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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug sowie eine elektrische Anordnung umfassend eine solche elektrische Maschine und einen Inverter.
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Stand der Technik
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Eine elektrische Maschine kann mittels einer Leistungselektronik, nämlich einem Inverter, elektromotorisch oder generatorisch betrieben werden. Der Inverter wandelt dabei maschinenseitigen Wechselstrom in einen elektronikausgangsseitigen Gleichstrom oder umgekehrt.
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Bei einer fluidgekühlten elektrischen Maschine, beispielsweise eine elektrische Maschine mit direkt ölgekühlter Statorwicklung, wird eine fluiddichte Durchführung der elektrischen Anschlüsse der elektrischen Maschine benötigt, um die elektrische Maschine elektrisch mit dem Inverter verbinden zu können, ohne.
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Insbesondere aufgrund häufig vorzufindender beengter Raumverhältnisse und geringem Bauvolumen ist eine kompakte Anordnung von elektrischer Maschine und Inverter wünschenswert.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine verbesserte elektrische Maschine sowie eine verbesserte elektrische Anordnung umfassend eine solche elektrische Maschine und einen Inverter anzugeben.
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 10 gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Lösung des ersten Aspekts der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug umfassend einen Stator und einen Rotor, wobei der Stator zumindest eine Statorwicklung und/oder der Rotor zumindest eine Rotorwicklung aufweist, ein Gehäuse zur Aufnahme des Stators und des Rotors, wobei die Stator- und/oder Rotorwicklung elektrisch mit einem Anschlussbolzen verbunden sind, sowie ein Verbindungselement, wobei das Verbindungselement fest an dem Gehäuse angeordnet ist und zum einen zumindest ein erstes Mittel zur fluiddichten Abdichtung eines Innenraums des Gehäuses und zum anderen zumindest ein zweites Mittel zur Positionssicherung des Anschlussbolzens aufweist.
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Die elektrische Maschine umfasst erfindungsgemäß einen Stator, einen Rotor, ein Gehäuse sowie ein Verbindungselement.
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Erfindungsgemäß umfasst der Stator zumindest eine Statorwicklung und/oder der Rotor zumindest eine Rotorwicklung.
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Das Gehäuse dient entsprechend der vorliegenden Erfindung der Aufnahme des Stators und des Rotors, d.h. der Stator und der Rotor sind in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet.
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Erfindungsgemäß ist die Statorwicklung des Stators und/oder die Rotorwicklung des Rotors jeweils elektrisch mit einem Anschlussbolzen verbunden. Der Anschlussbolzen dient als Maschinenanschluss (Phasenanschluss).
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Das Verbindungselement ist gemäß der vorliegenden Erfindung fest an dem Gehäuse angeordnet und weist zum einen zumindest ein erstes Mittel zur fluiddichten Abdichtung eines Innenraums des Gehäuses und zum anderen zumindest ein zweites Mittel zur Positionssicherung des Anschlussbolzens auf.
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Vorzugsweise ist die feste Verbindung des Verbindungselements mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine über eine Verschraubung realisiert. Derart kann auf einfache Art und Weise zuverlässige feste Verbindung zwischen dem Verbindungselement und dem Gehäuse der elektrischen Maschine realisiert werden. Eine andere Art der festen Verbindung ist jedoch auch möglich.
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Das Verbindungselement weist bevorzugt einen Grundkörper auf, der zumindest eine Aufnahmeöffnung zur teilweisen Aufnahme des Anschlussbolzens aufweist. Die Aufnahmeöffnung ist vorzugsweise über diametral an dem Grundkörper angeordnete Durchführungsabschnitte axial erweitert.
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Die Richtungsangabe axial beschreibt im Wesentlichen eine Richtung entlang oder parallel zu einer Einführrichtung des Anschlussbolzens in die Aufnahmeöffnung.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Aufnahmeöffnung zumindest ein erstes Rastmittel und an dem Anschlussbolzen zumindest ein zweites Rastmittel ausgebildet, wobei über ein Zusammenwirken des ersten Rastmittels und des zweiten Rastmittels eine axiale Fixierung des Anschlussbolzens in der Aufnahmeöffnung erfolgt.
