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Die Erfindung betrifft eine Anschlussanordnung für eine elektrische Maschine, wie diese bereits mit der
EP 1 086 500 B1 bekannt geworden ist.
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Die dort beschriebene Anschlussanordnung umfasst eine Stromschiene mit einem Anschlussbereich zur Ausbildung einer Verbindung mit einem externen Phasenleiter, wobei die Stromschiene elektrisch an einen Innenleiter der elektrischen Maschine angeschlossen ist. Dabei ist die Verbindung zu dem externen Phasenleiter als eine Schraubverbindung mit einer Gewindeschraube und mit einer Gewindemutter ausgebildet. Der Anschlussbereich der Stromschiene weist eine Durchgangsöffnung zum Einführen der Gewindeschraube auf, wobei an der Durchgangsöffnung bezüglich einer Einschraubrichtung der Gewindeschraube eine Eintrittsseite und eine Austrittsseite vorhanden ist. Zur Erleichterung der Montage ist ein Halter aus Kunststoff vorgesehen, welches die Gewindemutter an der Austrittsseite der Durchgangsöffnung verliersicher aufnimmt und hält. Bei dieser Anordnung ist die Gewindemutter formschlüssig und lateral spielfrei in das Halter eingesetzt bzw. ist in einer vordefinierten lateralen Lage an dem Halter vorpositioniert.
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Zur Herstellung der Schraubverbindung ist es erforderlich, den Phasenleiter und die Stromschiene mit deren jeweiligen als Durchgangsöffnungen oder -ausnehmungen ausgebildeten Anschlussbereichen und mit der Gewindemutter in einer Flucht anzuordnen, was bedeutet, diese exakt in gegenseitige Deckung zu bringen. Dazu kann, sofern die Möglichkeit besteht, der anzuschließende externe Phasenleiter während der Montage räumlich noch nachjustiert werden. In dem so erreichten Zustand kann die durch beide Anschlussbereiche eingeführte Gewindeschraube dann leicht in die Gewindemutter eingreifen und mit dieser verschraubt werden.
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Ein andere Situation liegt vor, wenn die Verbindungspartner, also die Stromschiene und der externe Phasenleiter bereits vor der Herstellung der gegenseitigen Verbindung räumlich bereits festgelegt sind und zur Verschraubung nicht zueinander nachjustiert werden können. Infolge von Montage- und Fertigungstoleranzen können in diesem Fall gegenseitige laterale Positionierabweichungen auftreten, so dass sich die Gewindeschraube nicht einführen und verschrauben lässt.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Anschlussanordnung bereit zu stellen, welche auch unter den zuvor geschilderten Bedingungen eine einfache Verschraubung der Verbindungspartner ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt durch eine Anschlussanordnung mit den im Patentanspruch 1 angeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren entnehmbar.
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Die Erfindung sieht bei einer Anschlussanordnung der eingangs genannten Art an dem Halter einen Halteeinsatz zur Aufnahme der Gewindemutter vor. Dabei ist der Halteeinsatz insbesondere ausschließlich unter der Wirkung einer beim Einschrauben der Gewindemutter auftretenden Zentrierkraft gemeinsam mit der Gewindemutter bezüglich eines Grundkörpers des Halters innerhalb einer senkrecht zu der Einschraubrichtung befindlichen Verlagerungsebene aus einer Ausgangslage heraus lateral verlagerbar. Die vordefinierte laterale Lage der Gewindemutter wird dabei durch die Ausgangslage des Halteeinsatzes bestimmt.
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Durch den vorgesehenen Halteeinsatz wird die Gewindemutter im Wesentlichen spielfrei in einer vordefinierte laterale Lage gehalten. Diese Lage entspricht einer idealen zentrierten Ausrichtung der Verbindungspartner. Bei Auftreten einer Positionierabweichung kann die Gewindemutter beim Verschrauben bis zur koaxialen Ausrichtung mit der Gewindeschraube in der Verlagerungsebene zwangsverlagert werden, so dass ein Einschrauben möglich ist. Zu diesem Zweck kann auch an dem Anschlussbereich von Stromschiene und/oder dem externen Phasenleiter ein Bewegungsspielraum für die Gewindeschraube vorgesehen werden. Ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Anschlussbereichs kann also größer sein als ein Außendurchmesser der Gewindeschraube.
