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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator mit einer Statorwicklung und einer Leistungselektronik zur Bestromung der Statorwicklung sowie einem Hochvolt-Termi nal zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Statorwicklung und der Leistungselektronik, wobei der Stator und die Leistungselektronik in und/oder an einem Motorgehäuse der elektrischen Maschine angeordnet sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Maschine.
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Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt Elektromotoren eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
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Eine ausführliche Darstellung zu einem Elektroantrieb ergibt sich aus einem Artikel der Zeitschrift ATZ 113. Jahrgang, 05/2011, Seiten 360-365 von Erik Schneider, Frank Fickl, Bernd Cebulski und Jens Liebold mit dem Titel: Hochintegrativ und Flexibel Elektrische Antriebseinheit für E-Fahrzeuge, der wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet. In diesem Artikel wird eine Antriebseinheit für eine Achse eines Fahrzeugs beschrieben, welche einen E-Motor umfasst, der konzentrisch und koaxial zu einem Kegelraddifferenzial angeordnet ist, wobei in dem Leistungsstrang zwischen Elektromotor und Kegelraddifferenzial ein schaltbarer 2-Gang-Planetenradsatz angeordnet ist, der ebenfalls koaxial zu dem E-Motor bzw. dem Kegelraddifferenzial oder Stirnradifferential positioniert ist. Die Antriebseinheit ist sehr kompakt aufgebaut und erlaubt aufgrund des schaltbaren 2-Gang-Planetenradsatzes einen guten Kompromiss zwischen Steigfähigkeit, Beschleunigung und Energieverbrauch. Derartige Antriebseinheiten werden auch als E-Achsen oder elektrisch betreibarer Antriebsstrang bezeichnet.
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Permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) werden bereits in vielen industriellen Anwendungen und im Zuge der Elektrifizierung zunehmend auch in der Automobilindustrie eingesetzt. Eine solche permanenterregte Synchronmaschine weist in der Regel einen zu bestromenden Stator und einen permanenterregten Rotor auf. Der Stator umfasst u.a. eine Statorwicklung, einen Statorträger, einen Verschaltungsring sowie ein Terminal für die Leistungselektronik.
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Elektrische Maschinen mit verteilter Wicklung oder Wellenwicklung weisen in der Regel einen Verschaltungsbereich auf, in dem verschiedene Leiter der Wicklung miteinander verbunden werden. Diese Kopplung wird auch als Brücke bezeichnet, die in der Regel für die Richtungsumkehr des Stromflusses zuständig ist. Des Weiteren kann die Verschaltung auch einen sog. Sternpunkt oder Sternphase enthalten. An diesem Punkt fließen alle Leiter und Ströme der unterschiedlichen Phasen gemäß einer Sternverschaltung zusammen. Als weiteres Bauteil besitzt die elektrische Maschine ein Hochvolt-Terminal. Dieses Bauteil ist für die Stromversorgung der elektrischen Maschine über die Leistungselektronik zuständig.
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Hochvolt-Terminals mit einem integrierten Verschaltungsbereich sind inzwischen aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die
DE 10 2019 111 825 A1 einen Stator für eine elektrische Maschine mit einem solchen Hochvolt-Terminal. Aus der
DE 10 2018 119 831 A1 ist ebenfalls bereits eine elektrische Maschine umfassend einen Stator mit an Statorzähnen angeordneten konzentrierten Wicklungen sowie umfassend wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur einer Wicklung bekannt. Dabei ist ein Statorbauteil als Verschaltungsring ausgebildet, der beispielsweise einen oder mehrere metallene Verschaltungsleiterringe trägt.
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Ferner ist aus der
US 2019/0372422 A1 eine Kontaktierungseinrichtung zur elektrischen Anbindung der Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen an Kontaktanschlüsse einer Leistungselektronik bekannt bei der die korrespondierenden zu verbindenden Leiterenden mittels einer Pressverbindung miteinander elektrisch verbunden werden.
