DE102021125351A1

DE102021125351A1 - Power connection device for an electric machine of a motor vehicle and electric machine for a motor vehicle

Info

Publication number: DE102021125351A1
Application number: DE102021125351.9A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Stoeger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungsanschlussvorrichtung (24) für eine elektrische Maschine (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem stirnseitig an einem Stator (12) der elektrischen Maschine (10) befestigbaren Leistungsanschluss, über welchen elektrische Anschlüsse eines Statorwicklungssystems der elektrischen Maschine (10) mit Stromschienen der elektrischen Maschine (10) verbunden werden können, und mit wenigstens einem Abstützelement (28), über welches der Leistungsanschluss an einem Gehäuse der elektrischen Maschine (10) abgestützt werden kann.The invention relates to a power connection device (24) for an electrical machine (10) of a motor vehicle, with a power connection which can be fastened to the front of a stator (12) of the electrical machine (10) and via which electrical connections of a stator winding system of the electrical machine (10) with busbars can be connected to the electrical machine (10), and having at least one support element (28) via which the power connection can be supported on a housing of the electrical machine (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsanschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs sowie eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a power connection device for an electric machine in a motor vehicle and an electric machine for a motor vehicle.

Aus der DE 10 2014 201 702 A1 ist eine nasslaufende elektrische Maschine mit einem Stator und einem Rotor bekannt. Der Stator und/oder der Rotor weisen Wicklungen mit Kontaktdrähten auf. Weiterhin weist die nasslaufende elektrische Maschine einen Schaltring zur Stromversorgung der Wicklungen auf, wobei der Schaltring mehrere Kontakte zur Kontaktierung von Wicklungen aufweist. Die Kontakte und Kontaktdrähte sind gefügt, wobei die Fügestellen lokal mit einem Beschichtungsmaterial, das für das Medium der nasslaufenden elektrischen Maschine undurchlässig ist, beschichtet sind. Ist eine Leistungsanschlussvorrichtung, um welche es sich bei einem Schaltring handelt, lediglich gegen einen Statorkopf eines Stators der elektrischen Maschine abgestützt, dann kann es bei einer auf die Leistungsanschlussvorrichtung wirkenden Montagelast zu einem Verbiegen, schlimmstenfalls zu einer Beschädigung, des Statorwickelkopfes kommen.From the DE 10 2014 201 702 A1 a wet-running electric machine with a stator and a rotor is known. The stator and/or the rotor have windings with contact wires. Furthermore, the wet-running electrical machine has a switching ring for powering the windings, the switching ring having a plurality of contacts for contacting the windings. The contacts and contact wires are joined, with the joints being locally coated with a coating material that is impermeable to the medium of the wet-running electrical machine. If a power connection device, which is a switching ring, is only supported against a stator head of a stator of the electrical machine, an assembly load acting on the power connection device can cause the stator winding head to bend or, in the worst case, to be damaged.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, welche es ermöglicht, dass ein über eine Leistungsanschlussvorrichtung kontaktierter Wickelkopf einer elektrischen Maschine besonders wenigen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist.It is therefore the object of the present invention to provide a solution which makes it possible for a winding overhang of an electrical machine, which is contacted via a power connection device, to be subjected to particularly few mechanical loads.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren offenbart.This object is achieved according to the invention by the subject matter of the independent patent claim. Further possible configurations of the invention are disclosed in the dependent claims, the description and the figures.

Die Erfindung betrifft eine Leistungsanschlussvorrichtung für eine elektrische Maschine eines Kraftfahrzeugs. Diese Leistungsanschlussvorrichtung umfasst einen stirnseitig an einem Stator der elektrischen Maschine befestigbaren Leistungsanschluss. Über diesen Leistungsanschluss können elektrische Anschlüsse eines Statorwicklungssystems der elektrischen Maschine mit Stromschienen der elektrischen Maschine verbunden werden. Dieser Leistungsanschluss kann insbesondere einen Schaltring umfassen, welcher dazu eingerichtet ist, einen Wickelkopf des Stators elektrisch zu kontaktieren. Über den Leistungsanschluss kann eine Wicklung des Stators mit Stromquellenkabeln beziehungsweise Phasenanschlüssen verbunden werden, wobei die Phasenanschlüsse wiederum eine elektrische Verbindung zu einer externen Energieeinheit bereitstellen können. Die Leistungsanschlussvorrichtung umfasst des Weiteren wenigstens ein Abstützelement, über welches der Leistungsanschluss an einem Gehäuse der elektrischen Maschine abgestützt werden kann. Durch das Abstützen des Leistungsanschlusses über das Abstützelement an dem Gehäuse der elektrischen Maschine kann eine auf die Leistungsanschlussvorrichtung beziehungsweise den Leistungsanschluss wirkende Montagelast zumindest im Wesentlichen unter Umgehung des Wickelkopfes auf das Gehäuse der elektrischen Maschine abgeleitet werden. Hierdurch kann eine übermäßige mechanische Beanspruchung des Wickelkopfes des Stators zumindest im Wesentlichen vermieden werden. Der Wickelkopf des Stators sowie insbesondere die gesamte Wicklung des Stators kann hierdurch besonders gut vor Beschädigungen geschützt werden.The invention relates to a power connection device for an electric machine of a motor vehicle. This power connection device comprises a power connection that can be fastened to a stator of the electrical machine at the end face. Electrical connections of a stator winding system of the electrical machine can be connected to busbars of the electrical machine via this power connection. This power connection can in particular comprise a switching ring which is set up to make electrical contact with an overhang of the stator. A winding of the stator can be connected to power source cables or phase connections via the power connection, with the phase connections in turn being able to provide an electrical connection to an external energy unit. The power connection device also includes at least one support element, via which the power connection can be supported on a housing of the electrical machine. By supporting the power connection via the support element on the housing of the electric machine, an assembly load acting on the power connection device or the power connection can be dissipated at least essentially by bypassing the end winding on the housing of the electric machine. As a result, an excessive mechanical stress on the end winding of the stator can be at least essentially avoided. The end winding of the stator and in particular the entire winding of the stator can be particularly well protected from damage in this way.