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Mit Vorteil kann der Halter einen Aufnahmeraum aufweisen, wobei von einem ersten Bereich des Aufnahmeraums der Anschlussbereich der Stromschiene und von einem zweiten Bereich des Aufnahmeraums die Gewindemutter aufgenommen ist. Insbesondere kann weiter der Anschlussbereich der Stromschiene vorzugsweise mittels einer Rastverbindung an dem Aufnahmeraum festgelegt sein, wodurch eine vormontierte Einheit bereitgestellt wird.
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Zur Verbindung mit einem externen Phasenleiter ist am Anschlussbereich der Stromschiene eine elektrische Kontaktfläche vorgesehen, welche vorteilhaft durch eine Freistellung am ersten Bereich des Aufnahmeraums zugänglich ist.
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Mit noch weiterem Vorteil kann die Gewindemutter zur Abstützung eines bei der Verschraubung wirkenden Drehmoments, das heißt insbesondere einem Anzugsmoment der Schraube, einen Abstützabschnitt mit einer von einer Kreisform abweichenden Außenwand zum Zusammenwirken mit einer am Aufnahmeraum vorliegenden Kontur bzw. Wandfläche aufweisen. Der Halter bildet somit beim Einschrauben einen Gegenhalter zur Abstützung des auf die Mutter wirkenden Drehmoments. Der genannte Abstützabschnitt kann dabei einen Spielzwischenraum zum Aufnahmeraum aufweisen, so dass eine Drehmomentabstützung erst nach Überwindung des Spielzwischenraums erfolgt.
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Des Weiteren kann die Gewindemutter einen von diesem Abstützabschnitt gesondert ausgeführten Halteabschnitt aufweisen, mit dem diese von dem Halteeinsatz aufgenommen ist. Auf diese Weise sind die beiden Funktionen, nämlich die Abstützung des Schraubmoments und die Lagepositionierung der Gewindemutter durch unterschiedliche strukturelle Abschnitte realisiert.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Gewindemutter innerhalb des Halteeinsatzes in einer ersten Richtung verlagerbar gehalten sein. Weiter kann der Halteeinsatz gemeinsam mit der Gewindemutter in einer zweiten Richtung verlagerbar sein. Somit kann eine Verlagerung der Gewindemutter in eine beliebige Richtung innerhalb der Verlagerungsebene dargestellt werden. Vorzugsweise sind diese Richtungen zumindest näherungsweise senkrecht zueinander angeordnet. Der Halteabschnitt kann an der Gewindemutter bezüglich der Einschraubrichtung axial zu dem vorgenannten Abstützabschnitt an der Austrittsseite der Gewindeschraube vorgesehen sein.
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Der Halteeinsatz des Halters kann beispielweise als eine offene Klammer ausgebildet sein, in welche die Gewindemutter eingesetzt, insbesondere lateral eingeschoben werden kann und welche die Gewindemutter verliersicher umschließt. Der Halteeinsatz kann beispielsweise mittels eines elastischen Verschwenkarms oder mit einer Federanordnung in dem Aufnahmeraum gehalten werden.
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Die spielfreie Anordnung der Gewindemutter in dem Halteeinsatz kann durch mindestens einen Haltevorsprung realisiert werden, welcher in der vorbestimmten Lage an dem Halteabschnitt der Gewindemutter anliegt. Bei der Montage von Stromschiene und Phasenleiter kann die Gewindemutter aus dieser vorbestimmten Lage herausgelöst und verlagert werden, wobei sich die Gewindemutter von dem zumindest einen Haltevorsprung lösen und an dem Halteeinsatz in die erste Richtung verlagern kann.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung können an der Anschlussanordnung mehrere Stromschienen vorgesehen sein, wobei deren Anschlussbereiche zueinander gleichgerichtet sind und welche jeweils einen Halter aufweisen. Dabei können die den Anschlussbereichen zugeordneten Halter als ein gemeinsames Halterungsteil mit einer der Anzahl der Anschlussbereiche entsprechenden Anzahl von Haltern ausgebildet sein. Das dadurch gebildete Halterungsteil ist somit an den mehreren Stromschienen angeordnet. Dadurch ergibt sich eine Zeitersparnis und Vereinfachung bei der Montage, das heißt bei der Herstellung der Schraubverbindung. Zugleich wird die Montage erleichtert, da durch den gleichzeitigen Eingriff des Haltelements an den mehreren Stromschienen eine noch bessere Drehmomentabstützung beim Verschrauben gegeben ist. Die Anordnung des Halterungsteils kann beispielweise mittels einer Steck- oder Rastverbindung erfolgen.