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Obwohl derartige Bauteile aus dem Stand der Technik bekannt sind, besteht weiterhin der Wunsch, diese zu optimieren. Daher ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Hochvolt-Terminal bereitzustellen.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Hochvolt-Terminal bereitzustellen, die bei kompakten Baumaßen ein hohes Maß an Montagefreundlichkeit aufweist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Montage einer elektrischen Maschine zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Antriebsstrang eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs, umfassend einen Stator mit einer Statorwicklung und einer Leistungselektronik zur Bestromung der Statorwicklung sowie einem Hochvolt-Termi nal zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Statorwicklung und der Leistungselektronik, wobei der Stator und die Leistungselektronik in und/oder an einem Motorgehäuse der elektrischen Maschine angeordnet sind, wobei zum einen an dem Hochvolt-Terminal eine Haltevorrichtung zur verliersicheren, lösbaren Verbindung eines Sensorsteckers angeordnet ist, und zum anderen an dem Motorgehäuse eine zu einer Steuereinrichtung signalübertragende Steckerkupplung zur Kontaktierung mit dem Sensorstecker vorgesehen ist, so dass der Sensorstecker in einem Montagezustand verliersicher an der Haltevorrichtung fixierbar und in einem Betriebszustand mit der Steckerkupplung verbindbar ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine besonders einfache Montage des Sensorsteckers erfolgen kann, da dieser während der Montage in einer Haltevorrichtung gehalten wird und so nicht frei im Montageraum baumelt. Anderseits kann der Sensorstecker auf einfache Weise aus einer vordefinierten Position aus dem Hochvolt-Termi nal entnommen und mit der elektrischen Maschine über eine korrespondierende Steckerkupplung verbunden werden.
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Dies erlaubt es, auf kompakte Art und Weise eine stromführende Baugruppe wie den Hochvolt-Terminal in einen Bauraum der elektrischen Maschine zu integrieren, bei gleichzeigt geringer Anzahl von Bauteilen, einer vereinfachen Montage sowie einen Toleranzausgleich, worauf nachfolgend noch eingegangen wird.
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Die erfinderische Lösung besteht besonders bevorzugt darin drei stromführende Stromschienen als umspritzte Baugruppe, als sogenanntes Hochvolt-Terminal, auszuführen. Die Sternschiene wird dabei bevorzugt als lose Stromschiene auf das Hochvolt-Terminal aufgesetzt und über die entsprechend ausgestaltete Geometrie im Kunststoffkörper des Hochvolt-Terminals durch einen Formschluss zentriert und fixiert. Die drei stromführenden Stromschienen sind dabei bevorzugt mit einem Durchgangsloch ausgestattet, dass durch seine Größe, den Toleranzausgleich realisiert.
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Besonders bevorzugt ist an der Sternschiene ein Bereich vorgesehen, an dem es möglich ist, insbesondere einen Temperatursensor anzubringen. Dabei wird die als Kabel ausgeführte elektrische Leitung des Temperatursensors in einer Parkposition am Hochvolt-Terminal lösbar angeordnet. Diese Parkposition bietet den Vorteil, während der Montage des Stators, keine störenden Effekte durch das Handling des Kabels zu bekommen.
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Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Relevanz oder ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
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Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil.
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Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschieden. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnetfeldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken. Besonders bevorzugt ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die elektrische Maschine als Radialflussmaschine konfiguriert,
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Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufgebauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlaufend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängigkeit von der Konstruktion zur Oberfläche hin können die Nuten mit Verschlusselementen, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.
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Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Querschnitts-formen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer gebildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes imprägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lackschicht ohne ein Glimmerpapier zu verwenden, um eine Statorwicklung zu isolieren.