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Weiterhin bevorzugt weist die Aufnahmeöffnung eine nicht-rotationssymmetrische Form auf, so dass durch das Einstecken des Anschlussbolzens in die Aufnahmeöffnung eine formschlüssige Verdrehsicherung für den Anschlussbolzen gegeben ist.
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Vorzugsweise weist die Aufnahmeöffnung zumindest eine Einführschräge auf, die in Bezug auf die axiale Einführrichtung des Anschlussbolzens in die Aufnahmeöffnung schräg ausgebildet ist, sodass der Anschlussbolzen beim Einstecken in die Aufnahmeöffnung geführt ist und ausgerichtet wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an einer ersten Stirnseite des Grundkörpers des Verbindungselements, nämlich einer dem Gehäuse der elektrischen Maschine zugewandten Stirnseite des Grundkörpers, in einem radial äußeren Bereich ein erstes elastisches Dichtelement angeordnet ist, wobei das erste elastische Dichtelement in eine entsprechend ausgebildete Nut an der ersten Stirnseite des Grundkörpers eingelegt ist oder direkt auf der Fläche der ersten Stirnseite des Grundkörpers anhaftend aufgebracht ist.
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Die Richtungsangabe radial beschreibt im Wesentlichen eine Richtung normal zu der Einführrichtung des Anschlussbolzens in die Aufnahmeöffnung.
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Weiterhin bevorzugt weist der Anschlussbolzen zumindest eine Umfangsnut auf, wobei in der Umfangsnut ein zweites elastisches Dichtelement aufgenommen ist.
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Das Verbindungselement ist bevorzugt aus einem elektrisch nichtleitenden Material, wie beispielsweise einem Kunststoff oder einem Verbundwerkstoff, gefertigt.
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Die Lösung des zweiten Aspekts der Aufgabe erfolgt durch eine elektrische Anordnung umfassend eine elektrische Maschine entsprechend der vorliegenden Erfindung sowie einen Inverter, wobei der Inverter eine Stromschiene mit zumindest einem Kontaktanschluss aufweist, der fest und elektrisch leitend mit dem Anschlussbolzen der elektrischen Maschine verbunden ist.
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Die erfindungsgemäße elektrische Anordnung weist eine elektrische Maschine entsprechend der vorliegenden Erfindung sowie einen Inverter auf.
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Der Inverter umfasst erfindungsgemäß eine Stromschiene mit zumindest einem Kontaktanschluss. Die Anzahl der Kontaktanschlüsse entspricht dabei immer der Anzahl an Anschlussbolzen der elektrischen Maschine.
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Erfindungsgemäß ist der Kontaktanschluss mit dem Anschlussbolzen fest und elektrisch leitend verbunden.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine sowie die erfindungsgemäße elektrische Anordnung zeichnen sich neben einem kompakten Aufbau durch ein fluiddichtes sowie montageoptimiertes Design aus. Durch das montageoptimierte Design der elektrischen Maschine ist das Beschädigungsrisiko während eines Montageprozesses eines Inverters drastisch vermindert. Insbesondere durch die Ausbildung des Verbindungselements der elektrischen Maschine wird eine Bündelung mehrerer Funktionen in einem Bauteil gewährleistet, was sich wiederum positiv auf die Bauteil- und Montagekosten auswirkt.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt eine Detail-Explosionsdarstellung einer elektrischen Anordnung.
- 2 zeigt eine Detail-Schnittansicht einer elektrischen Anordnung.
- 3 zeigt eine isometrische Ansicht eines Verbindungselements.
- 4 zeigt eine Draufsicht auf eine zweite Stirnseite eines Verbindungselements gemäß 3.
- 5 zeigt eine Schnittansicht eines Verbindungselements gemäß entlang der Schnittebene A-A aus 4.
- 6 zeigt eine weitere Schnittansicht eines Verbindungselements entlang der Schnittebene B-B aus 4.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1 und 2 ist jeweils eine Detailansicht einer elektrischen Antriebsanordnung 20 dargestellt. Es handelt sich hierbei um dieselbe elektrische Antriebsanordnung 20, jedoch ist diese in unterschiedlichen Detailgraden dargestellt. In 3 bis 6 ist ein Verbindungselement 5 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Dieses Verbindungselement 5 entspricht dem Verbindungselement 5 aus 1 und 2.