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Eine gesonderte Abstützung der Anschlussanordnung kann entfallen, wenn die Stromschienen eigenformstabil und die mehreren Anschlussbereiche mit dem zugeordneten Halterungsteil freitragend ausgebildet ist.
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Gemäß einen weiteren Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine elektrische Maschine mit einem Rotor und mit einem Stator, wobei der Stator eine Anschlussanordnung mit zumindest einem der zuvor erläuterten Merkmale aufweist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Maschine mit einer Anschlussanordnung zur Verbindung mit einem externen Phasenleiter;
- 2a-c eine Darstellung einer mehrphasigen Anschlussanordnung mit einem Halterungsteil mit einzelnen Haltern für Gewindemuttern in verschiedenen perspektivischen Ansichten;
- 3a-c verschiedene perspektivische Ansichten des Halterungsteils von 2 mit darin eingesetzten Gewindemuttern;
- 4a, b zwei Ansichten eines Halters von 3 entlang einer Verschraubungsrichtung;
- 4c eine Darstellung von zwei möglichen Verlagerungsrichtungen der Gewindemutter der Anschlussanordnung;
- 5 eine Schnittdarstellung eines Halters von 2.
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1 zeigt eine als Innenläufermaschine ausgebildete elektrische Maschine 10 mit einem an einem Gehäuse 12 festgelegten Stator 14 und mit einem dazu drehbar um eine Achse A gelagerten Rotor 16. Der Stator 14 trägt eine mehrphasige, insbesondere eine dreiphasige Wicklung 18 mit mehreren Spulen 19, welche mit deren Spulenenden mittels einer gemeinsamen Verschaltungseinrichtung 20 und mittels einer nachfolgend noch im Detail erläuterten Anschlussanordnung 30 über externe Phasenleiter 32 mit einem Wechselrichter 34 und weiter mit einem Energiespeicher verbunden sind, um somit einen motorischen oder generatorischen Betrieb der Maschine 10 zu ermöglichen. Im Ausführungsbeispiel sind die Spulen 19 in einer Dreieckschaltung verbunden, wobei die Spulenenden einer Phase mit einem von insgesamt drei Phasenverbindungsleitern 36 der Verschaltungseinrichtung 20 verbunden sind.
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Die Anschlussanordnung 30 für jede der elektrischen Phasen umfasst eine Stromschiene 38 aus einem bandförmigen und eigenformstabilen Kupferleiter, welcher mit einem Endabschnitt 40 mit an einem Innenleiter der elektrischen Maschine 10, insbesondere mit einem der Phasenverbindungsleiter 36 der Verschaltungseinrichtung 20 verbunden oder gemeinsam mit einem Phasenverbindungsleiter 36 ausgebildet ist. Der andere Endabschnitt 42 der Stromschiene 38 weist einen Anschlussbereich 44 zur Herstellung einer Verbindung mit einem Anschlussbereich 33 der externen Phasenleiter 32 auf.
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In 1 ist vereinfacht beispielhaft lediglich eine der insgesamt drei Anschlussanordnungen 30 gezeigt. Die Verbindung ist als eine Schraubverbindung 46 mit einer Gewindeschraube 48 bzw. einem Schraubbolzen 48 und mit einer Gewindemutter 50 ausgebildet. Dazu weisen die Anschlussbereiche 33, 44 von Stromschiene 38 und Phasenleiter 32 jeweils kreisförmige Durchgangsöffnungen 52 zum Einführen der Gewindeschraube 48 auf, wobei der Durchmesser der Durchgangsöffnungen 52 etwas größer als der Außendurchmesser eines Schaftes der Gewindeschraube 48 bemessen ist. An den Durchgangsöffnungen 52 ist bezüglich einer Einschraubrichtung der Gewindeschraube 48 jeweils eine Eintrittsseite 54 und eine Austrittsseite 56 vorhanden. Die Gewindemutter 50 befindet sich also an der Austrittseite 56, während ein Schraubenkopf 58 an der Eintrittsseite 54 angeordnet ist.