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Bei einer elektrischen Maschine mit konzentrierter Wicklung kann die Verschaltung der einzelnen, um den Umfang verteilten Wicklungen beispielsweise über einen Verschaltungsring oder mehrere Verschaltungsringe erfolgen. Hierbei können üblicherweise aus Kupfer bestehende Stromschienen an oder in einem gemeinsamen oder separaten Trägerringen aus Kunststoff angeordnet sein, welche auch als Hochvolt-Terminal bezeichnet werden. Gelegentlich wurden diese Art von Verschaltungsringen auch als Schaltringe oder Kontaktbrücken bezeichnet. Derartige Verschaltungsringe werden in der Regel axial auf das Wicklungspaket aufgesetzt.
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Ein Hochvolt-Terminal kann eine oder mehrere Stromschienen aufnehmen und insbesondere zueinander beabstandet und elektrisch isolierend anordnen. In der Regel weist ein Hochvolt-Terminal eine kreisringförmige oder kreisringabschnittsartige Grundform mit mehreren kreisring-/ kreisringabschnittsförmig und konzentrisch angeordneten Aufnahmen, wie beispielsweise Nuten, auf, in denen die entsprechenden Stromschienen angeordnet sind. Bevorzugt ist ein Hochvolt-Terminal aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoffmaterial gefertigt. Grundsätzlich ist es denkbar, einen Trägerring einteilig oder mehrteilig auszubilden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Sensorstecker eine elektrische Leitung angeordnet ist, die den Sensorstecker mit einem Sensor elektrisch verbindet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass mittels des Sensors insbesondere der Steuereinheit der elektrischen Maschine Sensorsignale zur Steuerung der elektrischen Maschine bereitgestellt werden können. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Sensor ein Temperatursensor oder ein Rotorlagesensor eines Rotors der elektrischen Maschine ist. Es kann hierdurch erreicht werden, dass eine hohe Systemintegration erreicht werden kann, was die Montagefreundlichkeit und einen kompakten Aufbau der elektrischen Maschine weiter verbessert.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Hochvolt-Terminal Führungselemente zur Führung der elektrischen Leitung an und/oder durch den Hochvolt-Terminal aufweist, wodurch insbesondere das Kabel-Management in der elektrischen Maschine weiter optimiert werden kann und die Gefahr von frei beweglichen elektrischen Leitern weiter reduziert wird.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der als Temperatursensor ausgebildete Sensor thermisch mit der Statorwicklung gekoppelt ist, so dass sich die Systemintegration innerhalb der elektrischen Maschine weiter verbessern lässt.
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Die elektrische Maschine kann also bevorzugt einen Sensor aufweisen, welcher insbesondere mit einer Steuereinrichtung der elektrischen Maschine verbunden ist. Unter einer Steuereinrichtung wird in diesem Zusammenhang ein Steuergerät zur Ansteuerung der elektrischen Maschine zum Zwecke deren Betriebs verstanden. Die Steuereinheit kann besonders bevorzugt ein Leistungselektronikmodul zur Bestromung des Stators oder Rotors umfassen. Ein Leistungselektronikmodul ist bevorzugt ein Verbund verschiedener Komponenten, welche einen Strom an die elektrische Maschine steuern oder regeln, bevorzugt inklusive hierzu benötigter peripherer Bauteile wie Kühlelemente oder Netzteile. Insbesondere enthält das Leistungselektronikmodul Leistungselektronik bzw. ein oder mehrere Leistungselektronikbauteile, welche zur Steuerung oder Regelung eines Stroms eingerichtet sind. Dabei handelt es sich besonders bevorzugt um einen oder mehrere Leistungsschalter, z.B. Leistungstransistoren. Besonders bevorzugt weist die Leistungselektronik mehr als zwei, besonders bevorzugt drei voneinander getrennte Phasen bzw. Strompfade mit mindestens je einem eigenen Leistungselektronikbauteil auf. Die Leistungselektronik ist bevorzugt ausgelegt, pro Phase eine Leistung mit einer Spitzenleistung, bevorzugt Dauerleistung, von mindestens 10 W, bevorzugt mindestens 100 W besonders bevorzugt mindestens 1000 W zu steuern oder regeln.
