DE102021207895A1

DE102021207895A1 - Space-optimized high-voltage coupling

Info

Publication number: DE102021207895A1
Application number: DE102021207895.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Lenz; Marvin Emde; Matthias Daume; Arash Shaghaghi
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2021-07-22
Filing date: 2021-07-22
Publication date: 2023-01-26
Also published as: CN115694047A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung (1) zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene (2) einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene (3) eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Grundkörper (4) sowie eine am Grundkörper (4) angeordnete Klemmvorrichtung (5) zum gemeinsamen Klemmen der Elektronikstromschiene (2) und der Statorstromschiene (3) an dem Grundkörper (4) in einer Klemmposition (K). Die Klemmvorrichtung (5) weist eine Schraube (6) mit einer Schraubenlängsachse (7) auf, wobei der Grundkörper (4) derart ausgebildet und die Schraube (6) derart am Grundkörper (4) angeordnet ist, dass die Elektronikstromschiene (2) und die Statorstromschiene (3) quer zur Schraubenlängsachse (7) in die Klemmposition (K) bewegbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein elektrisches Antriebssystem (13) sowie ein Verfahren zum elektrischen Koppeln.

The present invention relates to a coupling device (1) for electrically coupling an electronics busbar (2) of power electronics to a stator busbar (3) of a stator of an electric machine for a motor vehicle, having a base body (4) and a clamping device (5) arranged on the base body (4). ) for common clamping of the electronics busbar (2) and the stator busbar (3) on the base body (4) in a clamping position (K). The clamping device (5) has a screw (6) with a screw longitudinal axis (7), the base body (4) being designed in such a way and the screw (6) being arranged on the base body (4) in such a way that the electronic busbar (2) and the Stator busbar (3) can be moved transversely to the longitudinal axis (7) of the screw into the clamping position (K). The invention also relates to an electrical drive system (13) and a method for electrical coupling.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koppelvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrisches Antriebssystem zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit einer gattungsgemäßen Koppelvorrichtung sowie ein Verfahren zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug.The present invention relates to a coupling device for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle. The invention also relates to an electric drive system for driving a motor vehicle with a generic coupling device and a method for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle.

Es ist bekannt, einen Stator einer Elektromaschine mit einer Leistungselektronik zum Betreiben der Elektromaschine elektrisch zu koppeln. Ferner ist es ein vorrangiges Ziel der Entwicklung von Kraftfahrzeugen, Größe und Gewicht der Komponenten des Kraftfahrzeugs zu sparen. Hierbei sind eine Montierbarkeit sowie Demontierbarkeit der Komponenten besonders zu berücksichtigende Aspekte. Eine einfache elektrische Kopplung eines Leistungselektronikkabels mit einem Statordraht mittels einer Schraube zeigt das Dokument DE 10 2019 114 810 A1 . Kabelverbindungen sind gegenüber Stromschienen störanfälliger und schwieriger montierbar.It is known to electrically couple a stator of an electric machine to power electronics for operating the electric machine. Furthermore, it is a primary goal in the development of motor vehicles to save size and weight of the components of the motor vehicle. Aspects to be particularly taken into account here are the ability to assemble and disassemble the components. The document shows a simple electrical coupling of a power electronics cable with a stator wire using a screw DE 10 2019 114 810 A1 . Compared to busbars, cable connections are more prone to failure and more difficult to assemble.

Eine Maßnahme zum Erreichen einer kompakten Bauweise bei elektrischen Antrieben ist das Positionieren einer Kontaktierungsstelle einer Elektronikstromschiene der Leistungselektronik und einer Statorstromschiene des Stators in ein Maschinengehäuse der Elektromaschine, einen Getriebebauraum oder dergleichen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2019 212 980 A1 bekannt. Das Dokument DE 10 2019 200 751 A1 zeigt eine direkte Kopplung einer Elektronikstromschiene mit einer Statorstromschiene mittels einer Schraube. Die Stromschienen weisen jeweils eine Durchführung auf, die zum Einführen und Fixieren der Schraube koaxial zueinander anordenbar sind.A measure for achieving a compact design for electric drives is positioning a contact point of an electronics busbar of the power electronics and a stator busbar of the stator in a machine housing of the electric machine, a transmission installation space or the like. Such an arrangement is for example from the document DE 10 2019 212 980 A1 known. The document DE 10 2019 200 751 A1 shows a direct coupling of an electronics busbar to a stator busbar by means of a screw. The busbars each have a bushing that can be arranged coaxially with one another for inserting and fixing the screw.

In der Regel erfolgt eine mechanische und elektrische Kopplung der beiden Stromschienen erst nach der Hochzeit von Motor- und Maschinen- bzw. Getriebegehäuse von außen. Hierzu können beispielsweise eine große oder drei kleinere Gehäuseöffnungen im Gehäuse vorgesehen sein, durch welche Schrauben zuführbar und verschraubbar sind. Zur Vermeidung einer Verschmutzung der Schauben werden die Gehäuseöffnungen üblicherweise im Anschluss mittels spezieller Abdeckungen verschlossen, die durch mehrere Schrauben am Gehäuse fixierbar sind.As a rule, a mechanical and electrical coupling of the two conductor rails takes place from the outside only after the motor and machine or gear housing have been combined. For this purpose, for example, one large or three smaller housing openings can be provided in the housing, through which screws can be fed and screwed. To avoid contamination of the screws, the housing openings are then usually closed using special covers that can be fixed to the housing with several screws.

Derartige Anordnungen haben den Nachteil, dass bei kleinen Gehäuseöffnungen die Zuführung der Schrauben erschwert ist. Im Falle eines fehlerhaften Einschraubens muss die Schraube gewechselt, bzw. der gesamte Antrieb demontiert und die Kontaktbrücke erneuert werden. Bei großen Gehäuseöffnungen muss mit einem Deckel und mehreren Schrauben der Durchbruch verschlossen werden. Somit sind eine Montage und eine Demontage der Bauteile erschwert.Such arrangements have the disadvantage that the feeding of the screws is made more difficult with small housing openings. If it is screwed in incorrectly, the screw must be replaced or the entire drive dismantled and the contact bridge replaced. In the case of large housing openings, the opening must be sealed with a cover and several screws. This makes assembly and disassembly of the components more difficult.