Für das Abstützen des Leistungsanschlusses über das Abstützelement an dem Gehäuse der elektrischen Maschine kann das wenigstens eine Abstützelement einenends dazu eingerichtet sein, mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine kontaktiert zu werden, insbesondere in Kontakt mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine stehen, und anderenends mit dem Leistungsanschluss verbunden sein. Das wenigstens eine Abstützelement kann insbesondere dazu eingerichtet sein, bei einer mechanischen Belastung des Leistungsanschlusses, beispielsweise in Form von einer Montagelast, unmittelbar mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine kontaktiert zu werden, um die auf den Leistungsanschluss wirkende Kraft, insbesondere die Montagelast, auf das Gehäuse abzuleiten.To support the power connection via the support element on the housing of the electrical machine, the at least one support element can be set up at one end to be in contact with the housing of the electrical machine, in particular to be in contact with the housing of the electrical machine, and at the other end with the power connection to be connected. The at least one support element can be set up in particular to be in direct contact with the housing of the electrical machine when the power connection is subject to mechanical stress, for example in the form of an assembly load, in order to reduce the force acting on the power connection, in particular the assembly load, to the housing derive.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Abstützelement ein Federelement umfasst. Über das Federelement kann eine auf den Leistungsanschluss wirkende Kraft abgefedert werden, bevor diese an das Gehäuse des Stators abgeleitet wird. Das Federelement des wenigstens einen Abstützelements kann somit als Puffer wirken. Weiterhin ermöglicht das Federelement des wenigstens einen Abstützelements, dass eine Gefahr einer Verformung des Leistungsanschlusses beziehungsweise des Gehäuses besonders geringgehalten werden kann. Weiterhin ermöglicht das Federelement des wenigstens einen Abstützelements, dass das Abstützelement besonders sicher in Anlage mit dem Gehäuse der elektrischen Maschine gebracht werden kann. Hierbei kann das Federelement ein Zentrieren des Leistungsanschlusses relativ zu dem Gehäuse der elektrischen Maschine bewirken. Hierdurch kann ein besonders zuverlässiges Ableiten von auf den Leistungsanschluss wirkenden mechanischen Lasten über das Gehäuse der elektrischen Maschine erfolgen.In an advantageous embodiment of the invention, it can be provided that the at least one support element comprises a spring element. A force acting on the power connection can be cushioned via the spring element before it is diverted to the housing of the stator. The spring element of the at least one support element can thus act as a buffer. Furthermore, the spring element of the at least one support element makes it possible to keep the risk of deformation of the power connection or of the housing particularly low. Furthermore, the spring element of the at least one support element makes it possible for the support element to be brought into contact with the housing of the electrical machine in a particularly reliable manner. In this case, the spring element can cause the power connection to be centered relative to the housing of the electrical machine. As a result, mechanical loads acting on the power connection can be dissipated in a particularly reliable manner via the housing of the electrical machine.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Abstützelement dazu eingerichtet ist, den Leistungsanschluss gegen ein Lagerschild und/oder eine Statorhülse der elektrischen Maschine abzustützen. Die Statorhülse ist insbesondere dazu eingerichtet, ein Blechpaket des Stators zumindest in einem Längenabschnitt, insbesondere über dessen gesamte Länge, umfangsseitig und somit radial nach außen zu umschließen. Mittels der Statorhülse kann somit das Blechpakte des Stators umhüllt werden. Das Lagerschild ist dazu eingerichtet, das Blechpaket des Stators in axialer Richtung nach außen zu überdecken. Das bedeutet, dass das Lagerschild und die Statorhülse gemeinsam ein Gehäuse für den Stator bilden können. Über das Abstützen des wenigstens einen Abstützelements gegen das Gehäuse der elektrischen Maschine, insbesondere gegen das Lagerschild und/oder die Statorhülse, wird eine mechanische Entkopplung des Wickelkopfes von dem Leistungsanschluss ermöglicht.In another possible embodiment of the invention, it is provided that the little at least one support element is set up to support the power connection against an end shield and/or a stator sleeve of the electrical machine. The stator sleeve is designed in particular to enclose a laminated core of the stator at least in a longitudinal section, in particular over its entire length, on the peripheral side and thus radially outwards. The laminated core of the stator can thus be encased by means of the stator sleeve. The end shield is designed to cover the laminated core of the stator in the axial direction to the outside. This means that the end shield and the stator sleeve can together form a housing for the stator. By supporting the at least one support element against the housing of the electric machine, in particular against the end shield and/or the stator sleeve, a mechanical decoupling of the end winding from the power connection is made possible.