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Eine Steuereinrichtung der elektrischen Maschine dient der insbesondere elektronischen Steuerung und/oder Reglung eines oder mehrerer technischer Systeme eines Kraftfahrzeugs. Insbesondere kann eine Steuereinrichtung zur Steuerung und/oder Reglung der elektrischen Maschine vorgesehen sein.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Hochvolt-Terminal einen aus einem Kunststoff geformten Grundkörper aufweist, an welchem die Haltevorrichtung einstückig ausgebildet ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt insbesondere darin, dass das Hochvolt-Terminal so besonders kostengünstig herstellbar ist, elektrisch isolierend ausgeführt werden kann, sowie in einer Geometrie ausformbar ist, die eine Integration der Kabelführungen und/oder der Haltevorrichtung für den Sensorstecker erlaubt.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Steckerkupplung so an dem Motorgehäuse angeordnet und die Länge der elektrischen Leitung so gewählt ist, dass eine eindeutige Zuordnung von Sensorstecker und Steckerkupplung realisiert ist, wodurch die Montagesicherheit weiter erhöht werden kann, da eine falsche Kontaktierung ausgeschlossen ist.
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Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die Haltevorrichtung und der Sensorstecker eine Schnapp-Verbindung ausbilden, welche einen hohen Grad an Verliersicherheit mit sich bringt. Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass die Steckerkupplung und der Sensorstecker eine insbesondere lösbare Schnapp-Verbindung ausbilden, was sich als besonders montagefreundlich erwiesen hat.
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Die Aufgabe der Erdfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Montage einer elektrischen Maschine, umfassend einen Stator mit einer Statorwicklung und einer Leistungselektronik zur Bestromung der Statorwicklung sowie einem Hochvolt-Terminal zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Statorwicklung und der Leistungselektronik, umfassend die folgenden Schritte
- - Verbindung der Statorwicklung mit dem Hochvolt-Terminal, so dass das Hochvolt-Terminal mit dem Stator eine bauliche Einheit bildet,
- - Verliersichere, lösbare Fixierung eines Sensorsteckers an einer Haltevorrichtung des Hochvolt-Terminals,
- - Einsetzen des Stators in ein Motorgehäuse der elektrischen Maschine,
- - Entnahme des Sensorsteckers aus der Haltevorrichtung des Hochvolt-Terminals und
- - Einstecken des Sensorsteckers in eine an dem Motorgehäuse ausgebildeten Steckerkupplung, so dass zwischen dem Sensorstecker und einer Steuereinrichtung eine signalübertragende Verbindung ausgebildet ist.
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Hierdurch kann der Montageprozess besonders sicher und zeiteffizient ausgestaltet werden.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.
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Es zeigt:
- 1 eine elektrische Maschine in einer schematischen Querschnittsansicht,
- 2 eine Detailansicht auf ein Hochvolt-Terminal einer elektrischen Maschine mit einem Sensorstecker in einem ersten Montagezustand in einer perspektivischen Darstellung,
- 3 eine Detailansicht auf ein Hochvolt-Terminal einer elektrischen Maschine mit einem Sensorstecker in einem zweiten Montagezustand in einer perspektivischen Darstellung,
- 4 eine Detailausschnittsansicht auf ein Hochvolt-Terminal einer elektrischen Maschine mit einem Sensorstecker in einem ersten Montagezustand in einer perspektivischen Darstellung,
- 5 ein Hochvolt-Terminal in einer freigestellten, perspektivischen Darstellung,
- 6 ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsstrang in einer schematischen Blockschaltdarstellung.
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Die 1 zeigt eine elektrische Maschine 1 für einen Antriebsstrang 2 eines hybriden oder vollelektrisch betriebenen Kraftfahrzeugs 3, wie es auch exemplarisch in der 6 skizziert ist.
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Die elektrische Maschine 1 umfasst einen Stator 4 mit einer Statorwicklung 5 und einer Leistungselektronik 6 zur Bestromung der Statorwicklung 5 sowie einem Hochvolt-Terminal 7 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Statorwicklung 5 und der Leistungselektronik 6. Der Stator 4 und die Leistungselektronik 6 sind in und/oder an einem Motorgehäuse 8 der elektrischen Maschine 1 angeordnet, was jedoch wegen der vereinfachten Darstellung und der Übersichtlichkeit so nicht in der 1 dargestellt ist.
