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Die Erfindung betrifft eine Stromschiene zur Befestigung von Hochspannungsleitungen einer elektrischen Maschine, die elektrisch leitende Aufnahmen zur Befestigung der Hochspannungsleitungen aufweist, wobei zwischen benachbarten Aufnahmen eine elektrisch isolierende Trennwand gebildet ist.
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In elektrisch angetriebenen Fahrzeugen werden zur elektrischen Verbindung eines Elektromotors mit einem Wechselrichter (Inverter) Hochspannungsleitungen verwendet. Bei einem drei Phasen aufweisenden Elektromotor sind dementsprechend drei Hochspannungsleitungen erforderlich, deren Anschlüsse voneinander isoliert sind. Die Hochspannungsleitungen werden an eine Stromschiene angeschlossen, die mit dem Wechselrichter verbunden ist. Die Stromschiene weist dazu für jede Hochspannungsleitung eine elektrisch leitende Aufnahme auf, an die eine Hochspannungsleitung geschraubt werden kann. In der Praxis können sich die Einbausituationen der einzelnen Elektromotoren unterscheiden. Beispielsweise kann ein der Vorderachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zugeordneter Elektromotor eine andere Verlegung der Hochspannungsleitungen erfordern als ein der Hinterachse eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zugeordneter Elektromotor. Dadurch ergibt sich das Problem, dass für jede Einbausituationen eine speziell daran angepassten Stromschiene benötigt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Stromschiene für eine elektrische Maschine anzugeben, die eine flexible Befestigung der Hochspannungsleitungen in Abhängigkeit der jeweiligen Einbausituation ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Stromschiene der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Aufnahmen so ausgebildet sind, dass die Hochspannungsleitungen entweder in einer ersten Position oder in einer zweiten, gegenüber der ersten Position um einen festgelegten Winkel verdrehten Position an den Aufnahmen befestigbar sind.
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Die Erfindung beruht auf der Idee, eine Stromschiene anzugeben, die für unterschiedliche Einbausituationen verwendet werden kann. Dazu weist die erfindungsgemäße Stromschiene Aufnahmen auf, die die Befestigung der Hochspannungsleitungen in unterschiedlichen Positionen ermöglichen. Auf diese Weise können die Hochspannungsleitungen in einer für die jeweilige Einbausituationen passenden Position an den Aufnahmen befestigt werden. Dementsprechend genügt eine einzige Stromschiene für unterschiedliche Einbausituationen, sodass die Teilevielfalt verringert werden kann.
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Um eine zuverlässige Befestigung der Hochspannungsleitungen zu gewährleisten, kann eine Aufnahme der Stromschiene ein Durchgangsloch oder ein Gewindeloch aufweisen, sodass ein Kabelschuh einer Hochspannungsleitung mit der Aufnahme verschraubt werden kann.
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Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass Abschnitte der elektrisch isolierenden Trennwand als Führungen für Kabelschuhe der Hochspannungsleitungen in der ersten Position oder in der zweiten Position einer Aufnahme ausgebildet sind. Eine korrekte Befestigung der Hochspannungsleitungen an den Aufnahmen wird durch die Führungen erleichtert. Die Führungen ermöglichen die exakte Positionierung der Hochspannungsleitungen in der ersten Position oder in der zweiten Position. Dazu sind die Führungen so geformt, dass sie zumindest abschnittsweise als Begrenzung für Kabelschuh der Hochspannungsleitungen dienen können. Ein Kabelschuh kann entweder nur in der ersten Position oder nur in der zweiten Position auf einer Aufnahme positioniert und befestigt werden. Eine falsche Anbringung wird dadurch automatisch ausgeschlossen.
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Gemäß einer Ausführung der erfindungsgemäßen Stromschiene kann die Trennwand so ausgebildet sein, dass dann, wenn ein Kabelschuh der Hochspannungsleitung in der ersten oder zweiten Position an der Aufnahme befestigt ist, wenigstens ein Freiraum zwischen einem Abschnitt der Trennwand und der Außenkontur des Kabelschuhs gebildet ist und derselbe Freiraum von einem Abschnitt des Kabelschuhs bedeckt ist, wenn sich der Kabelschuh der Hochspannungsleitung in der anderen Position befindet. Nach der Befestigung der Hochspannungsleitungen kann die richtige Position auch optisch leicht überprüft werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Stromschiene kann die Trennwand derart ausgebildet sein, dass in jeder der ersten und zweiten Position die Führungen erste und zweite Führungen umfassen, die durch eine gerade gedachte Linie verbunden sind und die vor und hinter einem Abschnitt der Trennwand angeordnet sind, wobei dieser Abschnitt der Trennwand eine dritte Führung ausbildet. Die Festlegung, welche Position die erste und welche Position die zweite ist, ist beliebig.