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Abstützelement wenigstens eine Klaue aufweist, welche dazu eingerichtet ist, einen äußeren Rand der Statorhülse zu umgreifen. Durch ein äußeres Umgreifen der Statorhülse mittels der Klaue kann über das wenigstens eine Abstützelement der Leistungsanschluss radial relativ zu dem Wickelkopf zentriert und in seiner Position relativ zu dem Wickelkopf radial fixiert werden. Ein seitliches Verschieben des Leistungsanschlusses relativ zu dem Wickelkopf kann somit zumindest im Wesentlichen vermieden werden, wodurch ein Übertragen von Scherkräften über den Leistungsanschluss an den Statorwickelkopf besonders geringgehalten werden kann.In a further embodiment of the invention, it is provided that the at least one support element has at least one claw, which is designed to grip around an outer edge of the stator sleeve. By externally encompassing the stator sleeve by means of the claw, the power connection can be centered radially relative to the winding overhang and radially fixed in its position relative to the winding overhang via the at least one support element. Lateral displacement of the power connection relative to the winding overhang can thus be at least essentially avoided, as a result of which the transmission of shearing forces via the power connection to the stator winding overhang can be kept particularly low.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Abstützelement eine Befestigungseinrichtung aufweist, über welche ein Kühlkanal an dem Abstützelement gehalten werden kann. Der Kühlkanal kann über die Befestigungseinrichtung an dem Abstützelement beziehungsweise relativ zu dem Abstützelement fixiert werden. Hierdurch kann über das Abstützelement der Kühlkanal relativ zu dem Wickelkopf des Stators positioniert werden, wodurch eine Kollision des Kühlkanals mit dem Wickelkopf und infolgedessen eine Beschädigung des Wickelkopfes zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann. Beispielsweise kann die Befestigungseinrichtung eine Rohrschelle umfassen, die dazu eingerichtet ist, den Kühlkanal zumindest bereichsweise zu umgreifen, wodurch mittels der Befestigungseinrichtung der Kühlkanal gehalten werden kann.In a further embodiment of the invention, it can be provided that the at least one support element has a fastening device, via which a cooling channel can be held on the support element. The cooling channel can be fixed to the support element or relative to the support element via the fastening device. This allows the cooling channel to be positioned relative to the winding overhang of the stator via the support element, as a result of which a collision of the cooling channel with the winding overhang and consequently damage to the winding overhang can be at least essentially avoided. For example, the fastening device can comprise a pipe clamp which is designed to encompass the cooling duct at least in regions, as a result of which the cooling duct can be held in place by means of the fastening device.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Abstützelement an einem aus Kunststoff bereitgestellten Grundkörper des Leistungsanschlusses befestigt ist, insbesondere in den Grundkörper miteingespritzt ist. Dieser Grundkörper des Leistungsanschlusses ist insbesondere dazu eingerichtet, jeweilige zum Führen von Strom ausgelegte Leitungen zueinander zu positionieren, zu fixieren und zu isolieren. Mittels des Grundkörpers können somit die Leitungen in ihrer Position relativ zueinander gehalten werden und gleichzeitig bei einem Verbinden des Leistungsanschlusses mit dem Wickelkopf gemeinsam zu jeweiligen Kontaktstellen des Wickelkopfes ausgerichtet werden. Durch das Bereitstellen des Grundkörpers aus dem Kunststoff können die Leitungen des Leistungsanschlusses besonders einfach und sicher relativ zueinander elektrisch isoliert werden. Weiterhin ermöglicht das Bereitstellen des Grundkörpers aus dem Kunststoff, dass das Abstützelement besonders einfach über das Einspritzen mit dem Leistungsanschluss verbunden werden kann, wobei das wenigstens eine Abstützelement über das Einspritzen besonders sicher an dem Leistungsanschluss gehalten werden kann. Alternativ zu dem Einspritzen kann das wenigstens eine Abstützelement beispielsweise in den Grundkörper des Leistungsanschlusses eingeschraubt werden.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the at least one support element is fastened to a base body of the power connection provided made of plastic, in particular is co-injected into the base body. This main body of the power connection is set up, in particular, to position, fix and insulate lines designed for conducting current in relation to one another. The lines can thus be held in their position relative to one another by means of the base body and at the same time can be aligned jointly with the respective contact points of the winding overhang when the power connection is connected to the winding overhang. By providing the base body from the plastic, the lines of the power connection can be electrically insulated relative to one another in a particularly simple and reliable manner. Furthermore, the provision of the base body made of plastic allows the support element to be connected to the power connection particularly easily via injection, with the at least one support element being able to be held particularly securely on the power connection via injection. As an alternative to injection, the at least one support element can be screwed into the base body of the power connection, for example.