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Zur Bestromung der elektrischen Maschine 1 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei Phasen (U,V,W) vorgesehen, was auch durch die drei gestrichelten Verbindungslinien zwischen dem Hochvolt-Terminal 7 und der Leistungselektronik 6 in der 1 symbolisiert ist.
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Wie aus der Zusammenschau von 2-3 erkennbar ist, ist zum einen an dem Hochvolt-Terminal 7 eine Haltevorrichtung 9 zur verliersicheren, lösbaren Verbindung eines Sensorsteckers 10 angeordnet und zum anderen an dem Motorgehäuse 8 eine zu einer Steuereinrichtung 12 signalübertragende Steckerkupplung 11 zur Kontaktierung mit dem Sensorstecker 10 vorgesehen. Hierdurch ist der Sensorstecker in einem Montagezustand, der in der 2 gezeigt ist, verliersicher an der Haltevorrichtung 9 fixiert und in einem Betriebszustand, der in der 3 dargestellt ist, mit der Steckerkupplung 11 verbunden. Die Steckerkupplung 11 und der Sensorstecker 10 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als lösbare Schnapp-Verbindung ausgebildet. Das Hochvolt-Terminal 7 besitzt einen aus einem Kunststoff geformten Grundkörper 17, an welchem die Haltevorrichtung 9 einstückig ausgebildet ist.
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An dem Sensorstecker 10 ist eine elektrische Leitung 13 angeordnet, die den Sensorstecker 10 mit einem Sensor 14 elektrisch verbindet. Die Steckerkupplung 11 ist dabei so an dem Motorgehäuse 8 angeordnet und die Länge der elektrischen Leitung 13 so gewählt, dass eine eindeutige Zuordnung von Sensorstecker 10 und Steckerkupplung 11 realisiert ist.
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Der Sensor 14 kann beispielsweise ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur der Statorwicklung oder des Statorkörpers der elektrischen Maschine 1 sein. Der als Temperatursensor ausgebildete Sensor 14 ist thermisch mit der Statorwicklung 5 gekoppelt.
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Wie gut der 4 zu entnehmen ist, weist der Hochvolt-Terminal 7 Führungselemente 16 zur Führung der elektrischen Leitung 13 an und/oder durch den Hochvolt-Terminal 7 auf.
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In 5 ist das Hochvolt-Terminal 7 in einer freigestellten Ansicht zu erkennen. Das Hochvolt-Terminal 7 besitzt drei stromführende Stromschienen 19 für die Phasen U, V und W, welche mit einem Kunststoffgrundkörper 17 umspritzt werden. Zusätzlich weist das Hochvolt-Terminal 7 zur Montage und Fixierung an einer umgebenden Baugruppe, wie bspw. den Stator 4, eine oder mehrere Buchsen 20 zur Zentrierung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind es zwei Buchsen 20 mit einem Durchgangsloch.
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Die Sternschiene 21 ist einem speziellen dafür vorgesehenen Bereich auf dem Kunststoffkörper 17 aufgesetzt und fixiert. Die drei stromführenden Stromschienen 19 besitzen in dieser Ausführung jeweils ein Durchgangsloch, dessen Öffnung um ein Vielfaches größer ist als das der zufügenden Kontaktschraube, wodurch eine Toleranzkompensation ermöglicht werden kann. In etwa in der der Mitte der Längserstreckung der Sternschiene 21 ist ein Bereich ausgebildet, welcher zur Kontaktierung eines Temperatursensors 14 vorgesehen ist.