Aus der DE 10 2012 024 160 A1 ist eine Anschlussvorrichtung zur elektrischen Kopplung eines Stators mit einer Leistungselektronik bekannt. Die Anschlussvorrichtung ist becherförmig ausgebildet und in eine Gehäuseöffnung eines Maschinengehäuses einsetzbar. Stromschienen des Stators sind jeweils in eine Aufnahme der Anschlussvorrichtung einsetzbar und an dieser mittels jeweils einer von außen zugängigen Schraube fixierbar. Zur elektrischen Kontaktierung der Leistungselektronik weist die Anschlussvorrichtung für jede Stromschiene eine Steckbuchse auf, in welche jeweils ein mit einem Hochvoltkabel gekoppelter Stecker einsteckbar ist. Aus dem Dokument DE 10 2019 212 980 A1 ist eine weitere elektrische Kopplung mittels Stecker bekannt. Derartige Vorrichtungen haben den Nachteil, dass die elektrische Kontaktierung der einzelnen Phasen entlang verschiedener Fügerichtungen erfolgt und die Vorrichtung somit einen großen Platzbedarf aufweist. Zudem ist eine Steckverbindung leicht kontaminierbar. Ferner besteht die Gefahr eines Verlusts der elektrischen Kontaktierung durch Betriebseinflüsse, wie beispielsweise Vibrationen oder mechanische Stöße, aufgrund einer fehlenden Fixierung der Stecker in den Steckbuchsen.From the DE 10 2012 024 160 A1 a connection device for electrically coupling a stator to power electronics is known. The connection device is cup-shaped and can be inserted into a housing opening of a machine housing. Busbars of the stator can each be inserted into a receptacle of the connection device and can be fixed to it by means of a screw that is accessible from the outside. In order to make electrical contact with the power electronics, the connection device has a socket for each busbar, into which a plug coupled to a high-voltage cable can be inserted. From the document DE 10 2019 212 980 A1 Another electrical coupling by means of plugs is known. Devices of this type have the disadvantage that the electrical contacting of the individual phases takes place along different joining directions and the device therefore requires a large amount of space. In addition, a plug connection is easily contaminated. There is also the risk of the electrical contact being lost as a result of operating influences, such as vibrations or mechanical shocks, for example, due to the plugs not being fixed in the sockets.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einer elektrischen Kopplung einer Leistungselektronik mit einem Stator zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Koppelvorrichtung, ein elektrisches Antriebssystem und ein Verfahren zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise einen verringerten Platzbedarf und/oder eine reduzierte Teileanzahl aufweisen und/oder eine Montage verbessern.It is therefore the object of the present invention to eliminate or at least partially eliminate the disadvantages described above in the case of an electrical coupling of power electronics to a stator. In particular, the object of the present invention is to create a coupling device, an electric drive system and a method for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle, which in a simple and cost-effective manner requires less space and/or or have a reduced part count and/or improve assembly.

Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch eine Koppelvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein elektrisches Antriebssystem zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 7 sowie durch ein Verfahren zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem sowie dem erfinderischen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the patent claims. Accordingly, the object is achieved by a coupling device for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle with the features of independent claim 1, by an electric drive system for driving of a motor vehicle having the features of independent claim 7 and by a method for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle having the features of independent claim 10. Further features and details of the invention result from the dependent claims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the coupling device according to the invention also apply, of course, in connection with the electric drive system according to the invention and the inventive method and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to alternately.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Koppelvorrichtung zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Koppelvorrichtung weist einen Grundkörper sowie eine am Grundkörper angeordnete Klemmvorrichtung zum gemeinsamen Klemmen der Elektronikstromschiene und der Statorstromschiene an dem Grundkörper in einer Klemmposition auf. Erfindungsgemäß weist die Klemmvorrichtung eine Schraube mit einer Schraubenlängsachse auf, wobei der Grundkörper derart ausgebildet und die Schraube derart am Grundkörper angeordnet ist, dass die Elektronikstromschiene und die Statorstromschiene quer zur Schraubenlängsachse in die Klemmposition bewegbar sind.According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a coupling device for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle. The coupling device has a base body and a clamping device arranged on the base body for common clamping of the electronics busbar and the stator busbar on the base body in a clamping position. According to the invention, the clamping device has a screw with a screw longitudinal axis, the base body being designed in such a way and the screw being arranged on the base body in such a way that the electronics busbar and the stator busbar can be moved transversely to the screw longitudinal axis into the clamping position.

Unter einer Koppelvorrichtung wird im Rahmen der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, mittels welcher eine elektrische Kopplung zwischen zwei voneinander getrennt ausgebildeten Leitern herstellbar ist. Die mittels der Koppelvorrichtung hergestellte elektrische Kopplung kann beispielsweise über die Koppelvorrichtung, insbesondere die Klemmvorrichtung, oder direkt zwischen den Leitern, insbesondere durch direktes gegenseitiges Kontaktieren der Leiter, bereitgestellt sein.Within the scope of the invention, a coupling device is understood to mean a device by means of which an electrical coupling can be produced between two conductors which are formed separately from one another. The electrical coupling produced by means of the coupling device can be provided, for example, via the coupling device, in particular the clamping device, or directly between the conductors, in particular by direct mutual contacting of the conductors.

Zum sicheren sowie platzsparenden elektrischen Koppeln an die Elektromaschine weisen Hochvolt-Leistungselektroniken eine Elektronikstromschiene auf. Für jede Phase der Elektromaschine weisen gattungsgemäße Leistungselektroniken üblicherweise eine solche Elektronikstromschiene auf, welche voneinander elektrisch isoliert sind, sodass jede Phase gezielt ansteuerbar ist.
Zum sicheren sowie platzsparenden elektrischen Koppeln an die Leistungselektronik weisen Elektromaschinen zum Antreiben von Kraftfahrzeugen eine Statorstromschiene auf. Eine Anzahl an Statorstromschienen entspricht üblicherweise einer Anzahl an Phasen bzw. Elektronikstromschienen. Die Statorstromschienen sind voneinander elektrisch isoliert, sodass jede Phase gezielt ansteuerbar ist.High-voltage power electronics have an electronics busbar for safe and space-saving electrical coupling to the electric machine. For each phase of the electric machine, power electronics of the generic type usually have an electronic busbar that is electrically insulated from one another, so that each phase can be controlled in a targeted manner.
Electric machines for driving motor vehicles have a stator busbar for safe and space-saving electrical coupling to the power electronics. A number of stator busbars usually corresponds to a number of phases or electronic busbars. The stator busbars are electrically isolated from each other so that each phase can be controlled in a targeted manner.