In diesem Zusammenhang kann es in einer möglichen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Abstützelement über den Grundkörper von den Leitungen des Leistungsanschlusses elektrisch isoliert ist. Insbesondere kann das wenigstens eine Abstützelement über den Kunststoff des Grundkörpers zu den Leitungen des Leistungsanschlusses elektrisch isoliert sein. Ein zusätzliches Versehen des wenigstens einen Abstützelements und/oder der Leitungen des Leistungsanschlusses mit Isolierungen kann somit entfallen. Eine Gefahr einer ungewünschten Stromleitung über das Abstützelement kann somit besonders geringgehalten werden.In this context, one possible development of the invention can provide for the at least one support element to be electrically insulated from the lines of the power connection via the base body. In particular, the at least one support element can be electrically insulated from the lines of the power connection via the plastic of the base body. An additional provision of the at least one support element and/or the lines of the power connection with insulation can thus be omitted. A risk of undesired conduction of electricity via the support element can thus be kept particularly low.

In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Leistungsanschluss als umlaufender Schaltring ausgebildet ist. Das bedeutet, dass der Leistungsanschluss zumindest im Wesentlichen ringförmig ausgestaltet ist, wobei ein Mittelpunkt des Schaltrings mit einer Mittelachse des Stators zusammenfallen kann. Durch die Ausgestaltung des Leistungsanschlusses als umlaufender Schaltring kann der Leistungsanschluss besonders einfach und präzise relativ zu dem Wickelkopf des Stators positioniert werden. Alternativ zur Ausgestaltung des Leistungsanschlusses als umlaufender Schaltring kann der Leistungsanschluss in Form eines Ringsegments, beispielsweise in Form eines Halbrings bereitgestellt werden. Hierdurch kann der Leistungsanschluss mit einem besonders geringen Gewicht bereitgestellt werden.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the power connection is designed as a peripheral switching ring. This means that the power connection is designed at least essentially in the shape of a ring, with a center point of the switching ring being able to coincide with a central axis of the stator. Due to the design of the power connection as a peripheral switching ring, the power connection can be positioned particularly easily and precisely relative to the end winding of the stator. As an alternative to configuring the power connection as an encircling switching ring, the power connection can be provided in the form of a ring segment, for example in the form of a half ring. As a result, the power connection can be provided with a particularly low weight.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrische Maschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse und mit einem Statorblechpaket, in welchem eine Wicklung aus mehreren Leitern angeordnet ist, welche stirnseitig in einen Wickelkopf mündet. Die elektrische Maschine umfasst des Weiteren eine Leistungsanschlussvorrichtung wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Leistungsanschlussvorrichtung beschrieben worden ist. Diese Leistungsanschlussvorrichtung kontaktiert für den elektrischen Anschluss des Stators den Wickelkopf elektrisch. Über das wenigstens eine Abstützelement der Leistungsanschlussvorrichtung ist die Leistungsanschlussvorrichtung gegen das Gehäuse abgestützt, wodurch eine auf die Leistungsanschlussvorrichtung wirkende Montagelast zumindest im Wesentlichen unter Umgehung des Wickelkopfes auf das Gehäuse abgeleitet werden kann. Über das wenigstens eine Abstützelement kann somit der Wickelkopf besonders gut vor Beschädigungen, beispielsweise aufgrund von einer auf den Leistungsanschluss wirkenden Kraft, geschützt werden.The invention also relates to an electrical machine for a motor vehicle, having a housing and having a laminated core of stator, in which a winding made of a plurality of conductors is arranged, which ends in a winding overhang at the end. The electrical machine also includes a power connection device as has already been described in connection with the power connection device according to the invention. This power connection device makes electrical contact with the end winding for the electrical connection of the stator. The power connection device is supported against the housing via the at least one support element of the power connection device, as a result of which an assembly load acting on the power connection device can be diverted to the housing at least essentially bypassing the end winding. The end winding can thus be protected particularly well against damage, for example due to a force acting on the power connection, via the at least one support element.

In einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die elektrische Maschine mehrere Abstützelemente umfasst, die insbesondere gleichmäßig um eine Mittelachse des Wickelkopfes verteilt angeordnet sind. Durch das gleichmäßige Verteilen der mehreren Abstützelemente um die Mittelachse des Wickelkopfes kann der Leistungsanschluss besonders einfach und sicher relativ zu dem Wickelkopf zentriert werden. Weiterhin wird durch das gleichmäßige Verteilen der mehreren Abstützelemente um die Mittelachse des Wickelkopfes ermöglicht, dass eine auf die Leistungsanschlussvorrichtung wirkende Kraft besonders gleichmäßig auf das Gehäuse der elektrischen Maschine abgeleitet wird, insbesondere auf eine Statorhülse des Stators. Hierdurch kann eine Gefahr eines Verkippens der Leistungsanschlussvorrichtung beim Wirken der Kraft auf die Leistungsanschlussvorrichtung besonders geringgehalten werden. Hierbei können die Abstützelemente besonders einfach gleichmäßig um die Mittelachse des Wickelkopfes verteilt angeordnet werden, wenn der Leistungsanschluss als umlaufender Schaltring ausgebildet ist.In a further possible embodiment of the invention, it is provided that the electrical machine comprises a plurality of support elements which are arranged, in particular, distributed uniformly around a central axis of the end winding. The power connection can be centered relative to the winding overhang in a particularly simple and reliable manner due to the even distribution of the plurality of support elements around the central axis of the winding overhang. Furthermore, the even distribution of the multiple support elements around the central axis of the end winding makes it possible for a force acting on the power connection device to be dissipated particularly evenly onto the housing of the electrical machine, in particular onto a stator sleeve of the stator. As a result, the risk of the power connection device tipping over when the force acts on the power connection device can be kept particularly low. In this case, the support elements can be distributed evenly around the central axis of the winding overhang in a particularly simple manner if the power connection is designed as a peripheral switching ring.

Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Leistungsanschlussvorrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der elektrischen Maschine anzusehen und umgekehrt.Advantages and advantageous developments of the power connection device are to be regarded as advantages and advantageous developments of the electrical machine and vice versa.

Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren allein gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further features of the invention can result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description and the features and feature combinations shown below in the description of the figures and/or in the figures alone can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the invention to leave.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts einer elektrischen Maschine mit einem Stator, welcher eine Wicklung aufweist, wobei die Wicklung stirnseitig in einen Wickelkopf mündet, wobei der Wickelkopf bereichsweise gemeinsam mit einem Schaltring, über welchen der Wickelkopf elektrisch kontaktiert ist, in einer Vergussmasse vergossen ist, wobei 1 den Stand der Technik darstellt; und
2 eine schematische Schnittansicht eines Ausschnitts einer elektrischen Maschine mit einer stirnseitig des Stators der elektrischen Maschine angeordneten Leistungsanschlussvorrichtung, welche einen Leistungsanschluss sowie wenigstens ein Abstützelement umfasst, über welchen der Leistungsanschluss gegen ein Gehäuse der elektrischen Maschine abgestützt ist.

The drawing shows in:

1 a schematic sectional view of a section of an electrical machine with a stator, which has a winding, the winding terminating at the front end in a winding overhang, the winding overhang being partially cast in a casting compound together with a switching ring via which the winding overhang is electrically contacted, wherein 1 represents the state of the art; and
2 a schematic sectional view of a detail of an electrical machine with a front side of the stator of the electrical machine arranged power connection device, which includes a power connection and at least one support element, via which the power connection is supported against a housing of the electrical machine.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols.

In 1 ist eine elektrische Maschine 10 des Stands der Technik ausschnittsweise geschnitten dargestellt. Diese elektrische Maschine 10 umfasst einen in 1 nicht dargestellten Rotor sowie einen Stator 12 relativ zu welchem der Rotor rotiert werden kann. Die elektrische Maschine 10 ist dazu eingerichtet, mittels elektrischer Energie ein Kraftfahrzeug anzutreiben. Der Stator 12 umfasst eine Wicklung, welche stirnseitig des Stators 12 in einen Wickelkopf 14 mündet. Dieser Wickelkopf 14 ist mit einem Schaltring 16 elektrisch kontaktiert. Bei diesem Schaltring 16 handelt es sich um einen Leistungsanschluss, welcher mit dem Wickelkopf 14 elektrisch kontaktiert ist. Der Schaltring 16 und der Wickelkopf 14 sind gemeinsam in einer Vergussmasse 18 vergossen. Außenumfangsseitig und somit radial nach außen sind sowohl die Vergussmasse 18 als auch der Schaltring 16 durch ein B-Lagerschild 20 umschlossen.In 1 an electrical machine 10 of the prior art is shown in a cutaway view. This electric machine 10 includes an in 1 not shown rotor and a stator 12 relative to which the rotor can be rotated. The electrical machine 10 is set up to drive a motor vehicle using electrical energy. The stator 12 includes a winding which opens into a winding overhang 14 on the end face of the stator 12 . This end winding 14 is electrically contacted with a switching ring 16 . This switching ring 16 is a power connection which makes electrical contact with the end winding 14 . The switching ring 16 and the end winding 14 are cast together in a casting compound 18 . Both the casting compound 18 and the switching ring 16 are surrounded by a B end shield 20 on the outer circumference and thus radially outward.