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Hierzu ist eine Auskerbung an der Sternschiene 21 vorgesehen, in welcher der Temperatursensor 14 mit seinem Metallclip 22 oder Metallbügel eingesetzt ist. Der Temperatursensor 14 selbst ist ebenfalls in diesem Metallclip 22 eingepresst, welche die Stromschiene 21 umklammert. Der Clip 22 wirkt wie eine Feder und verkeilt Sicht nach der Montage auf der Unterseite der Stromschiene 21, so dass eine Demontage nur durch ein entsprechendes Werkzeug möglich ist.
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Auf der Oberseite des Hochvolt-Terminals 7 ist eine Kabelführung für die elektrische Leitung 13 des Temperatursensors 14 vorgesehen. Diese dient zur eindeutigen Orientierung und Positionierung des der elektrischen Leitung 13 auf der Ober- und Rückseite des Hochvolt-Terminals 7. Die elektrische Leitung 13 besitzt an ihrem dem Temperatursensor 14 abgewandten Ende den Sensorstecker 10 zur Kontaktierung und Übertragung der Sensorsignale zur Steuereinrichtung 12 und deren Leistungselektronik. Im Hochvolt-Terminal 7 ist dieser Sensorstecker 10 zunächst zwischen geparkt.
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In den 2-3 ist diese beschriebene „Parkposition“ aus der 5 gut zu erkennen. Der Sensorstecker 10 besitzt eine Kunststofffeder, welche in der Haltevorrichtung 9 des Hochvolt-Terminals 7 einrastet. Dies ist auch aus der Detailansicht der 4 ersichtlich. Der Sensorstecker 10 ist dann geparkt. Zur Lösung des Sensorsteckers 10 aus seiner Parkposition ist die Feder zu betätigen und der Sensorstecker 10 lässt sich aus dem Hochvolt-Terminal 7 führen.
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Die Montage des Hochvolt-Terminals 7 kann also in den folgenden Schritten erfolgen:
- - Verbindung der Statorwicklung 5 mit dem Hochvolt-Terminal 7, so dass das Hochvolt-Terminal 7 mit dem Stator 4 eine bauliche Einheit bildet,
- - Verliersichere, lösbare Fixierung eines Sensorsteckers 10 an einer Haltevorrichtung 9 des Hochvolt-Terminals 7,
- - Einsetzen des Stators 4 in ein Motorgehäuse 8 der elektrischen Maschine 1,
- - Entnahme des Sensorsteckers 10 aus der Haltevorrichtung 9 des Hochvolt-Terminals 7 und
- - Einstecken des Sensorsteckers 10 in eine an dem Motorgehäuse 8 ausgebildeten Steckerkupplung 11, so dass zwischen dem Sensorstecker 10 und einer Steuereinrichtung 12 eine signalübertragende Verbindung ausgebildet ist.
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Die Vorteile der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung liegen unter anderem darin, dass die freiliegende Stromschiene 21 Wärme gut an die Umgebung abgeben kann. Ebenfalls kann ein Toleranzausgleich durch die Durchgangslöcher der Stromschienen 19 realisiert werden. Weitere Vorteile sind insbesondere eine vereinfachte Montage durch die aufgesetzte Stromschiene 21, eine vereinfachte Montage des Hochvolt-Terminals 7 durch die Zentrierbuchsen 20, eine vereinfachte Kabelführung sowie eine vereinfachte Montage des Temperatursensors 14.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektrische Maschine
- 2
- Antriebsstrang
- 3
- Kraftfahrzeug
- 4
- Stator
- 5
- Statorwicklung
- 6
- Leistungselektronik
- 7
- Hochvolt-Terminal
- 8
- Motorgehäuse
- 9
- Haltevorrichtung
- 10
- Sensorstecker
- 11
- Steckerkupplung
- 12
- Steuereinrichtung
- 13
- Leitung
- 14
- Sensor
- 15
- Rotor
- 16
- Führungselemente
- 17
- Grundkörper
- 18
- Schnapp-Verbindung
- 19
- Stromschiene
- 20
- Buchse
- 21
- Sternschiene
- 22
- Clip
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019111825 A1 [0006]
- DE 102018119831 A1 [0006]
- US 2019/0372422 A1 [0007]