Der Grundkörper ist vorzugsweise einteilig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Grundkörper aus einem nichtleitenden Material hergestellt. Vorzugsweise ist der Grundkörper aus einem Kunststoff, insbesondere in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Vorzugsweise weist der Grundkörper über einen Betriebstemperaturbereich der Leistungselektronik sowie der Elektromaschine einen festen Zustand auf, sodass eine Formstabilität des Grundkörpers während des Betriebs der Elektromaschine gewährleistet ist. Vorzugsweise weist der Grundkörper eine Führungsvorrichtung zum formschlüssigen Begrenzen einer Relativbewegung der Elektronikstromschiene und/oder der Statorstromschiene zum Grundkörper, vorzugsweise quer zu einer Montagerichtung der jeweiligen Elektronikstromschiene bzw. Statorstromschiene auf. Auf diese Weise ist ein Bewegen der jeweiligen Stromschiene in die Klemmposition verbessert.The base body is preferably designed in one piece. The base body is preferably made of a non-conductive material. The base body is preferably made of a plastic, in particular in an injection molding process. The base body is preferably in a solid state over an operating temperature range of the power electronics and the electric machine, so that dimensional stability of the base body is ensured during operation of the electric machine. The base body preferably has a guide device for positively limiting a movement of the electronic busbar and/or the stator busbar relative to the base body, preferably transversely to a mounting direction of the respective electronic busbar or stator busbar. In this way, moving the respective busbar into the clamping position is improved.

Die Klemmvorrichtung ist am Grundkörper angeordnet bzw. anordenbar. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass Komponenten der Klemmvorrichtung, wie beispielsweise ein Gewinde zum Eingreifen der Schraube, monolithisch mit dem Grundkörper ausgebildet oder an diesem befestigt ist. Die Schraube ist als Teil der Klemmvorrichtung ausgebildet. Die Schraubenlängsachse erstreckt sich längs der Schraube und definiert eine Bewegungsrichtung der Schraube beim Fixieren und Lösen. Vorzugsweise weist die Koppelvorrichtung für jede Phase bzw. jedes Paar aus Elektronikstromschiene und Statorstromschiene eine derartige Klemmvorrichtung auf, wobei die einzelnen Klemmvorrichtungen gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Demnach weist die Koppelvorrichtung vorzugsweise drei Klemmvorrichtungen auf.The clamping device is arranged or can be arranged on the base body. It can be provided according to the invention that components of the clamping device, such as a thread for engaging the screw, are formed monolithically with the base body or are fastened to it. The screw is formed as part of the clamping device. The longitudinal axis of the screw extends along the screw and defines a direction of movement of the screw when fixing and loosening. The coupling device preferably has such a clamping device for each phase or each pair of electronics busbar and stator busbar, it being possible for the individual clamping devices to be of the same or different design. Accordingly, the coupling device preferably has three clamping devices.

Die Schraubenlängsachse ist quer, vorzugsweise senkrecht, zur Montagerichtung der Elektronikstromschiene und der Statorstromschiene angeordnet. Durch Festziehen der Schraube sind somit die Elektronikstromschiene und die Statorstromschiene zusammendrückbar. Auf diese Weise ist die sichere elektrische Kopplung zwischen der Elektronikstromschiene und der Statorstromschiene herstellbar. Vorzugsweise ist die Schraube derart ausgebildet und angeordnet, dass eine Bewegung der Elektronikstromschiene und/oder der Statorstromschiene in die jeweilige Montagerichtung über die Klemmposition hinaus formschlüssig begrenzt ist.The longitudinal axis of the screw is arranged transversely, preferably perpendicularly, to the mounting direction of the electronics busbar and the stator busbar. The electronics busbar and the stator busbar can thus be pressed together by tightening the screw. In this way, the safe electrical coupling between the electronics busbar and the stator busbar can be established. The screw is preferably designed and arranged in such a way that a movement of the electronics busbar and/or the stator busbar in the respective assembly direction beyond the clamping position is positively limited.

Eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung hat gegenüber herkömmlichen elektrischen Kopplungen zwischen einer Elektronikstromschiene und einer Statorstromschiene den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine sichere sowie platzsparende elektrische Kopplung zwischen den Stromschienen herstellbar ist. Durch die Ausbildung der Klemmvorrichtung ist bei der Herstellung der elektrischen Kopplung keine Zufuhr einer zusätzlichen Schraube von außerhalb des Maschinengehäuses erforderlich, sodass die elektrische Kopplung auch bei einem geschlossenen Maschinengehäuse der Elektromaschine über eine verhältnismäßig kleine Gehäuseöffnung erfolgen kann. Zudem hat das Vorhandensein der Schraube in der Klemmvorrichtung den Vorteil, dass ein korrektes Eingreifen der Schraube in ein Gewinde der Klemmvorrichtung bereits in der Vormontage sicherstellbar ist. Ein aufwendiges Ausrichten der Schraube bei geschlossenem Maschinengehäuse bei der Endmontage des elektrischen Antriebssystems ist somit vermeidbar.A coupling device according to the invention has compared to conventional electrical Kopplun Gene between an electronics busbar and a stator busbar has the advantage that a safe and space-saving electrical coupling between the busbars can be produced with simple means and in a cost-effective manner. Due to the design of the clamping device, no additional screw needs to be supplied from outside the machine housing when producing the electrical coupling, so that the electrical coupling can also take place with a closed machine housing of the electric machine via a relatively small housing opening. In addition, the presence of the screw in the clamping device has the advantage that correct engagement of the screw in a thread of the clamping device can already be ensured during pre-assembly. A complex alignment of the screw with the machine housing closed during the final assembly of the electric drive system can thus be avoided.

Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einer Koppelvorrichtung vorgesehen sein, dass der Grundkörper eine erste Einführungsöffnung zum Einführen eines Endabschnitts der Elektronikstromschiene in die Koppelvorrichtung und eine zweite Einführungsöffnung zum Einführen eines Endabschnitts der Statorstromschiene in die Koppelvorrichtung aufweist. Die Einführungsöffnungen sind vorzugsweise zum Führen, insbesondere zum linearen Führen, der jeweiligen Stromschiene ausgebildet. Vorzugsweise weist die Koppelvorrichtung für jede Phase eine erste Einführungsöffnung sowie eine zweite Einführungsöffnung auf. Für eine dreiphasige Elektromaschine weist die Koppelvorrichtung demnach vorzugsweise drei erste Einführungsöffnungen und drei zweite Einführungsöffnungen auf. Bei einer für mehrere Phasen ausgebildeten Koppelvorrichtung sind die Abstände zwischen den ersten bzw. zweiten Einführungsöffnungen zu den jeweils zugehörigen Schrauben vorzugsweise unterschiedlich ausgebildet. Weiter bevorzugt sind die ersten Einführungsöffnungen auf einer gemeinsamen Einführungslinie angeordnet, welche vorzugsweise 90° quer zur Montagerichtung der Elektronikstromschienen ausgebildet ist. Vorzugsweise sind die zweiten Einführungsöffnungen auf einer gemeinsamen Einführungslinie angeordnet, welche vorzugsweise 90° quer zur Montagerichtung der Statorstromschienen ausgebildet ist. Die drei Schrauben sind vorzugsweise in einer Dreiecksanordnung an der Koppelvorrichtung angeordnet. Auf diese Weise ist eine Montage derart erleichterbar, dass zuerst eine Elektronikstromschiene mit einer ersten Einführungsöffnung in Kontakt bringbar ist. Die weiteren Elektronikstromschienen sind dann beim weiteren Zusammenführen der Kontaktvorrichtung mit der Leistungselektronik mit den jeweiligen ersten Einführungsöffnungen in Kontakt bringbar. Ebenso ist die Montage auf diese Weise derart erleichterbar, dass zuerst eine Statorstromschiene mit einer zweiten Einführungsöffnung in Kontakt bringbar ist. Die weiteren Statorstromschienen sind dann beim weiteren Zusammenführen der Kontaktvorrichtung mit dem Stator mit den jeweiligen zweiten Einführungsöffnungen in Kontakt bringbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Montage der Koppelvorrichtung mit der Leistungselektronik und dem Stator verbessert ist.According to a preferred further development of the invention, it can be provided in a coupling device that the base body has a first insertion opening for inserting an end section of the electronics busbar into the coupling device and a second insertion opening for inserting an end section of the stator busbar into the coupling device. The insertion openings are preferably designed for guiding, in particular for linear guiding, the respective busbar. The coupling device preferably has a first insertion opening and a second insertion opening for each phase. For a three-phase electrical machine, the coupling device therefore preferably has three first insertion openings and three second insertion openings. In the case of a coupling device designed for a plurality of phases, the distances between the first and second insertion openings and the respectively associated screws are preferably designed to be different. More preferably, the first insertion openings are arranged on a common insertion line, which is preferably formed at 90° transversely to the mounting direction of the electronic busbars. The second insertion openings are preferably arranged on a common insertion line, which is preferably formed at 90° transversely to the mounting direction of the stator busbars. The three screws are preferably arranged in a triangular arrangement on the coupling device. In this way, assembly can be made easier in such a way that first an electronics busbar can be brought into contact with a first insertion opening. The further electronics busbars can then be brought into contact with the respective first insertion openings when the contact device is further brought together with the power electronics. Likewise, assembly can be made easier in this way in that first a stator busbar can be brought into contact with a second insertion opening. The further stator busbars can then be brought into contact with the respective second insertion openings when the contact device is brought together further with the stator. This has the advantage that the assembly of the coupling device with the power electronics and the stator is improved with simple means and in a cost-effective manner.

Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass die erste Einführungsöffnung und die zweite Einführungsöffnung derart angeordnet und ausgebildet sind, dass die Elektronikstromschiene und die Statorstromschiene entlang einer gemeinsamen Bewegungsachse aufeinander zu in die Klemmposition bewegbar sind. Die Bewegungsachse schneidet vorzugsweise die Schraubenlängsachse. Die Bewegungsachse ist erfindungsgemäß eine Gerade. Alternativ zu einer gemeinsamen Bewegungsachse können die Bewegungsachsen auch parallel zueinander ausgebildet sein oder einen gemeinsamen Schnittpunkt aufweisen. Ein gemeinsamer Schnittpunkt liegt vorzugsweise auf der Schraubenlängsachse. Durch die nicht fixierte Schraube ist somit die translatorische Bewegung der Elektronikstromschiene und die Statorstromschiene formschlüssig begrenzbar. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Bauraumbedarf für die elektrische Kopplung von Leistungselektronik und Stator reduzierbar ist.It is preferred according to the invention that the first insertion opening and the second insertion opening are arranged and designed in such a way that the electronics busbar and the stator busbar can be moved toward one another along a common axis of movement into the clamping position. The axis of movement preferably intersects the longitudinal axis of the screw. According to the invention, the movement axis is a straight line. As an alternative to a common movement axis, the movement axes can also be parallel to one another or have a common point of intersection. A common point of intersection is preferably on the longitudinal axis of the screw. The translational movement of the electronics busbar and the stator busbar can thus be limited in a form-fitting manner due to the unfixed screw. This has the advantage that a space requirement for the electrical coupling of power electronics and stator can be reduced with simple means and in a cost-effective manner.