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Im Rahmen der Erfindung kann es auch vorgesehen sein, dass die erste, zweite und dritte Führung der ersten Position, sich entlang einer ersten Richtung erstreckt, die der ersten Position zugeordnet ist, wobei die erste, zweite und dritte Führung der zweiten Position sich entlang einer zweiten Richtung erstreckt, die der zweiten Position zugeordnet, wobei die Winkeldifferenz zwischen der ersten Richtung und der zweiten Richtung der Winkeldifferenz zwischen den Richtungen der Hochspannungsleitungen in der ersten und der zweiten Position entspricht. Dementsprechend können die Hochspannungsleitungen in zwei unterschiedlichen Positionen befestigt werden, die sich um einen Winkel voneinander unterscheiden. Zum Beispiel kann jeder Kabelschuh ein Loch aufweisen, durch das eine Schraube gesteckt werden kann, um den Kabelschuh der Hochspannungsleitung mit der Aufnahme der Stromschiene zu verschrauben.
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Bei der erfindungsgemäßen Stromschiene können die Aufnahmen so ausgebildet sind, dass sich der Winkel, den die erste Position mit einer Bezugslinie bildet, gegenüber dem Winkel, den die zweite Position mit einer Bezugslinie bildet, um 20° bis 60°, insbesondere um 30° bis 40°, unterscheidet. Die Winkeldifferenz zwischen der ersten Position und der zweiten Position ist jedoch nicht auf die genannten Werte beschränkt, sondern kann auch größer oder kleiner gewählt werden.
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Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass wenigstens eine Aufnahme wenigstens teilweise durch eine ersten Teil der Trennwand, der die erste und zweite Führung der ersten Position und die dritte Führung der zweiten Position umfasst, und durch einen zweiten Teil der Trennwand, der die erste und zweite Führung der zweiten Position und die dritte Führung der ersten Position umfasst, begrenzt ist, und wobei der erste Teil der Trennwand und der zweite Teil der Trennwand gegenüberliegen.
Dementsprechend kann die elektrisch isolierende Trennwand mehrere Führungen aufweisen, die entweder der ersten Position oder der zweiten Position zugeordnet sind und die Positionierung der Kabelschuhe erleichtern.
Bei der erfindungsgemäßen Stromschiene wird es bevorzugt, dass die Aufnahmen so ausgebildet sind, dass die Hochspannungsleitungen sowohl bei Befestigung in der ersten Position als auch bei Befestigung in der zweiten Position jeweils parallel zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise können die Hochspannungsleitungen kurz gehalten werden.
Bei der erfindungsgemäßen Stromschiene ist die elektrisch isolierende Trennwand so ausgebildet ist, dass der oder ein Freiraum zwischen zu den Führungen benachbarten Abschnitten der Trennwand und der Außenkontur des Kabelschuhs an einer linken oder rechten Seite des Kabelschuhs oder in Verlängerung des Kabelschuhs gebildet ist.
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Daneben betrifft die Erfindung einen Wechselrichter mit einer Wechselrichterschaltung und einer Stromschiene der beschriebenen Art. Ein Wechselrichter erzeugt eine Wechselspannung aus einer Gleichspannung. Ein in einem Kraftfahrzeug verbauter Elektromotor wird mit einer mehrphasigen Wechselspannung betrieben.
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Daneben betrifft die Erfindung eine elektrische Einrichtung mit einem Wechselrichter der beschriebenen Art und einer elektrischen Maschine, wobei Kabelschuhe der Hochspannungsleitungen der elektrischen Maschine über die Stromschiene mit dem Wechselrichter verbunden sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromschiene, bei der Hochspannungsleitungen in einer ersten Position befestigt sind;
- 2 die in 1 gezeigte Stromschiene, bei der Hochspannungsleitungen in einer zweiten Position befestigt sind;
- 3 ein vergrößertes Detail der mittleren Aufnahme der Stromschiene von 1;
- 4 ein vergrößertes Detail der mittleren Aufnahme der Stromschiene von 2; und
- 5 eine elektrische Einrichtung mit einem Motor, dessen Hochspannungsleitungen über eine erfindungsgemäße Stromschiene an einen Wechselrichter angeschlossen sind.
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1 zeigt eine Stromschiene 1, die zur Befestigung von Hochspannungsleitungen 2, 3, 4 dient. Jede Hochspannungsleitung 2, 3, 4 ist einer Phase eines Elektromotors zugeordnet. Die Stromschiene 1 umfasst mehrere elektrisch leitende Aufnahmen 5, 6, 7 zur Befestigung der Hochspannungsleitungen 2, 3, 4. In 1 und 2 befindet sich in den einzelnen Aufnahmen 5, 6, 7 jeweils ein Kabelschuh 8 einer Hochspannungsleitung. Zum Beispiel können sowohl der Kabelschuh 8 als auch die jeweilige Aufnahme ein Durchgangsloch aufweisen, sodass der Kabelschuh 8 mit einer Schraube 9 mit der jeweils darunterliegenden Aufnahme 5, 6, 7 verschraubt werden kann.