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Die elektrische Antriebsanordnung 20 umfasst eine elektrische Maschine 1 und einen Inverter.
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Die elektrische Maschine 1 weist einen Stator (nicht dargestellt), einen Rotor (nicht dargestellt) sowie ein Gehäuse 3 auf. Das Gehäuse 3 dient der Aufnahme des Stators und des Rotors in einem Innenraum 7 des Gehäuses 3 (2).
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Der Stator weist mehrere, nämlich drei, Statorwicklungen 2 auf. Die Statorwicklungen sind mit als Maschinenanschlüssen (Phasenanschlüssen) dienenden Anschlussbolzen 4 elektrisch leitend verbunden. Dies erfolgt in der Regel über einen an die jeweilige Statorwicklung gecrimpten Kabelschuh der fest, beispielsweise über eine Verschraubung, mit dem jeweiligen Anschlussbolzen 4 verbunden ist (1, 2).
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Der Inverter weist eine Stromschiene 21 mit mehreren, nämlich der Anzahl an Anschlussbolzen 4 entsprechend vielen, Kontaktanschlüssen 22 auf. Jeweils ein Kontaktanschluss 22 ist fest nämlich über eine zweite Verschraubung 31, und elektrisch leitend mit jeweils einem Anschlussbolzen 4 der elektrischen Maschine 1 verbunden. In dem in 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispielen ist die feste Verbindung zwischen einem Kontaktanschluss 22 der Stromschiene 21 des Inverters und einem Anschlussbolzen 4 der elektrischen Maschine 1 jeweils über eine zweite Verschraubung 28 realisiert (1, 2).
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Weiterhin weist die elektrische Maschine 1 ein Verbindungselement 5 auf. Das Verbindungselement 5 weist einen Grundkörper 9 auf, der von einer der Anzahl an Anschlussbolzen 4 entsprechenden Anzahl an Aufnahmeöffnungen 10 zur teilweisen Aufnahme jeweils eines Anschlussbolzens 4 durchsetzt ist. Jede Aufnahmeöffnung 10 ist dabei über jeweils diametral an dem Grundkörper 9 angeordnete Durchführungsabschnitte 11, 11' axial erweitert (3, 4, 5, 6). In jeder Aufnahmeöffnung 10 des Verbindungselements 5 ist jeweils ein Anschlussbolzen 4 angeordnet (1, 2).
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Die Richtungsangabe axial beschreibt im Wesentlichen eine Richtung entlang oder parallel zu einer Einführrichtung eines Anschlussbolzens 4 in die jeweilige Aufnahmeöffnung 10 und ist beispielsweise in 1 über einen ersten Richtungspfeil 28 dargestellt.
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Das Verbindungselement 5 ist fest, nämlich über eine erste Verschraubung 30, mit dem Gehäuse 3 verbunden und weist zum einen erste Mittel 6 zur fluiddichten Abdichtung des Innenraums 7 des Gehäuses 3 und zum anderen zweite Mittel 8 zur Positionssicherung der einzelnen Anschlussbolzen 4 auf (1, 2).
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten Mittel 6 zur fluiddichten Abdichtung des Innenraums 7 des Gehäuses 3 über ein erstes elastisches Dichtelement 16 und eine zweite Dichtfläche 24 realisiert (2, 5, 6).
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Das erste elastische Dichtelement 16 ist an einer ersten Stirnseite 15 des Grundkörpers 9 des Verbindungselements 5, nämlich an einer dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 1 zugewandten Stirnseite des Grundkörpers 9, in einem radial äußeren Bereich in einer entsprechend ausgebildeten Nut 17 angeordnet. Das erste elastische Dichtelement 16 wirkt mit einer ersten Dichtfläche 23 an dem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 1 dichtend zusammen (2, 5, 6). In 4 ist eine Draufsicht auf eine zweite Stirnseite 27 des Grundkörpers 9 des Verbindungselements 5 dargestellt. Die zweite Stirnseite 27 entspricht einer von einem Gehäuse 3 der elektrischen Maschine 1 abgewandten Stirnseite des Grundkörpers 9 des Verbindungselements 5.
