiste der 9A, montiert an der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3.
10A ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Klemmenleiste für die elektrische Maschinenbaugruppe der 3.
10B ist eine perspektivische Ansicht der Klemmenleiste der 10A, montiert an der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3.
11A ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Klemmenleiste für die elektrische Maschinenbaugruppe der 3.
11B ist eine perspektivische Ansicht der Klemmenleiste der 11A, montiert an der elektrischen Maschinenbaugruppe der 3.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Offenbarung zu lehren. Für den Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel für ein elektrifiziertes Fahrzeug, hier als ein Fahrzeug 12 bezeichnet, veranschaulicht. Das Fahrzeug 12 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 14 beinhalten, die mechanisch mit einem Hybridgetriebe 16 verbunden sind. Jede der elektrischen Maschinen 14 kann in der Lage sein, als Motor oder Generator betrieben zu werden. Außerdem ist das Hybridgetriebe 16 mechanisch mit einem Verbrennungsmotor 18 verbunden. Das Hybridgetriebe 16 ist zudem mechanisch mit einer Antriebswelle 20 verbunden, die mechanisch mit Rädern 22 verbunden ist. Jede der elektrischen Maschinen 14 kann Antriebs- und Abbremsfähigkeit bereitstellen, wenn der Motor 18 ein- oder ausgeschaltet wird. Jede der elektrischen Maschinen 14 kann zudem als Generatoren betrieben werden und Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in dem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 14 können auch reduzierte Schadstoffemissionen bereitstellen, da das Fahrzeug 12 unter bestimmten Bedingungen in einem reinen Elektromodus betrieben werden kann.
Eine Antriebsbatterie 24 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 14 verwendet werden kann. Die Antriebsbatterie 24 kann einen Hochspannungsgleichstrom-(DC)-Ausgang aus einem oder mehreren Batteriezellenarrays, mitunter als Batteriezellenstapel bezeichnet, innerhalb der Antriebsbatterie 24 bereitstellen. Die Batteriezellenarrays können eine oder mehrere Batteriezellen beinhalten. Die Antriebsbatterie 24 ist durch ein oder mehrere Schütze (nicht gezeigt) elektrisch mit einem oder mehreren Leistungselektronikmodulen 26 verbunden. Das eine oder die mehreren Schütze isolieren die Antriebsbatterie 24 von anderen Komponenten, wenn sie geöffnet sind, und verbinden die Antriebsbatterie 24 mit anderen Komponenten, wenn sie geschlossen sind.
Das Leistungselektronikmodul 26 ist zudem elektrisch mit jeder der elektrischen Maschinen 14 verbunden und stellt die Fähigkeit bereit, elektrische Energie bidirektional zwischen der Antriebsbatterie 24 und den elektrischen Maschinen 14 zu übertragen. Beispielsweise kann eine typische Antriebsbatterie 24 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 14 eine Dreiphasenwechselstrom-(AC)-Spannung erfordern können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 26 kann die Gleichspannung in eine Dreiphasenwechselspannung umwandeln, wie durch die elektrischen Maschinen 14 erfordert. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 26 die Dreiphasenwechselspannung aus den elektrischen Maschinen 14, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die durch die Antriebsbatterie 24 erfordert wird. Bei einem reinen Elektrofahrzeug kann es sich bei dem Hybridgetriebe 16 um einen Getriebekasten handeln, der mit einer elektrischen Maschine 14 verbunden ist, und der Verbrennungsmotor 18 ist möglicherweise nicht vorhanden.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Vortriebsenergie kann die Antriebsbatterie 24 Energie für weitere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Ein elektrifiziertes Fahrzeug kann ein DC/DC-Wandlermodul 28 beinhalten, das den Hochspannungsgleichstromausgang der Antriebsbatterie 24 in eine Niederspannungsgleichstromversorgung umwandelt, die mit anderen Fahrzeugverbrauchern kompatibel ist. Andere Hochspannungsverbraucher, wie etwa Verdichter und elektrische Heizvorrichtungen, können ohne die Verwendung eines DC/DC-Wandlermoduls 28 direkt mit der Hochspannung verbunden sein. In einem typischen Fahrzeug sind die Niederspannungssysteme elektrisch mit einer Hilfsbatterie 30 (z. B. einer 12-Volt-Batterie) verbunden.