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In 1 erkennt man, dass die Stromschiene 1 eine elektrisch isolierende Trennwand 10 aufweist, die sich um die Aufnahmen 5, 6, 7 herum erstreckt. Die Trennwand 10 ist gegenüber den Aufnahmen 5, 6, 7 erhöht ausgebildet und begrenzt somit die einzelnen Aufnahmen. Die Trennwand 10 verläuft in einer Kurvenform um die Aufnahmen 5, 6, 7 herum und umgibt im montierten Zustand jeweils das freie Ende der Kabelschuhe 8. Insbesondere liegt mindestens ein Teil der Trennwand 10 zwischen benachbarten Aufnahmen 5, 6, 7. Die elektrisch isolierende Trennwand 10 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Die elektrisch leitenden Aufnahmen 5, 6, 7 bestehen zum Beispiel aus Kupfer.
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Abschnitte der elektrisch isolierenden Trennwand 10 dienen als Führungen für die Kabelschuhe 8 der Hochspannungsleitungen 2, 3, 4, die entweder alle in einer ersten Position oder alle in einer zweiten Position der jeweiligen Aufnahme befestigt werden können.
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Die Führungen ermöglichen somit die Befestigung der Hochspannungsleitungen 2, 3, 4 in zwei unterschiedlichen Positionen. Die in 1 gezeigte Position der Hochspannungsleitungen wird nachfolgend als erste Position bezeichnet, die in 2 gezeigte Position der Hochspannungsleitungen wird als zweite Position bezeichnet.
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Es wird nun auf die 3 und 4 Bezug genommen, die jeweils ein vergrößertes Detail der mittleren Aufnahme 6 der in 1 und 2 gezeigten Stromschiene 1 zeigen, wobei 3 die Hochspannungsleitung 3 in der ersten Position und 4 die Hochspannungsleitung 3 in der zweiten Position zeigt.
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In 3 erkennt man, dass die linke Seite des Kabelschuhs 8 Abschnitte der Trennwand 10 an zwei Stellen berührt. Diese Stellen wirken als erste und zweite Führungen 11, 12 beim Positionieren des Kabelschuhs 8 in der ersten Position und legen dessen Befestigungsposition fest. Zusätzlich berührt die rechte Seite des Kabelschuhs 8 einen Abschnitt der Trennwand 10, diese Stelle wirkt als dritte Führung 13 für den Kabelschuh 8 in der ersten Position. Die beiden ersten und zweiten Führungen 11, 12 an der linken Seite des Kabelschuhs 8 lassen sich durch eine gedachte Linie verbinden, die parallel zu der Führung 13 an der rechten Seite des Kabelschuhs 8 verläuft.
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In 3 ist ebenfalls erkennbar, dass die erste Führung 11 und zweite Führung 12 vor und hinter einem Abschnitt der Trennwand 10 angeordnet sind. Dieser Abschnitt der Trennwand 10 begrenzt zusammen mit der linken Kante des Kabelschuhs 8 in der ersten Position einen ersten Freiraum 14, der näherungsweise dreieckig ausgebildet ist. Ein zweiter Freiraum 15, der ebenfalls näherungsweise dreieckig ausgebildet ist, befindet sich in Verlängerung des freien Endes des Kabelschuhs 8, wenn der Kabelschuh 8 in der ersten Position ist.
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Wie bereits erwähnt, zeigt 4 die Hochspannungsleitung 3 in der zweiten Position. Der vorher sichtbare erste Freiraum 14 der ersten Position wird nun von der linken Ecke des Kabelschuhs 8 verdeckt. Der vorher sichtbare zweite Freiraum 15 der ersten Position wird von der rechten Ecke des Kabelschuhs 8 verdeckt. Es ist auch erkennbar, dass die rechte Seite des Kabelschuhs 8 an einer ersten Führung 16 und einer zweiten Führung 17 der zweite Position anliegt, die sich entlang einer gedachten Linie erstrecken. Mit seiner linken vorderen Kante liegt der Kabelschuh 8 an einer dritten Führung 19 der zweiten Position an. Die erste Führung 16 und die zweite Führung 17 der zweiten Position sind vor und hinter einem Abschnitt der Trennwand 10 angeordnet. Dieser Abschnitt der Trennwand 10 begrenzt zusammen mit der rechten Kante des Kabelschuhs 8 in der zweiten Position einen ersten Freiraum 18 der zweiten Position, der näherungsweise dreieckig ausgebildet ist. In Verlängerung des freien Endes des Kabelschuhs 8 befindet sich ein zweiter Freiraum 20 der zweiten Position, der näherungsweise dreieckig ausgebildet ist.