Weiter bevorzugt weisen die erste Einführungsöffnung und/oder die zweite Einführungsöffnung von der Klemmvorrichtung wegweisend eine Aufweitung auf. Die Aufweitung ist vorzugsweise trichterförmig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise ein Einführen und Ausrichten der Elektronikstromschiene sowie der Statorstromschiene verbesserbar ist.More preferably, the first insertion opening and/or the second insertion opening have a widening pointing away from the clamping device. The expansion is preferably funnel-shaped. This has the advantage that insertion and alignment of the electronics busbar and the stator busbar can be improved with simple means and in a cost-effective manner.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Koppelvorrichtung vorgesehen sein, dass die Klemmvorrichtung eine translatorisch zur Schraubenlängsachse bewegbar angeordnete Gewindebuchse aufweist, wobei die Elektronikstromschiene und die Statorstromschiene mittels der Klemmvorrichtung zwischen der Gewindebuchse und der Schraube übereinander klemmbar sind. Die Schraube ist in die Gewindebuchse einschraubbar und vorzugsweise derart eingeschraubt, dass Gewindezüge der Schraube mit Gewindezügen der Gewindebuchse bestimmungsgemäß in Eingriff stehen. Dies hat den Vorteil, dass ein aufwendiges Zusammenführen einer Klemmschraube mit einem Innengewinde in der Endmontage entfallen kann. Die Gewindebuchse ist vorzugsweise über eine Führungsvorrichtung translatorisch bewegbar am Grundkörper geführt. Die Führungsvorrichtung kann beispielsweise eine Führungsschiene, Führungswand oder dergleichen aufweisen. Weiter bevorzugt weist die Klemmvorrichtung Begrenzungsmittel, wie beispielsweise einen Absatz, eine Begrenzungsschraube oder dergleichen, zum formschlüssigen Begrenzen der translatorischen Bewegung der Gewindebuchse auf. Die Klemmvorrichtung ist vorzugsweise derart eingerichtet und ausgebildet, dass die Gewindebuchse in einem entspannten Zustand der Gewindebuchse außerhalb einer Bewegungsbahn der Stromschienen, vorzugsweise von der Bewegungsbahn beabstandet, angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass somit bei der Montage der Stromschiene eine Kollision zwischen der Stromschiene und der Gewindebuchse vermeidbar ist. Weiter bevorzugt ist die Klemmvorrichtung ausgebildet und eingerichtet, dass die Gewindebuchse im gespannten Zustand der Klemmvorrichtung die Elektronikstromschiene oder die Statorstromschiene kontaktiert. Die Klemmvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet und eingerichtet, dass ein Schraubenkopf der Schraube im gespannten Zustand der Klemmvorrichtung die jeweils andere Statorstromschiene bzw. Elektronikstromschiene kontaktiert. Die Gewindebuchse und die Schraube sind vorzugsweise aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, sodass eine elektrische Kopplung der Elektronikstromschiene mit der Statorstromschiene über die Klemmvorrichtung bereitstellbar ist. Eine Gewindebuchse hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Montage der Stromschienen und die elektrische Kopplung verbesserbar sind.In a particularly preferred embodiment of the invention, it can be provided in a coupling device that the clamping device has a threaded bushing arranged to be movable translationally to the longitudinal axis of the screw, the electronics busbar and the stator busbar being able to be clamped on top of one another by means of the clamping device between the threaded bushing and the screw. The screw can be screwed into the threaded bush and is preferably screwed in such that threads of the screw engage with threads of the threaded bush as intended. This has the advantage that there is no need for a complicated assembly of a clamping screw with an internal thread in the final assembly. The threaded bushing can preferably be moved translationally on the base via a guide device body guided. The guide device can have a guide rail, guide wall or the like, for example. More preferably, the clamping device has limiting means, such as a step, a limiting screw or the like, for positively limiting the translational movement of the threaded bushing. The clamping device is preferably set up and designed in such a way that the threaded bushing is arranged outside a movement path of the busbars, preferably at a distance from the movement path, when the threaded bushing is in a relaxed state. This has the advantage that a collision between the busbar and the threaded bushing can be avoided during assembly of the busbar. More preferably, the clamping device is designed and set up such that the threaded bushing contacts the electronics busbar or the stator busbar when the clamping device is in the clamped state. The clamping device is preferably designed and set up such that a screw head of the screw contacts the respective other stator busbar or electronic busbar when the clamping device is in the clamped state. The threaded bushing and the screw are preferably made from an electrically conductive material, so that an electrical coupling of the electronics busbar to the stator busbar can be provided via the clamping device. A threaded bushing has the advantage that the mounting of the busbars and the electrical coupling can be improved with simple means and in a cost-effective manner.

Vorzugsweise weist der Grundkörper einen Formschlussabschnitt zum Halten der Schraube an dem Grundkörper auf. Der Formschlussabschnitt ist vorzugsweise zum Umgreifen eines Abschnitts des Schraubenkopfs ausgebildet. Vorzugsweise ist der Formschlussabschnitt zum Fixieren einer relativen Lage der Schraube zum Grundkörper ausgebildet. Alternativ ist der Formschlussabschnitt vorzugsweise zum Begrenzen einer linearen Bewegung der Schraube in Richtung der Schraubenlängsachse ausgebildet. Somit hat die Schraube ein begrenztes Bewegungsspiel. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Kollision der Klemmvorrichtung mit den Stromschienen bei der Montage der Stromschienen vermeidbar ist. Über den Formschlussabschnitt ist die Schraube in einer definierten Lage zum Grundkörper haltbar. Somit ist auch ein Herausfallen einer Klemmvorrichtung, welche eine Schraube und eine Gewindebuchse aufweist, vermeidbar. The base body preferably has a form-fitting section for holding the screw on the base body. The form-fitting section is preferably designed to encompass a section of the screw head. The form-fitting section is preferably designed to fix a position of the screw relative to the base body. Alternatively, the form-fitting section is preferably designed to limit a linear movement of the screw in the direction of the longitudinal axis of the screw. Thus, the screw has a limited range of motion. This has the advantage that a collision of the clamping device with the busbars during assembly of the busbars can be avoided with simple means and in a cost-effective manner. The screw can be held in a defined position relative to the base body via the form-fit section. It is thus also possible to prevent a clamping device, which has a screw and a threaded bush, from falling out.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein elektrisches Antriebssystem zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs gelöst. Das elektrische Antriebssystem weist eine Elektromaschine mit einem Rotor, einem Stator sowie einem Maschinengehäuse und eine Leistungselektronik zum Bestromen des Stators zum Betreiben der Elektromaschine auf. Der Stator weist zum elektrischen Koppeln mit der Leistungselektronik eine Statorstromschiene und die Leistungselektronik zum elektrischen Koppeln mit dem Stator eine Elektronikstromschiene auf. Erfindungsgemäß weist das elektrische Antriebssystem zum elektrischen Koppeln der Statorstromschiene mit der Elektronikstromschiene eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung auf.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by an electric drive system for driving a motor vehicle. The electric drive system has an electric machine with a rotor, a stator and a machine housing and power electronics for energizing the stator to operate the electric machine. The stator has a stator busbar for electrical coupling to the power electronics, and the power electronics have an electronics busbar for electrical coupling to the stator. According to the invention, the electric drive system has a coupling device according to the invention for electrically coupling the stator busbar to the electronics busbar.