Ein elektrisches Batteriesteuermodul (battery electrical control module - BECM) 33 kann mit der Antriebsbatterie 24 in Verbindung stehen. Das BECM 33 kann als Steuerung für die Antriebsbatterie 24 fungieren und kann zudem ein elektronisches Überwachungssystem beinhalten, das die Temperatur und den Ladezustand jeder Batteriezelle der Antriebsbatterie 24 verwaltet. Die Antriebsbatterie 24 kann über einen Temperatursensor 31, wie etwa einen Thermistor oder anderen Temperaturanzeiger, verfügen. Der Temperatursensor 31 kann mit dem BECM 33 in Verbindung stehen, um Temperaturdaten in Bezug auf die Antriebsbatterie 24 bereitzustellen.
Das Fahrzeug 12 kann durch eine externe Leistungsquelle 36, wie etwa eine Steckdose, wieder aufgeladen werden. Die externe Leistungsquelle 36 kann elektrisch mit einer Elektrofahrzeugversorgungsausrüstung (electric vehicle supply equipment - EVSE) 38 verbunden sein. Die EVSE 38 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von elektrischer Energie zwischen der Leistungsquelle 36 und dem Fahrzeug 12 zu regulieren und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 36 kann der EVSE 38 Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Die EVSE 38 kann einen Ladestecker 40 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 34 des Fahrzeugs 12 aufweisen. Der Ladeanschluss 34 kann ein beliebiger Typ eines geeigneten Anschlusses sein, der dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 38 an das Fahrzeug 12 zu übertragen. Der Ladeanschluss 34 kann elektrisch mit einer Ladestation oder einem fahrzeugseitigen Leistungsumwandlungsmodul 32 verbunden sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann die von der EVSE 38 zugeführte Leistung konditionieren, um der Antriebsbatterie 24 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 32 kann mit der EVSE 38 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 12 zu koordinieren.
Die verschiedenen vorstehend erörterten Komponenten können eine oder mehrere zugeordnete Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern und zu überwachen. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. Controller Area Network (CAN)) oder über diskrete Leiter kommunizieren.
2 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht, die ein Beispiel für Abschnitte einer elektrischen Maschinenbaugruppe für ein elektrifiziertes Fahrzeug veranschaulicht, die hierin allgemein als eine elektrische Maschinenbaugruppe 100 bezeichnet wird. Die elektrische Maschine kann einen Statorkern 102 und einen Rotor 106 beinhalten. Wie vorstehend erwähnt, können elektrifizierte Fahrzeuge mehr als eine elektrische Maschine beinhalten. Eine der elektrischen Maschinen kann primär als ein Motor fungieren und die andere kann primär als ein Generator fungieren. Der Motor kann betrieben werden, um Elektrizität in mechanische Leistung umzuwandeln, und der Generator kann betrieben werden, um mechanische Leistung in Elektrizität umzuwandeln. Der Statorkern 102 kann eine Innenfläche 108 und einen Hohlraum 110 definieren. Der Rotor 106 kann zur Anordnung und zum Betrieb innerhalb des Hohlraums 110 bemessen sein. Eine Welle 112 kann mit dem Rotor 106 wirkverbunden sein und an andere Fahrzeugkomponenten gekoppelt sein, um mechanische Leistung davon zu übertragen.