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Die Richtungsangabe radial beschreibt im Wesentlichen eine Richtung normal zu einer Einführrichtung eines Anschlussbolzens 4 in eine jeweilige Aufnahmeöffnung 10 und ist in beispielsweise 1 mittels eines zweiten Richtungspfeils 29 dargestellt.
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Die jeweils in den Aufnahmeöffnungen 10 angeordneten, nämlich eingesteckten, Anschlussbolzen 4 weisen jeweils eine Umfangsnut 18 auf, in der ein zweites elastisches Dichtelement 19, das hier als O-Ring ausgebildet ist, angeordnet ist. Das zweite elastische Dichtelement 19 wirkt mit einer zweiten Dichtfläche 24 in der jeweiligen Aufnahmeöffnung 10 des Verbindungselements 5 dichtend zusammen (1, 2, 5, 6).
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Die zweiten Mittel 8 zur Positionssicherung der einzelnen Anschlussbolzen 4 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel über Rastmittel, nämlich erste Rastmittel 13 und zweite Rastmittel 14, sowie eine nicht-rotationssymmetrische Ausbildung der jeweiligen Aufnahmeöffnung 10 realisiert (1, 2, Fig, 3, 4, 5).
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In jeder Aufnahmeöffnung 10 sind erste Rastmittel 12 und an jedem Anschlussbolzen 4 zweite Rastmittel 13 ausgebildet. Über ein Zusammenwirken der ersten Rastmittel 12 und der zweiten Rastmittel 13 erfolgt eine axiale Fixierung der Anschlussbolzen 4 in deren jeweiliger Aufnahmeöffnung 10. In dem vorliegenden Ausführungsbeispielen ist dies jeweils über eine Art Klickverschluss realisiert, der zumindest eine Verschlusslasche 25 (erstes Rastmittel 12) aufweist, die in eine entsprechend ausgebildete Verschlussnut 26 (zweites Rastmittel 13) an dem Anschlussbolzen 4 einschnappt (1, 2, 3, 4, 5).
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Weiterhin weisen die Aufnahmeöffnungen 10 jeweils eine nicht-rotationssymmetrische Form auf, so dass durch das Einstecken des Anschlussbolzens 4 in die jeweilige Aufnahmeöffnung 10 eine formschlüssige Verdrehsicherung für den jeweiligen Anschlussbolzen 4 gegeben ist (1, 3, 4).
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Die Aufnahmeöffnungen 10 weisen jeweils eine bereichsweise ausgeführte Einführschräge 14 auf, die in Bezug auf die axiale Einführrichtung der Anschlussbolzen 4 in die Aufnahmeöffnungen 10 schräg ausgebildet ist, sodass der Anschlussbolzen 4 beim Einstecken in die jeweilige Aufnahmeöffnung 10 geführt ist und positioniert wird (2, 6).
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektrische Maschine
- 2
- Statorwicklung
- 3
- Gehäuse
- 4
- Anschlussbolzen
- 5
- Verbindungselement
- 6
- Erstes Mittel
- 7
- Innenraum
- 8
- Zweites Mittel
- 9
- Grundkörper
- 10
- Aufnahmeöffnung
- 11,11'
- Durchführungsabschnitte
- 12
- Erstes Rastmittel
- 13
- Zweites Rastmittel
- 14
- Einführschräge
- 15
- Erste Stirnseite
- 16
- Erstes elastisches Dichtelement
- 17
- Nut
- 18
- Umfangsnut
- 19
- Zweites elastisches Dichtelement
- 20
- Elektrische Anordnung
- 21
- Stromschiene
- 22
- Kontaktanschluss
- 23
- Erste Dichtfläche
- 24
- Zweite Dichtfläche
- 25
- Verschlusslasche
- 26
- Verschlussnut
- 27
- Zweite Stirnseite
- 28
- Erster Richtungspfeil
- 29
- Zweiter Richtungspfeil
- 30
- Erste Verschraubung
- 31
- Zweite Verschraubung