Die Elektromaschine ist vorzugsweise als dreiphasige Elektromaschine ausgebildet und weist demnach vorzugsweise drei elektrisch voneinander getrennte Statorstromschienen auf. Dementsprechend weist die Leistungselektronik vorzugsweise drei elektrisch voneinander getrennte Elektronikstromschienen auf. Die Statorstromschienen und Elektronikstromschienen sind jeweils paarweise über eine Klemmvorrichtung der Koppelvorrichtung miteinander elektrisch gekoppelt. Demnach weist die Koppelvorrichtung vorzugsweise drei elektrisch voneinander getrennte Klemmvorrichtungen auf. Die Koppelvorrichtung ist vorzugsweise an dem Maschinengehäuse gehalten, vorzugsweise mittels einer oder mehrerer Halteschrauben.The electrical machine is preferably designed as a three-phase electrical machine and accordingly preferably has three stator busbars that are electrically separate from one another. Accordingly, the power electronics preferably has three electronic busbars that are electrically separate from one another. The stator busbars and electronics busbars are each electrically coupled to one another in pairs via a clamping device of the coupling device. Accordingly, the coupling device preferably has three clamping devices that are electrically separate from one another. The coupling device is preferably held on the machine housing, preferably by means of one or more retaining screws.

Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Antriebssystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Koppelvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße elektrische Antriebssystem gegenüber herkömmlichen elektrischen Antriebssystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine sichere sowie platzsparende elektrische Kopplung zwischen den Stromschienen hergestellt ist. Durch die Ausbildung der Klemmvorrichtung ist bei der Herstellung der elektrischen Kopplung keine Zufuhr einer zusätzlichen Schraube von außerhalb des Maschinengehäuses erforderlich, sodass die elektrische Kopplung auch bei einem geschlossenen Maschinengehäuse der Elektromaschine über eine verhältnismäßig kleine Gehäuseöffnung erfolgen kann. Zudem hat das Vorhandensein der Schraube in der Klemmvorrichtung den Vorteil, dass ein korrektes Eingreifen der Schraube in ein Gewinde der Klemmvorrichtung bereits in der Vormontage sicherstellbar ist. Ein aufwendiges Ausrichten der Schraube bei geschlossenem Maschinengehäuse bei der Endmontage des elektrischen Antriebssystems ist somit vermeidbar.All the advantages that have already been described for a coupling device according to the first aspect of the invention result from the electric drive system according to the invention. Accordingly, the electric drive system according to the invention has the advantage over conventional electric drive systems that a safe and space-saving electric coupling between the busbars is produced with simple means and in a cost-effective manner. Due to the design of the clamping device, no additional screw needs to be supplied from outside the machine housing when producing the electrical coupling, so that the electrical coupling can also take place with a closed machine housing of the electric machine via a relatively small housing opening. In addition, the presence of the screw in the clamping device has the advantage that correct engagement of the screw in a thread of the clamping device can already be ensured during pre-assembly. A complex alignment of the screw with the machine housing closed during the final assembly of the electric drive system can thus be avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann bei einem elektrischen Antriebssystem vorgesehen sein, dass die Elektronikstromschiene und/oder die Statorstromschiene zum Bewegen in die Klemmposition ein zu einem Schienenende offenes Langloch zum Eingreifen mit der Klemmvorrichtung aufweisen. Ein Endabschnitt der Elektronikstromschiene bzw. Statorstromschiene weist demnach vorzugsweise eine gabelförmige Ausbildung auf. Eine Langlochbreite des Langlochs ist vorzugsweise auf einen Schraubendurchmesser der Schraube der Klemmvorrichtung abgestimmt und entspricht diesem zur besseren Montierbarkeit sowie zur sicheren Ausrichtung im Wesentlichen. Die Klemmvorrichtung und Elektronikstromschiene bzw. Statorstromschiene sind vorzugsweise derart ausgebildet und eingerichtet, dass ein Schaftabschnitt eines Schraubenschafts der Schraube in der Klemmposition innerhalb des Langlochs angeordnet ist. Dieser Schaftabschnitt weist vorzugsweise kein Gewinde auf, kann aber auch ein Gewinde aufweisen. Vorzugsweise kontaktiert die Schraube in der Klemmposition eine Endwandung des Langlochs, sodass über das Zusammenspiel der Schraube und dem Langloch die Klemmposition formschlüssig festgelegt ist. Eine Lochöffnung des Langlochs weist vorzugsweise eine Aufweitung auf, um ein Aufschieben des Langlochs auf die Schraube zu verbessern. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise die Montage des elektrischen Antriebssystems weiter verbessert ist.According to a preferred embodiment of the invention, it can be provided in an electric drive system that the electronics busbar and/or the stator busbar for moving into the clamping position has an elongated hole open to one end of the rail for engagement have the clamping device. An end section of the electronics busbar or stator busbar therefore preferably has a fork-shaped design. A slot width of the slot is preferably matched to a screw diameter of the screw of the clamping device and essentially corresponds to this for better assembly and for reliable alignment. The clamping device and electronics busbar or stator busbar are preferably designed and set up in such a way that a shank section of a screw shank of the screw is arranged inside the elongated hole in the clamping position. This shank section preferably has no thread, but can also have a thread. In the clamped position, the screw preferably contacts an end wall of the elongated hole, so that the clamped position is fixed in a form-fitting manner via the interaction of the screw and the elongated hole. A hole opening of the elongated hole preferably has a widening in order to improve sliding of the elongated hole onto the screw. This has the advantage that the assembly of the electric drive system is further improved with simple means and in a cost-effective manner.