Der Stator 12 weist ein in 1 nicht gezeigtes Blechpaket auf, welches von einer Statorhülse 22 außenumfangsseitig und somit radial nach außen umschlossen ist. Wird nun eine elektrische Maschine 10 geplant, bei welcher der Verguss entfallen soll, kann die Problematik auftreten, dass durch den Entfall des Vergusses bei dem Schaltring 16 des Stators 12 der elektrischen Maschine 10 eine mechanisch stabile Verbindung zwischen dem Schaltring 16 und dem Wickelkopf 14 entfallen kann, wobei die mechanisch stabile Verbindung dazu vorgesehen ist, Montage- und Betriebslasten abzustützen. Durch den Verguss kann der Wickelkopf 14 des Stators 12 thermisch gegen Öl in der elektrischen Maschine 10 abgeschirmt werden, wobei das Öl einer Kühlung der elektrischen Maschine 10 dient. Hierbei kann ein Gewicht des Vergusses nicht unerheblich sein. Entfällt der Verguss, dann entfällt die mechanische Abstützung des Schaltrings 16 gegen den Wickelkopf 14. Der Schaltring 16 wird insbesondere lediglich über zwölf dünne Drähte an dem Wickelkopf 14 gehalten.The stator 12 has an in 1 laminated core, not shown, which is surrounded by a stator sleeve 22 on the outer circumference and thus radially outward. If an electrical machine 10 is now planned in which the encapsulation is to be omitted, the problem can arise that, as a result of the omission of the encapsulation in the switching ring 16 of the stator 12 of the electrical machine 10, a mechanically stable connection between the switching ring 16 and the end winding 14 is lost can, where the mecha nically stable connection is intended to support assembly and service loads. As a result of the encapsulation, the end winding 14 of the stator 12 can be thermally shielded from oil in the electrical machine 10 , the oil serving to cool the electrical machine 10 . In this case, the weight of the encapsulation can not be insignificant. If there is no encapsulation, then the switching ring 16 is not mechanically supported against the end winding 14. The switching ring 16 is in particular held on the end winding 14 only by twelve thin wires.

Um eine Leistungsanschlussvorrichtung 24, welche vorliegend als Leistungsanschluss den Schaltring 16 umfasst, welcher insbesondere umlaufend ausgebildet ist, besonders gut mechanisch abstützen zu können, insbesondere bei einer Montagelast 26, ist es vorgesehen, dass die Leistungsanschlussvorrichtung 24 zusätzlich zu dem Leistungsanschluss und somit zusätzlich zu dem Schaltring 16 wenigstens ein Abstützelement 28 aufweist. Insbesondere kann die Leistungsanschlussvorrichtung 24 mehrere Abstützelemente 28 aufweisen. Bei einer Ausgestaltung des Schaltrings 16 als umlaufender Ring können die mehreren Abstützelemente 28 insbesondere mit in Umfangsrichtung zueinander gleichen Abständen und somit in regelmäßigen Abständen an dem Schaltring 16 angeordnet sein. Hierdurch können die mehreren Abstützelemente 28 gleichmäßig um eine Mittelachse des Wickelkopfs 14 verteilt angeordnet werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist der Wickelkopf 14 in 2 nicht dargestellt. Das wenigstens eine Abstützelement 28 ist einenends an dem Leistungsanschluss gehalten und anderenends an einem Gehäuse der elektrischen Maschine 10 abgestützt. Vorliegend ist das wenigstens eine Abstützelement 28 an einem aus Kunststoff bereitgestellten Grundkörper 30 des Leistungsanschlusses befestigt. Insbesondere sind sämtliche Abstützelemente 28 an dem aus Kunststoff bereitgestellten Grundkörper 30 des Leistungsanschlusses befestigt. Hierfür sind die Abstützelemente 28 vorliegend in den Grundkörper 30 bei dessen Herstellung miteingespritzt. Das bedeutet, dass bei der Herstellung des Grundkörpers 30 die jeweiligen Abstützelemente 28 mit dem Kunststoff bereichsweise umspritzt werden. Über den Kunststoff des Grundkörpers 30 sind die Abstützelemente 28 besonders sicher zu jeweiligen Leitern des Leistungsanschlusses, vorliegend des Schaltrings 16, elektrisch isoliert.In order to be able to mechanically support a power connection device 24, which in the present case comprises the switching ring 16 as the power connection, which in particular is designed to be circumferential, particularly well, in particular with an assembly load 26, it is provided that the power connection device 24 is provided in addition to the power connection and thus in addition to the Shift ring 16 has at least one support element 28 . In particular, the power connection device 24 can have a plurality of support elements 28 . In an embodiment of the switching ring 16 as a circumferential ring, the plurality of support elements 28 can be arranged on the switching ring 16 in particular at equal distances from one another in the circumferential direction and thus at regular intervals. As a result, the plurality of support elements 28 can be distributed uniformly around a central axis of the end winding 14 . For reasons of clarity, the end winding is 14 in 2 not shown. The at least one support element 28 is held on the power connection at one end and supported on a housing of the electrical machine 10 at the other end. In the present case, the at least one support element 28 is fastened to a base body 30 of the power connection that is made of plastic. In particular, all the support elements 28 are attached to the plastic base body 30 of the power connector. For this purpose, the support elements 28 are injected into the base body 30 during its production. This means that during the manufacture of the base body 30, the respective support elements 28 are injection-moulded in some areas with the plastic. The support elements 28 are electrically insulated in a particularly reliable manner from the respective conductors of the power connection, in the present case the switching ring 16, via the plastic of the base body 30.