Wicklungen 120 können innerhalb des Hohlraums 110 des Statorkerns 102 angeordnet sein. In einem Motorbeispiel einer elektrischen Maschine kann Strom zu den Wicklungen 120 geleitet werden, um eine Drehkraft an dem Rotor 106 zu erlangen. In einem Generatorbeispiel einer elektrischen Maschine kann Strom, der in den Wicklungen 120 durch eine Drehung des Rotors 106 erzeugt wurde, verwendet werden, um Fahrzeugkomponenten anzutreiben. Abschnitte der Wicklungen 120, wie etwa Wicklungsköpfe 126, können aus dem Hohlraum 110 vorstehen. Klemmen 128 können an den Wicklungsköpfen 126 montiert sein, um Strom zu einer anderen Fahrzeugkomponente, wie etwa ein Wechselrichter, weiterzuleiten. Während des Betriebs der elektrischen Maschinenbaugruppe 100 kann Wärme entlang der Wicklungen 120 und der Wicklungsköpfe 126 erzeugt werden. Der Rotor 106 kann Magnete beinhalten, sodass die Drehung des Rotors 106 zusammen mit einem elektrischen Strom, der durch die Wicklungsköpfe 126 fließt, ein oder mehrere Magnetfelder erzeugt. Zum Beispiel erzeugt elektrischer Strom, der durch die Wicklungsköpfe 126 fließt, ein rotierendes Magnetfeld. Die Magnete des Rotors 106 magnetisieren und drehen mit dem rotierenden Magnetfeld, um die Welle 112 für mechanische Leistung zu drehen.
Die 3 bis 5 veranschaulichen ein Beispiel eines Abschnitts einer elektrischen Maschinenbaugruppe, die hier als eine elektrische Maschinenbaugruppe 150 bezeichnet ist. Die elektrische Maschinenbaugruppe 150 beinhaltet einen Statorkern 154, Wicklungsköpfe 156 und ein Paar von Umhüllungsbaugruppen 158. Der Statorkern 154 kann eine Mittelachse 159 definieren. Ein Abschnitt der Wicklungsköpfe 156, gezeigt in den 4 und 5, erstreckt sich von dem Statorkern 154. Die Mittelachse 159 kann einer Mittelachse einer Welle (nicht gezeigt) entsprechen, die innerhalb des Statorkerns angeordnet ist. Jede des Paars von Umhüllungsbaugruppen 158 kann eine Klemmenleiste 162 und eine Umhüllung 164 beinhalten.
Die Klemmenleiste 162 kann eine oder mehrere Klemmen 168, die für eine elektrischen Verbindung mit den Wicklungsköpfen 156 aufgebaut sind, umgeben. Jede der einen oder mehreren Klemmen 168 kann eine Dreiphasenklemme sein, um Leistung von den Wicklungsköpfen 156 zu einer anderen Fahrzeugkomponente, wie etwa ein Wechselrichter (nicht gezeigt), weiterzuleiten.
Die Umhüllung 164 kann die Wicklungsköpfe 156 und die eine oder mehreren Klemmen 168 umgeben. Beispielsweise kann die Umhüllung 164 aus einem Material sein, das um die Wicklungsköpfe 156 und die eine oder mehreren Klemmen 168 umspritzt ist, um eine einzelne Einheit mit der Klemmenleiste 162 auszubilden. Optional kann die Klemmenleiste 12 als eine umspritzte Einheit getrennt von der Umhüllung 164 ausgebildet sein. In einem Beispiel kann die Umhüllung 164 ein leitfähiges oder ein nicht leitfähiges Epoxidharz sein, das zur Verwendung bei einer elektrischen Maschine geeignet ist.
Optional kann die Umhüllung 164 einen Kühlmittelkanal 165 definieren, der sich benachbart zu den Wicklungsköpfen 156 befindet. Der Kühlmittelkanal 165 kann bemessen sein, damit Kühlmittel hindurchströmen kann, um das Verwalten von Wärmebedingungen der Wicklungsköpfe 156 zu unterstützen. Ein Temperatursensor 167, wie etwa ein Thermistor, kann in thermischem Austausch mit den Wicklungsköpfen 156 stehen, um deren Wärmebedingungen zu überwachen. Es wird in Betracht gezogen, dass sich der Temperatursensor 167 an alternativen Stellen befinden kann, wie etwa eine Stelle innerhalb der Wicklungsköpfe 156.