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In der ersten Position ist es somit erkennbar, dass die ersten und zweiten Freiräume 14, 15 der ersten Position zwischen der Trennwand 10 und der Außenkontur des Kabelschuhs 8 gebildet sind. Diese ersten und zweiten Freiräume 14, 15 der ersten Position sind dann in der zweiten Position von einem Abschnitt des Kabelschuhs 8 verdeckt. In der zweiten Position ist es auch erkennbar, dass die ersten und zweiten Freiräume 18, 20 der zweiten Position zwischen der Trennwand 10 und der Außenkontur des Kabelschuhs 8 gebildet sind. Diese ersten und zweiten Freiräume 18, 20 der zweiten Position sind dann in der ersten Position von einem Abschnitt des Kabelschuhs 8 bedeckt.
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Zusätzlich bildet der Abschnitt der Trennwand 10, der den ersten Freiraum 14 der ersten Position begrenzt, die dritte Führung 19 der zweiten Position. Und der Abschnitt der Trennwand 10, der den ersten Freiraum 18 der zweiten Position begrenzt, bildet die dritte Führung 13 der ersten Position.
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Die Führungen 11, 12, 13 bzw. 16, 17, 19 berühren den Kabelschuh 8, wenn dieser in der in 3 gezeigten ersten Position bzw. in der in 4 gezeigten zweiten Position auf der Aufnahme 6 positioniert wird. Da die Führungen gegenüber der Aufnahme 6 erhöht sind, kann der Kabelschuh 8 entlang der Führungen positioniert und entweder in der ersten Position oder in der zweiten Position abgesetzt werden.
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In 1 ist dargestellt, dass die Hochspannungsleitung 3 in der ersten Position mit einer Bezugslinie 21 einen Winkel von 15° bildet.. In 2 sieht man, dass die Hochspannungsleitung in der zweiten Position mit der Bezugslinie 21 einen Winkel von 50° bildet. Somit beträgt die Winkeldifferenz zwischen der ersten Position und der zweiten Position in diesem Ausführungsbeispiel 35°. Es sind jedoch auch andere Ausführungen denkbar, bei denen die Winkeldifferenz zwischen der ersten Position und der zweiten Position 20° bis 60° betragen kann. Die ersten, zweiten und dritten Führungen 11, 12, 13 der ersten Position erstrecken sich entlang der ersten Richtung, die der ersten Position zugeordnet ist. Zusätzlich erstrecken sich die ersten, zweiten und dritten Führungen 16, 17, 19 der zweiten Position entlang der zweiten Richtung, die der zweiten Position zugeordnet ist.
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Die Aufnahme 6 ist wenigstens teilweise begrenzt einerseits durch einen ersten Teil T1 der Trennwand 10, der die ersten und zweiten Führungen 11, 12 der ersten Position und die dritte Führung 19 der zweiten Position umfasst. Anderseits ist die Aufnahme 6 wenigstens teilweise begrenzt durch einen zweiten Teil T2 der Trennwand 10, der die ersten und zweiten Führungen 16, 17 der zweiten Position und die dritte Führung 13 der ersten Position umfasst. Diese ersten und zweiten Teile der Trennwand 10 liegen gegenüber, jeder an einer Seite der Aufnahme 6. Anhand der 1 und 2 ist ersichtlich, dass im montierten Zustand sämtliche Hochspannungsleitungen 2, 3, 4 sowohl in der ersten Position als auch in der zweiten Position parallel zueinander angeordnet sind.
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5 zeigt eine elektrische Einrichtung 22, mit einer als Elektromotor 23 ausgebildeten elektrischen Maschine. Die in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Stromschiene 1 bildet zusammen mit einer Wechselrichterschaltung einen Wechselrichter (Inverter) 24.
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An der Stromschiene 1 des Wechselrichters 24 sind die Hochspannungsleitungen 2, 3, 4 angeschlossen, deren anderes Ende mit der elektrischen Maschine verbunden ist. Die elektrische Maschine und der Wechselrichter 24 bilden die elektrische Einrichtung 22, die in einem elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeug einsetzbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stromschiene
- 2, 3, 4
- Hochspannungsleitung
- 5, 6, 7
- Aufnahme
- 8
- Kabelschuh
- 9
- Schraube
- 10
- Trennwand
- 11
- Führung
- 12
- Führung
- 13
- Führung
- 14
- Freiraum
- 15
- Freiraum
- 16
- Führung
- 17
- Führung
- 18
- Freiraum
- 19
- Führung
- 20
- Freiraum
- 21
- Bezugslinie
- 22
- elektrische Einrichtung
- 23
- Elektromotor
- 24
- Wechselrichter
- 25
- erster Abschnitt
- 26
- zweiter Abschnitt