Wie in 2 besonders gut erkannt werden kann, ist das gezeigte Abstützelement 28 sowohl gegen die Statorhülse 22 als auch gegen den B-Lagerschild 20 abgestützt. Für die Abstützung des Abstützelements 28 gegen das B-Lagerschild 20 weist das Abstützelement 28 ein Federelement 32 auf. Über dieses Federelement 32 kann eine Betriebslast der Leistungsanschlussvorrichtung 24 gegen das B-Lagerschild 20 ausgeglichen werden. Weiterhin ermöglicht das Federelement 32 ein Einklemmen der Leistungsanschlussvorrichtung 24 an dem B-Lagerschild 20, wodurch ein Beschädigen der Leistungsanschlussvorrichtung 24 in Folge einer Kollision mit dem B-Lagerschild 20 zumindest im Wesentlichen vermieden werden kann. Vorliegend ist das Federelement 32 S-förmig gekrümmt, wodurch über das Federelement 32 das Abstützelement 28 sowohl in radialer Richtung als auch in axialer Richtung gegen das B-Lagerschild 20 abgestützt werden kann.As in 2 can be seen particularly well, the support element 28 shown is supported both against the stator sleeve 22 and against the B end shield 20 . The support element 28 has a spring element 32 for the support of the support element 28 against the B end shield 20 . An operating load of the power connection device 24 can be balanced against the B end shield 20 via this spring element 32 . Furthermore, the spring element 32 allows the power connection device 24 to be clamped on the B end shield 20, as a result of which damage to the power connection device 24 as a result of a collision with the B end shield 20 can be at least essentially avoided. In the present case, the spring element 32 is curved in an S-shape, as a result of which the support element 28 can be supported against the B end shield 20 both in the radial direction and in the axial direction via the spring element 32 .

Das wenigstens eine Abstützelement 28 umfasst weiterhin eine Klaue 34, welche dazu eingerichtet ist, einen äußeren Rand der Statorhülse 22 zu umgreifen. Über die Klaue 34 kann somit die Leistungsanschlussvorrichtung 24 radial relativ zu der Statorhülse 22 gesichert werden. In Folge des Abstützens des Abstützelements 28 gegen das Gehäuse der elektrischen Maschine 10, vorliegend die Statorhülse 22 und das B-Lagerschild 20, kann die Leistungsanschlussvorrichtung 24 mechanisch von dem Wickelkopf 14 entkoppelt werden.The at least one support element 28 also includes a claw 34 which is designed to encompass an outer edge of the stator sleeve 22 . The power connection device 24 can thus be secured radially relative to the stator sleeve 22 via the claw 34 . As a result of the support element 28 being supported against the housing of the electrical machine 10, in the present case the stator sleeve 22 and the B end shield 20, the power connection device 24 can be mechanically decoupled from the end winding 14.

Wie in 2 erkannt werden kann, kann das Abstützelement 28 eine Befestigungseinrichtung 36 aufweisen, über welche ein Kühlkanal 38 an dem Abstützelement 28 gehalten werden kann. Vorliegend ist die Befestigungseinrichtung 36 als Rohrschelle ausgebildet, welche dazu eingerichtet ist, den Kühlkanal 38 zumindest bereichsweise zu umgreifen. Alternativ oder zusätzlich kann die Befestigungseinrichtung 36 eine Klammer und/oder eine Muffe und/oder einen Pin zur Umfangsfixierung des Kühlkanals 38 umfassen.As in 2 As can be seen, the support element 28 can have a fastening device 36 via which a cooling channel 38 can be held on the support element 28 . In the present case, the fastening device 36 is designed as a pipe clamp which is set up to encompass the cooling channel 38 at least in certain areas. Alternatively or additionally, the fastening device 36 can comprise a clamp and/or a sleeve and/or a pin for fixing the cooling channel 38 on the circumference.

Der Schaltring 16 kann insbesondere einen halbmondförmigen Grundkörper 30 aufweisen, welcher ein ringförmiges Trägerelement aus Blech aufweisen kann, wodurch der Schaltring 16 besonders einfach relativ zu dem Wickelkopf 14 zentriert werden kann.The switching ring 16 can in particular have a crescent-shaped base body 30 which can have an annular support element made of sheet metal, as a result of which the switching ring 16 can be centered relative to the end winding 14 in a particularly simple manner.