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Abschnitts eines Wärmemanagementsystems für die elektrische Maschinenbaugruppe 150 veranschaulicht. Eine Steuerung 170 kann mit dem Temperatursensor 167 und einem Kühlmittelverteiler 172 in Verbindung stehen. Die Wicklungsköpfe 156 können elektrisch mit einem Wechselrichter 173 verbunden sein. Der Kühlmittelverteiler 172 kann einen Kühlmittelbehälter (nicht gezeigt) beinhalten und kann betrieben werden, um Kühlmittel über eine Leitung 171 zu dem Kühlmittelkanal 165 zu verteilen, um das Verwalten von Wärmebedingungen der Wicklungsköpfe 156 zu unterstützen. Beispielsweise kann die Steuerung 170 programmiert sein, um als Reaktion auf den Empfang eines Signals von dem Temperatursensor 167, das angibt, dass eine Temperatur der Wicklungsköpfe 156 über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, den Kühlmittelverteiler 172 anzuschalten, um Kühlmittel über die Leitung 171 zu dem Kühlmittelkanal 165 zuzuführen. In einem Beispiel kann der vorbestimmte Schwellenwert eine Temperatur zwischen 120° C und 140° C sein. In einem weiteren Beispiel kann der Kühlmittelverteiler 172 eine Pumpe in Fluidverbindung mit dem Kühlmittel beinhalten, das innerhalb des Kühlmittelkanals 165 angeordnet ist. Die Steuerung kann programmiert sein, um als Reaktion auf den Empfang eines Signals von dem Temperatursensor 167, das angibt, dass eine Temperatur der Wicklungsköpfe über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, die Pumpe anzuschalten, um eine Durchflussrate des Kühlmittels innerhalb des Kühlmittelkanals 165 einzustellen, um das Verwalten der Wärmebedingungen der Wicklungsköpfe 156 zu unterstützen.
Die Klemmenleiste 162 kann geformt sein, um verschiedene Arten von Klemmen unterzubringen, wie in den 7 und 8 veranschaulicht ist. Zum Beispiel erstrecken sich die Klemmen 174 in 7 von den Wicklungsköpfen 156 (in 7 nicht gezeigt) und durch die Klemmenleiste 162. In diesem Beispiel definieren die Klemmen 174 eine Neunzig-Grad-Biegung und beinhalten eine Öse 175 zum Aufnehmen eines Befestigungselements. In 8 sind die Klemmen 178 Gewindestifte, die elektrisch mit den Wicklungsköpfen 156 (in 8 nicht gezeigt) verbunden sind. Jeder der Gewindestifte kann einer Gewindeöffnung der Klemmenleiste 162 entsprechen, um daran montiert zu werden.
Die 9A und 9B veranschaulichen ein Beispiel einer axialen Klemmenleiste 182 für die elektrische Maschinenbaugruppe 150. Die axiale Klemmenleiste 182 ist mit der elektrischen Maschinenbaugruppe 150 so aufgebaut, dass jede der einen oder mehreren Klemmen 168, die sich von den Wicklungsköpfen 156 (in den 9A oder 9B nicht gezeigt) erstrecken, im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 159 ausgerichtet ist. In diesem Beispiel sind entsprechende Wechselrichterklemmen 186 ebenfalls im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 159 ausgerichtet. Die axiale Klemmenleiste 182 kann basierend auf dem verfügbaren Verbauraum (z. B. basierend auf der Stelle des Wechselrichters) verwendet werden.
Die 10A und 10B veranschaulichen ein Beispiel einer radialen Klemmenleiste 192 für die elektrische Maschinenbaugruppe 150. Die radiale Klemmenleiste 192 ist mit der elektrischen Maschinenbaugruppe 150 so aufgebaut, dass jede der einen oder mehreren Klemmen 168, die sich von den Wicklungsköpfen 156 (in den 10A oder 10B nicht gezeigt) erstrecken, im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 159 ausgerichtet ist. In diesem Beispiel sind entsprechende Wechselrichterklemmen 196 ebenfalls im Wesentlichen senkrecht zu der Mittelachse 159 ausgerichtet. Die radiale Klemmenleiste 192 kann basierend auf dem verfügbaren Verbauraum (z. B. basierend auf der Stelle des Wechselrichters) verwendet werden.