Besonders bevorzugt weist das Maschinengehäuse eine Gehäuseöffnung zum Durchführen eines Werkzeugs zum Drehen der Schraube der Klemmvorrichtung um die Schraubenlängsachse auf. Die Gehäuseöffnung weist einen derart großen Durchmesser auf, dass ein Werkzeug zum Drehen der Schraube durch die Gehäuseöffnung führbar ist, wobei ein möglichst kleiner Durchmesser der Gehäuseöffnung erfindungsgemäß bevorzugt ist. Die Gehäuseöffnung ist vorzugsweise koaxial zur Schraubenlängsachse angeordnet. Die Gehäuseöffnung weist vorzugsweise einen kleineren Durchmesser als ein Schraubenkopfdurchmesser des Schraubenkopfs der Schraube auf. Somit ist eine vollständige Demontage der Schraube bei geschlossenem Maschinengehäuse verhinderbar. Die Gehäuseöffnung ist vorzugsweise mittels einer Verschlussvorrichtung verschlossen. Die Verschlussvorrichtung ist vorzugsweise als Stopfen, Deckel oder dergleichen ausgebildet. Weiter bevorzugt ist die Verschlussvorrichtung an dem Maschinengehäuse fixiert, insbesondere angeschraubt, oder über ein eigenes Gewinde eingeschraubt. Dies hat den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine Montage des elektrischen Antriebssystems verbessert ist.The machine housing particularly preferably has a housing opening for the passage of a tool for rotating the screw of the clamping device about the longitudinal axis of the screw. The housing opening has such a large diameter that a tool for turning the screw can be guided through the housing opening, with the smallest possible diameter of the housing opening being preferred according to the invention. The housing opening is preferably arranged coaxially to the longitudinal axis of the screw. The housing opening preferably has a smaller diameter than a screw head diameter of the screw head of the screw. This prevents the screw from being completely dismantled when the machine housing is closed. The housing opening is preferably closed by means of a closure device. The closure device is preferably designed as a stopper, cover or the like. More preferably, the closure device is fixed to the machine housing, in particular screwed on, or screwed in via its own thread. This has the advantage that assembly of the electric drive system is improved with simple means and in a cost-effective manner.

Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum elektrischen Koppeln einer Elektronikstromschiene einer Leistungselektronik mit einer Statorstromschiene eines Stators einer Elektromaschine für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Anordnen einer erfindungsgemäßen Koppelvorrichtung in einen Innenraum eines Maschinengehäuses der Elektromaschine,
- Einführen eines Endabschnitts der Elektronikstromschiene in die Klemmvorrichtung bis in die Klemmposition,
- Einführen eines Endabschnitts der Statorstromschiene in die Klemmvorrichtung bis in die Klemmposition,
- Manipulieren der Klemmvorrichtung von außen durch eine Gehäuseöffnung des Maschinengehäuses derart, dass die Elektronikstromschiene und die Statorstromschiene in der Klemmposition geklemmt werden, und
- Verschließen der Gehäuseöffnung mittels einer Verschlussvorrichtung und
- Sichern der Verschlussvorrichtung am Maschinengehäuse.

According to a third aspect of the invention, the object is achieved by a method for electrically coupling an electronics busbar of power electronics to a stator busbar of a stator of an electric machine for a motor vehicle. The procedure has the following steps:

- arranging a coupling device according to the invention in an interior of a machine housing of the electric machine,
- inserting an end section of the electronic busbar into the clamping device up to the clamping position,
- inserting an end section of the stator busbar into the clamping device up to the clamping position,
- Manipulating the clamping device from the outside through a housing opening of the machine housing in such a way that the electronics busbar and the stator busbar are clamped in the clamping position, and
- Closing the housing opening by means of a closure device and
- Securing the locking device on the machine body.

Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Koppelvorrichtung zuerst auf die Elektronikstromschiene oder die Statorstromschiene gesteckt und anschließend gemeinsam mit dem jeweiligen Bauteil am Maschinengehäuse montiert wird. Die Koppelvorrichtung wird vorzugsweise am Maschinengehäuse fixiert.It can be provided according to the invention that the coupling device is first plugged onto the electronics busbar or the stator busbar and then mounted together with the respective component on the machine housing. The coupling device is preferably fixed to the machine housing.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einer Koppelvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie zu einem elektrischen Antriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise eine sichere sowie platzsparende elektrische Kopplung zwischen den Stromschienen herstellbar ist. Durch die Ausbildung der Klemmvorrichtung ist bei der Herstellung der elektrischen Kopplung keine Zufuhr einer zusätzlichen Schraube von außerhalb des Maschinengehäuses erforderlich, sodass die elektrische Kopplung auch bei einem geschlossenen Maschinengehäuse der Elektromaschine über eine verhältnismäßig kleine Gehäuseöffnung erfolgen kann. Zudem hat das Vorhandensein der Schraube in der Klemmvorrichtung den Vorteil, dass ein korrektes Eingreifen der Schraube in ein Gewinde der Klemmvorrichtung bereits in der Vormontage sicherstellbar ist. Ein aufwendiges Ausrichten der Schraube bei geschlossenem Maschinengehäuse bei der Endmontage des elektrischen Antriebssystems ist somit vermeidbar.The method according to the invention results in all the advantages that have already been described for a coupling device according to the first aspect of the invention and for an electric drive system according to the second aspect of the invention. Accordingly, the method according to the invention has the advantage over conventional methods that a secure and space-saving electrical coupling between the busbars can be produced with simple means and in a cost-effective manner. Due to the design of the clamping device, no additional screw needs to be supplied from outside the machine housing when producing the electrical coupling, so that the electrical coupling can also take place with a closed machine housing of the electric machine via a relatively small housing opening. In addition, the presence of the screw in the clamping device has the advantage that correct engagement of the screw in a thread of the clamping device can already be ensured during pre-assembly. A complex alignment of the screw with the machine housing closed during the final assembly of the electric drive system can thus be avoided.

Eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung, ein erfindungsgemäßes elektrisches Antriebssystem sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine Koppelvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
2 in einer perspektivischen Ansicht einen Ausschnitt aus 1,
3 in einer perspektivischen Ansicht die Koppelvorrichtung aus 1 während eines Montagevorgangs einer Elektronikstromschiene und einer Statorstromschiene,
4 in einer Schnittdarstellung einen Ausschnitt eines elektrischen Antriebssystems gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung, und
5 in einem Ablaufdiagramm eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

A coupling device according to the invention, an electric drive system according to the invention and a method according to the invention explained in more detail below with reference to drawings. They each show schematically:

1 in a perspective view a coupling device according to a preferred embodiment of the invention,
2 in a perspective view a detail 1 ,
3 in a perspective view of the coupling device 1 during an assembly process of an electronics busbar and a stator busbar,
4 in a sectional view, a detail of an electric drive system according to a preferred first embodiment of the invention, and
5 in a flow chart a preferred embodiment of a method according to the invention.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 5 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.Elements with the same function and mode of action are in the 1 until 5 each provided with the same reference numerals.