Die Leistungsanschlussvorrichtung 24 umfasst somit wenigstens das eine Abstützelement 28, insbesondere mehrere Abstützelemente 28, welche insbesondere aus Blech bereitgestellt sein können. Über das wenigstens eine Abstützelement 28 wird die Leistungsanschlussvorrichtung 24 mechanisch fest gegen das Gehäuse der elektrischen Maschine 10, insbesondere ein Zentralgehäuse und/oder die Statorhülse 22 und/oder ein Blechpaket des Stators 12 abgestützt. Über das Federelement 32 kann das wenigstens eine Abstützelement 28 zum B-Lagerschild 20 abgestützt und somit zwischen Gehäusebauteilen eingeklemmt werden.The power connection device 24 thus comprises at least one support element 28, in particular a plurality of support elements 28, which can be provided in particular from sheet metal. The power connection device 24 is mechanically firmly supported against the housing of the electrical machine 10, in particular a central housing and/or the stator sleeve 22 and/or a laminated core of the stator 12, via the at least one support element 28. The at least one support element 28 can be supported with respect to the B end shield 20 via the spring element 32 and can thus be clamped between housing components.

In den Grundkörper 30 des Schaltrings 16 wird das wenigstens eine Abstützelement 28 miteingespritzt, welches dazu eingerichtet ist, eine direkte Verbindung zu der Statorhülse 22 bereitzustellen. Hierdurch können Montagelasten 26 wie bei einer Phasenverschraubung abgestützt werden. Um Betriebslasten, die in alle Raumrichtungen wirken, abstützen zu können und ein Klappern zu vermeiden, kann das wenigstens eine Abstützelement 28 zwischen der festen Verbindung an der Statorhülse 22 und dem B-Lagerschild 20 eingeklemmt werden. Da sich zwischen der Statorhülse 22 und dem B-Lagerschild 20 fertigungsbedingte Maßtoleranzen ergeben können, ist das Federelement 32 zum Ausgleichen dieser Toleranz vorgesehen. An dem wenigstens einen Abstützelement 28 können zusätzliche Bauteile wie der Kühlkanal 38 befestigt werden. Bei diesem Kühlkanal 38 kann es sich insbesondere um ein Verteilerrohr für eine Ölkühlung handeln.The at least one support element 28 is included in the base body 30 of the switching ring 16 injected, which is adapted to provide a direct connection to the stator sleeve 22. As a result, assembly loads 26 can be supported as in the case of a phase screw connection. In order to be able to support operating loads that act in all spatial directions and to avoid rattling, the at least one support element 28 can be clamped between the fixed connection on the stator sleeve 22 and the B end shield 20 . Since production-related dimensional tolerances can arise between the stator sleeve 22 and the B end shield 20, the spring element 32 is provided to compensate for this tolerance. Additional components such as the cooling channel 38 can be attached to the at least one support element 28 . This cooling channel 38 can in particular be a distribution pipe for oil cooling.

Insgesamt zeigt die Erfindung wie eine Abstützung eines Schaltelements zur Übertragung mechanischer Lasten erfolgen kann.Overall, the invention shows how a switching element can be supported for the transmission of mechanical loads.

BezugszeichenlisteReference List

1010: elektrische Maschineelectric machine
1212: Statorstator
1414: Wickelkopfwinding head
1616: Schaltringswitching ring
1818: Vergussmassepotting compound
2020: B-LagerschildB end shield
2222: Statorhülsestator sleeve
2424: Leistungsanschlussvorrichtungpower connection device
2626: Montagelastassembly load
2828: Abstützelementsupport element
3030: Grundkörperbody
3232: Federelementspring element
3434: Klaueclaw
3636: Befestigungseinrichtungfastening device
3838: Kühlkanalcooling channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102014201702 A1 [0002]

Claims

Power connection device (24) for an electrical machine (10) of a motor vehicle, with a power connection which can be fastened on the face side to a stator (12) of the electrical machine (10) and via which electrical connections of a stator winding system of the electrical machine (10) to busbars of the electrical machine ( 10) can be connected, and with at least one support element (28) via which the power connection can be supported on a housing of the electrical machine (10).

Power connection device (24) after claim 1 , characterized in that the at least one support element (28) comprises a spring element (32).

Power connection device (24) after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one support element (28) is set up to support the power connection against a bearing plate (20) and / or a stator sleeve (22) of the electrical machine (10).

Power connection device (24) after claim 3 , characterized in that the at least one support element (28) has at least one claw (34) which is adapted to engage around an outer edge of the stator sleeve (22).

Power connection device (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one support element (28) has a fastening device (36) via which a cooling channel (38) can be held on the support element (28).

Power connection device (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one support element (28) is attached to a plastic base body (30) of the power connection, in particular is also injected into the base body (30).

Power connection device (24) after claim 6 , characterized in that the at least one support element (28) is electrically insulated from lines of the power connection via the base body (30).

Power connection device (24) according to one of the preceding claims, characterized in that the power connection is designed as a peripheral switching ring (16).

Electrical machine (10) for a motor vehicle, with a housing, with a laminated stator core in which a winding is arranged, which ends in a winding overhang (14), and with a power connection device (24) according to one of the preceding claims, which for a electrical connection of the stator makes electrical contact with the winding overhang (14) and which is supported against the housing via the at least one support element (28), whereby an assembly load (26) acting on the power connection device (24) at least essentially bypasses the winding overhang (14) can be derived from the housing.

Electric machine after claim 9 , characterized in that a plurality of support elements (28) are provided, which are distributed in particular uniformly around a central axis of the end winding (14).