Die 11A und 11B veranschaulichen ein weiteres Beispiel einer Klemmenbaugruppe für die elektrische Maschinenbaugruppe 150, bezeichnet als eine Klemmenbaugruppe 200. Die Klemmenbaugruppe 200 kann eine Klemmenleiste, wie etwa die Klemmenleiste 162, drei erste Verbinder 202 (Stecker) und eine Klemmenleistenabdeckung, wie etwa eine Aufnahmeeinheit 206, mit drei zweiten Verbindern 208 (Buchsen) beinhalten. Die Klemmenleiste 162 kann ein Paar von Öffnungen 212 beinhalten, die jeweils bemessen sind, um eines von einem Paar von Befestigungselementen 214 der Aufnahmeeinheit 206 aufzunehmen. Die drei ersten Verbinder 202 können sich von der Klemmenleiste 162 erstrecken. Die Aufnahmeeinheit 206 kann drei Hohlräume 218 beinhalten, die jeweils einem der drei ersten Verbinder 202 entsprechen. Jeder der drei Hohlräume 218 kann mit einem der drei zweiten Verbinder 208 aufgebaut sein, um eine elektrische Verbindung zwischen den drei ersten Verbindern 202 und den drei zweiten Verbindern 208 zu ermöglichen. Zum Beispiel können die drei zweiten Verbinder 208 elektrisch mit einem Wechselrichter (nicht gezeigt) verbunden sein, sodass der Wechselrichter Energie von der elektrischen Maschinenbaugruppe 150 empfangen kann, wenn die drei ersten Verbinder 202 und die drei zweiten Verbinder 208 in elektrischer Verbindung miteinander sind.
Verschiedene Formen und Größen für die ersten Verbinder 202 und die drei Hohlräume 218 sind verfügbar, um das Ausrichten und Montieren der Aufnahmeeinheit 206 an der Klemmenleiste 162 zu unterstützen. In diesem Beispiel sind die drei ersten Verbinder 202 und die drei Hohlräume 218 jeweils mit einer im Wesentlichen rechteckigen Prismenform gezeigt. Es wird in Betracht gezogen, dass die Stecker- und Buchsenaspekte der ersten drei Verbinder 202 und der drei Hohlräume 218 in einer weiteren Ausführungsform umgekehrt sein können. Es wird ebenfalls in Betracht gezogen, dass jeder der drei ersten Verbinder 202 mit einem Epoxidharz bedeckt sein kann und/oder mit der Klemmenleiste 162 umspritzt sein kann.
Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Ansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Offenbarung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können Folgendes einschließen, sind jedoch nicht darauf beschränkt: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Statorkern, der eine oder mehrere Dreiphasenklemmen beinhaltet, die mit Wicklungsköpfen verbunden sind; und eine Klemmenleiste, die einen Verbinder für jede der Dreiphasenklemmen beinhaltet, wobei ein Abschnitt der Wicklungsköpfe, der sich von dem Statorkern erstreckt, die Dreiphasenklemmen und die Klemmenleiste als eine einzelne Einheit umspritzt sind, sodass ein Abschnitt jedes der Verbinder für eine Verbindung mit einem Wechselrichter freigelegt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Klemmenleiste ferner eine oder mehrere Gewindeöffnungen, von denen jede bemessen ist, um einen Gewindestift aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen einer der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen und dem Wechselrichter zu ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen axial entlang einer Achse, die im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen radial entlang einer Achse, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform definiert die umspritzte einzelne Einheit einen Kühlmittelkanal, der für einen thermischen Austausch mit den Wicklungsköpfen ausgerichtet ist, damit Kühlmittel hindurch strömen kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen oder mehrere Temperatursensoren, die innerhalb der umspritzten einzelnen Einheit angeordnet sind, gekennzeichnet, um Wärmebedingungen der Wicklungsköpfe zu messen und weisen Sensorverbinder auf, die sich aus der umspritzten einzelnen Einheit zur Verbindung mit einer Steuerung erstrecken, wobei die Steuerung programmiert ist, um einen Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelkanals als Reaktion darauf, dass eine Temperaturerfassung einer Wicklungskopftemperatur durch den einen oder die mehreren Temperatursensoren jenseits eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, einzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Aufnahmeeinheit gekennzeichnet, die drei Hohlräume definiert, wobei jeder der Verbinder eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform definiert, die zum Einführen in einen der drei Hohlräume bemessen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit Wicklungsköpfen verbunden sind, die sich von einer in einem Statorkern integrierten Klemmenleiste erstrecken; eine Klemmenleistenabdeckung, die drei Hohlräume definiert, die jeweils bemessen sind, um eine der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen aufzunehmen, und drei Verbinder für eine elektrische Verbindung mit einem Wechselrichter beinhaltet; eine erste Umspritzung, die die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen und die Wicklungsköpfe umgibt, sodass ein Abschnitt von jeder