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Hinsichtlich der vorzunehmenden Verschraubung kann, wie das in 1 gezeigt ist, erschwerend hinzukommen, dass beide Verbindungspartner, also die Stromschiene 38 und der externe Phasenleiter 32 bereits vor der Herstellung der gegenseitigen Verbindung räumlich an unterschiedlichen Bauteilen und voneinander unabhängig festgelegt sind und zur Verschraubung im Wesentlichen nicht manuell zugängig sind und nicht zueinander nachjustiert werden können. Im Ausführungsbeispiel sind die Stromschienen 38 an der Maschine 10 und die externen Phasenleiter 32 an einem weiteren Gehäuse 60 festgelegt. Infolge von Montage- und Fertigungstoleranzen können hierbei gegenseitige laterale Positionierabweichungen auftreten, so dass sich die Gewindeschraube 48 unter Umständen nicht einführen und verschrauben lässt. Weiter erschwerend sind die Verbindungspartner 32, 38 innerhalb eines Gehäuses, hier des Gehäuses 60 verlegt, wobei lediglich deren Anschlussbereiche 33, 44 durch eine vergleichsweise kleine Gehäuseöffnung 62 zum Eingriff eines Montagewerkzeugs zugänglich sind.
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Zur Ermöglichung einer leichten Verschraubung ist ein hier in der 1 mittels einer Strichlinie angedeuteter Halter 70 aus einem Kunststoffmaterial vorgesehen, welcher vorher an der Stromschiene 38 festgelegt wird und welcher die Gewindemutter 50 an der Austrittsseite 56 der Durchgangsöffnung 52 in einer vordefinierten lateralen Lage und verliersicher hält. Diese vordefinierte Lage entspricht einer zentrierten, das heißt koaxialen Ausrichtung der Durchgangsöffnung 52 der Stromschiene 38 und der Gewindemutter 50 bezüglich deren zusammenfallenden Mittelachsen.
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Mit den 2a-c ist eine Baueinheit 90 mit drei Anschlussanordnungen 30 und drei zugehörigen Haltern 70 gezeigt, welche hier als ein gemeinsames Halterungsteil 700 ausgebildet sind und welches gleichzeitig an den Anschlussbereichen 44 der Stromschienen 38 angeordnet wird bzw. ist. Zu diesem Zweck sind die Anschlussbereiche 44 der drei Stromschienen 38 zueinander gleich ausgerichtet. Die drei Stromschienen 38 sind mit den zugeordneten drei kreissegmentförmigen Phasenverbindungsleitern 36 jeweils einteilig ausgebildet und gemeinsam mit einem Kunststoff umspritzt, wobei dadurch ein gemeinsames Verbundteil 300 ausgebildet ist. Die abgewinkelten Anschlussbereiche 44 und weitere Anschlussbereiche 36a zur Verbindung mit der Wicklung 18 sind dabei vom Kunststoff freigestellt.
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An jedem der Halter 70 ist zur Aufnahme der Gewindemutter 50 ein Halteeinsatz 72 vorgesehen, welcher innerhalb eines Grundkörpers 74 und unter der Wirkung einer beim Einschrauben der Gewindemutter 50 auftretenden Zentrierkraft gemeinsam mit der Gewindemutter 50 in einer Verlagerungsebene aus einer Ausgangslage heraus lateral verlagerbar angeordnet ist. Die Verlagerungsebene ist senkrecht zu der Einschraubrichtung der Gewindeschraube 48 angeordnet. Die vordefinierte laterale Lage der Gewindemutter 50 wird also durch die Ausgangslage des Halteeinsatzes 72 bestimmt.
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Mit Blick auf die 3a-c, 4a, b und 5 weist der Halter 70 einen Aufnahmeraum 76 auf, wobei von einem ersten Bereich 76a des Aufnahmeraums 76 der Anschlussbereich 44 der Stromschiene 38 und von einem zweiten Bereich 76b des Aufnahmeraums 76 die Gewindemutter 50 aufgenommen ist. Dabei ist der Anschlussbereich 44 der Stromschiene 38 mittels einer Rastverbindung 78 an dem Aufnahmeraum 76 festgelegt. Wie weiter zu erkennen, ist eine elektrische Kontaktfläche 38a der Stromschiene 38 zur Verbindung mit dem Phasenleiter 32 durch eine Freistellung 80 am ersten Bereich 76a des Aufnahmeraums 76 zugänglich (2c, 4a).