der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen für eine elektrische Verbindung freigelegt ist; und eine zweite Umspritzung, die die Klemmenleistenabdeckung umgibt, sodass jede der Dreiphasenklemmen für eine elektrische Verbindung mit den drei Verbindern innerhalb eines der drei Hohlräume angeordnet sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen in einem Epoxidharz umhüllt, um eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform zu definieren, die zum Einführen in einen der drei Hohlräume bemessen ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen oder mehrere Temperatursensoren, die innerhalb der ersten Umspritzung angeordnet sind, gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Kühlmittelkanal gekennzeichnet, der durch die erste Umspritzung definiert ist, die sich benachbart zu den Wicklungsköpfen befindet, und ist eine Steuerung elektrisch mit dem einen oder den mehreren Temperatursensoren verbunden, wobei die Steuerung programmiert ist, um einen Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelkanals als Reaktion auf den Empfang eines Signals von einem des einen oder der mehreren Temperatursensoren, das angibt, dass eine Temperatur der Wicklungsköpfe über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, zu leiten.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Umspritzung über der ersten Überspritzung aufgebaut, sodass die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, ausgerichtet sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Umspritzung über der ersten Überspritzung aufgebaut, sodass die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, ausgerichtet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs bereitgestellt, die Folgendes aufweist: einen Statorkern, der einen Hohlraum definiert und Wicklungsköpfe beinhaltet; einen Rotor, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist; eine erste Umspritzung, die die Wicklungsköpfe umgibt; eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit den Wicklungsköpfen für eine elektrische Verbindung an einem Umfangsabschnitt der ersten Umspritzung aufgebaut sind; und eine zweite Umspritzung, die die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen und eine Klemmenleiste umgibt, die einen oder mehrere Verbinder beinhaltet, um jede der Dreiphasenklemmen aufzunehmen, wobei die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung getrennt ausgebildet sind, sodass das Montieren der zweiten Umspritzung an der ersten Umspritzung die Wicklungsköpfe und die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen elektrisch verbindet.
Gemäß einer Ausführungsform ist jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen ein Gewindestift, der zum Einführen in eine Gewindeöffnung der zweiten Umspritzung bemessen ist.
Gemäß einer Ausführungsform definiert die erste Umspritzung einen Kühlmittelkanal, der aufgebaut ist, damit hindurchströmendes Kühlmittel in thermischem Austausch mit den Wicklungsköpfen ist.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung miteinander aufgebaut, um die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen parallel in Bezug auf eine Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, auszurichten.
Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung miteinander aufgebaut, um die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen senkrecht zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, auszurichten.

Claims

Elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs, umfassend: einen Statorkern, der eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit Wicklungsköpfen verbunden sind, beinhaltet; und eine Klemmenleiste, die einen Verbinder für jede der Dreiphasenklemmen beinhaltet, wobei ein Abschnitt der Wicklungsköpfe, der sich von dem Statorkern erstreckt, die Dreiphasenklemmen und die Klemmenleiste als eine einzelne Einheit umspritzt sind, sodass ein Abschnitt jedes der Verbinder zur Verbindung mit einem Wechselrichter freigelegt ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die Klemmenleiste ferner eine oder mehrere Gewindeöffnungen beinhaltet, von denen jede bemessen ist, um einen Gewindestift aufzunehmen, um eine elektrische Verbindung zwischen einer der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen und dem Wechselrichter zu ermöglichen.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei sich jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen axial entlang einer Achse erstreckt, die im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei sich jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen radial entlang einer Achse erstreckt, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse eines Rotors ist, der innerhalb eines durch den Statorkern definierten Hohlraums angeordnet ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, wobei die umspritzte einzelne Einheit einen Kühlmittelkanal definiert, der für einen thermischen Austausch mit den Wicklungsköpfen ausgerichtet ist, damit Kühlmittel hindurch strömen kann.
Baugruppe nach Anspruch 5, ferner umfassend einen oder mehrere Temperatursensoren, die innerhalb der umspritzten einzelnen Einheit angeordnet sind, um Wärmebedingungen der Wicklungsköpfe zu messen und Sensorverbinder aufweisen, die sich aus der umspritzten einzelnen Einheit zur Verbindung mit einer Steuerung erstrecken, wobei die Steuerung programmiert ist, um einen Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelkanals als Reaktion darauf, dass eine Temperaturerfassung einer Wicklungskopftemperatur durch den einen oder die mehreren Temperatursensoren jenseits eines vorbestimmten Schwellenwerts liegt, einzustellen.
Baugruppe nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Aufnahmeeinheit, die drei Hohlräume definiert, wobei jeder der Verbinder eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform definiert, die zum Einführen in einen der drei Hohlräume bemessen ist.
Elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs, umfassend: eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit Wicklungsköpfen verbunden sind, die sich von einer in einem Statorkern integrierten Klemmenleiste erstrecken; eine Klemmenleistenabdeckung, die drei Hohlräume definiert, die jeweils bemessen sind, um eine der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen aufzunehmen, und drei Verbinder für eine elektrische Verbindung mit einem Wechselrichter beinhaltet; eine erste Umspritzung, die die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen und die Wicklungsköpfe umgibt, sodass ein Abschnitt von jeder der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen für eine elektrische Verbindung freigelegt ist; und eine zweite Umspritzung, die die Klemmenleistenabdeckung umgibt, sodass jede der Dreiphasenklemmen für eine elektrische Verbindung mit den drei Verbindern innerhalb eines der drei Hohlräume angeordnet sein kann.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen in einem Epoxidharz umhüllt ist, um eine im Wesentlichen rechteckige Prismenform zum Einführen in einen der drei Hohlräume zu definieren.
Baugruppe nach Anspruch 8, ferner umfassend einen oder mehrere Temperatursensoren, die innerhalb der ersten Umspritzung angeordnet sind.
Baugruppe nach Anspruch 10, ferner umfassend einen Kühlmittelkanal, der durch die erste Umspritzung definiert ist, die sich benachbart zu den Wicklungsköpfen befindet, und eine Steuerung, die elektrisch mit dem einen oder den mehreren Temperatursensoren verbunden ist, wobei die Steuerung programmiert ist, um einen Kühlmittelstrom innerhalb des Kühlmittelkanals als Reaktion auf den Empfang eines Signals von einem des einen oder der mehreren Temperatursensoren, das angibt, dass eine Temperatur der Wicklungsköpfe über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, zu leiten.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die zweite Umspritzung über der ersten Überspritzung aufgebaut ist, sodass die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, ausgerichtet sind.
Baugruppe nach Anspruch 8, wobei die zweite Umspritzung über der ersten Überspritzung aufgebaut ist, sodass die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittelachse, die durch den Statorkern definiert ist, ausgerichtet sind.
Elektrische Maschinenbaugruppe eines Fahrzeugs, umfassend: einen Statorkern, der einen Hohlraum definiert und Wicklungsköpfe beinhaltet; einen Rotor, der innerhalb des Hohlraums angeordnet ist; eine erste Umspritzung, die die Wicklungsköpfe umgibt; eine oder mehrere Dreiphasenklemmen, die mit den Wicklungsköpfen zur elektrischen Verbindung an einem Umfangsabschnitt der ersten Umspritzung aufgebaut sind; und eine zweite Umspritzung, die die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen und eine Klemmenleiste umgibt, die einen oder mehrere Verbinder beinhaltet, um jede der Dreiphasenklemmen aufzunehmen, wobei die erste Umspritzung und die zweite Umspritzung getrennt ausgebildet sind, sodass das Montieren der zweiten Umspritzung an der ersten Umspritzung die Wicklungsköpfe und die eine oder mehreren Dreiphasenklemmen elektrisch verbindet.
Baugruppe nach Anspruch 14, wobei jede der einen oder mehreren Dreiphasenklemmen ein Gewindestift ist, der zum Einführen in eine Gewindeöffnung der zweiten Umspritzung bemessen ist.