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Die Gewindemutter 50 weist zur Abstützung eines bei der Verschraubung wirkenden Anzugsmoments der Gewindeschraube 48 einen scheibenförmigen Abstützabschnitt 50a mit einer von einer Kreisform abweichenden und hier etwa quadratisch ausgebildeten Außenwand zum Zusammenwirken mit einer am Aufnahmeraum 76 vorliegenden Kontur bzw. Wandfläche 762 auf (3a). Zwischen dem Abstützabschnitt 50a und der Wandfläche 762 des Aufnahmeraums 76 ist ein Spielzwischenraum 82 zur Feinpositionierung der Gewindemutter 50 ausgebildet, so dass eine Drehmomentabstützung erst nach Überwindung des Spielzwischenraums 82 erfolgt.
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Axial an den Abstützabschnitt 50a anschließend weist die Gewindemutter 50 einen zylinderförmig ausgeführten Halteabschnitt 50b auf, mit dem diese von dem zuvor erwähnten Halteeinsatz 72 aufgenommen ist. Der Halteabschnitt 50b ist an der Gewindemutter 50 bezüglich der Einschraubrichtung an der Austrittsseite der Gewindeschraube 48 vorgesehen.
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Der Halteeinsatz 72 ist in 4b als eine offene, elastische Klammer 73 ausgebildet, welche mittels eines stegförmigen elastischen Verschwenkarms 84 in dem Aufnahmeraum 76 gehalten wird. Die Gewindemutter 50 ist lateral in den Halteeinsatz 72 eingeschoben und wird bis auf einen ausgesparten Bereich bzw. einen ersten Freiraum 86 von diesem umschlossen ist.
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Wie weiter in 4b erkennbar, sind an der Klammer 73 vier nach innen gerichtete Haltevorsprünge 73a ausgebildet, welche sich in der vordefinierten Lage in Anlage an der Gewindemutter 50 befinden und diese spielfrei am Halteeinsatz 72 festlegen. An der Gewindemutter 50 ist zu dem ersten Freiraum 86 gegenüberliegend ein zweiter Freiraum 88 vorhanden, so dass sich die Gewindemutter 50 beim Verschrauben unter Überwindung der Haltekraft innerhalb des Halteeinsatzes 72 in einer ersten Richtung R1, insbesondere in einer durch die Freiräume 86, 88 aufgespannten Richtung R1 verlagern kann (4c).
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Der Verschwenkarm 84 ist innerhalb der Zeichenebene um einen Fußpunkt 84a verschwenkbar, so dass dadurch der Halteeinsatz 72 gemeinsam mit der Gewindemutter 50 in einer zweiten Richtung R2, hier etwa entlang einer Kreisbahn verlagerbar ist. Somit kann bei Notwendigkeit bei der Herstellung der Schraubverbindung unter dem Einfluss einer Zentrierkraft eine Verlagerung der Gewindemutter 50 in eine beliebige Richtung innerhalb der Verlagerungsebene dargestellt werden. Die genannten Richtungen R1, R2 sind dabei zumindest näherungsweise senkrecht zueinander angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- elektrische Maschine
- 12
- Gehäuse
- 14
- Stator
- 16
- Rotor
- 18
- Wicklung
- 19
- Spule
- 20
- Verschaltungseinrichtung
- 30
- Anschlussanordnung
- 32
- externe Phasenleiter
- 33
- Anschlussbereich
- 34
- Wechselrichter
- 36
- Phasenverbindungsleiter
- 38
- Stromschiene
- 38a
- Kontaktfläche
- 40
- Endabschnitt
- 42
- Endabschnitt
- 44
- Anschlussbereich
- 46
- Schraubverbindung
- 48
- Gewindeschraube
- 50
- Gewindemutter
- 50a
- Abstützabschnitt
- 50b
- Halteabschnitt
- 52
- Durchgangsöffnung
- 54
- Eintrittsseite
- 56
- Austrittsseite
- 58
- Schraubenkopf
- 60
- Gehäuse
- 62
- Gehäuseöffnung
- 70
- Halter
- 72
- Halteeinsatz
- 73
- Klammer
- 73a
- Haltevorsprung
- 74
- Grundkörper
- 76
- Aufnahmeraum
- 76a
- erster Bereich
- 76b
- zweiter Bereich
- 78
- Rastverbindung
- 80
- Freistellung
- 82
- Spielzwischenraum
- 84
- Verschwenkarm
- 84a
- Fußpunkt
- 86
- erster Freiraum
- 88
- zweiter Freiraum
- 90
- Baueinheit
- 300
- Verbundteil
- 700
- Halterungsteil
- 762
- Wandfläche
- A
- Achse
- R1
- erste Verlagerungsrichtung
- R2
- zweite Verlagerungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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