In 1 ist eine Koppelvorrichtung 1 gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer perspektivischen Ansicht abgebildet. Die Koppelvorrichtung 1 weist einen Grundkörper 4 auf, an welchem drei Klemmvorrichtungen 5 mit jeweils einer Schraube 6, die eine Schraubenlängsachse 7 aufweist, und einer Gewindebuchse 11, die mit einem nicht dargestellten Außengewinde der Schraube 6 in Eingriff steht, angeordnet sind. Die Schrauben 6 weisen jeweils einen Schraubenkopf 18 und einen Schraubenschaft 19 auf, wobei das nicht dargestellte Außengewinde am Schraubenschaft 19 ausgebildet ist. Für jede Klemmvorrichtung 5 weist der Grundkörper 4 eine erste Einführungsöffnung 8 zum Einführen einer nicht dargestellten Elektronikschiene 2 (vgl. 3) einer Leistungselektronik sowie eine zweite Einführungsöffnung 9 zum Einführen einer nicht dargestellten Statorstromschiene 3 (vgl. 3) eines Stators auf. Die Klemmvorrichtung 5 ist zum mechanischen sowie elektrischen Koppeln der Elektronikschiene 2 mit der Statorstromschiene 3 ausgebildet.In 1 a coupling device 1 according to a preferred first embodiment of the invention is shown schematically in a perspective view. The coupling device 1 has a base body 4 on which three clamping devices 5, each with a screw 6 having a screw longitudinal axis 7, and a threaded bushing 11, which is in engagement with an external thread of the screw 6, not shown, are arranged. The screws 6 each have a screw head 18 and a screw shank 19 , the external thread (not shown) being formed on the screw shank 19 . For each clamping device 5, the base body 4 has a first insertion opening 8 for inserting an electronic rail 2 (not shown) (cf. 3 ) of power electronics and a second insertion opening 9 for inserting a stator busbar 3 (not shown) (cf. 3 ) of a stator. The clamping device 5 is designed for mechanically and electrically coupling the electronic rail 2 to the stator busbar 3 .

2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig, 1 schematisch in einer perspektivischen Ansicht. Der Schraubenkopf 18 ist formschlüssig von einem Formschlussabschnitt 12 des Grundkörpers 4 gehalten und somit gegen eine eigenständige Bewegung entlang der Schraubenlängsachse 7, beispielsweise aufgrund des Eigengewichts von Schraube 6 und Gewindebuchse 11, durch Erschütterungen, Vibrationen, mechanische Stöße oder dergleichen, gesichert. Der Formschlussabschnitt 12 ist zudem derart ausgebildet, durch die beim Schrauben der Schraube 6 auftretenden Kräfte entlang der Schraubenlängsachse 7 nachzugeben, beispielsweise durch elastisches Wegbiegen, Abknicken, Abbrechen oder dergleichen, und somit den Schraubenkopf 18 zum weiteren Festziehen der Klemmvorrichtung 5 freizugeben. Hierfür weist der Formschlussabschnitt 12 eine schräge Abgleitfläche zum Abgleiten des Schraubenkopfes 18 auf. Der Schraubenschaft 19 erstreckt sich entlang der Schraubenlängsachse 7. 2 shows a section from FIG. 1 schematically in a perspective view. The screw head 18 is held in a form-fitting manner by a form-fitting section 12 of the base body 4 and is thus secured against independent movement along the longitudinal axis 7 of the screw, for example due to the dead weight of the screw 6 and the threaded bushing 11, as a result of shocks, vibrations, mechanical shocks or the like. The form-fitting section 12 is also designed in such a way that it yields along the longitudinal axis 7 of the screw as a result of the forces occurring when screwing the screw 6, for example by elastically bending away, kinking, breaking off or the like, and thus releasing the screw head 18 for further tightening of the clamping device 5. For this purpose, the form-fitting section 12 has an inclined sliding surface for the screw head 18 to slide off. The screw shank 19 extends along the longitudinal axis 7 of the screw.

3 zeigt die Koppelvorrichtung 1 aus 1 während eines Montagevorgangs der Elektronikstromschiene 2 und der Statorstromschiene 3. Die Elektronikstromschiene 2 weist einen Endabschnitt E mit einem Langloch 15 zum Umgreifen der Schraube 6 der Koppelvorrichtung 1 auf. Die Statorstromschiene 3 weist ebenfalls einen Endabschnitt E mit einem Langloch 15 zum Umgreifen der Schraube 6 der Koppelvorrichtung 1 auf. Zum Montieren an der Koppelvorrichtung 1 sind die Elektronikstromschiene 2 und die Statorstromschiene 3 von entgegengesetzten Seiten aus entlang der Bewegungsachse B in Richtung der Schraube 6 bewegbar. 3 shows the coupling device 1 1 during an assembly process of the electronic busbar 2 and the stator busbar 3. The electronic busbar 2 has an end section E with a slot 15 for embracing the screw 6 of the coupling device 1. The stator busbar 3 also has an end section E with a slot 15 for embracing the screw 6 of the coupling device 1 . For mounting on the coupling device 1, the electronics busbar 2 and the stator busbar 3 can be moved from opposite sides along the movement axis B in the direction of the screw 6.

In 4 ist ein Ausschnitt eines elektrischen Antriebssystems 13 gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch in einer Schnittdarstellung abgebildet. Das elektrische Antriebssystem 13 weist ein Maschinengehäuse 14 auf, in welchem eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung 1 angeordnet ist. In dieser Ansicht ist die Elektronikstromschiene 2 einer außerhalb des Maschinengehäuses 14 angeordneten, nicht weiter dargestellten Leistungselektronik von außen entlang der Bewegungsachse B in das Maschinengehäuse 14 sowie durch die erste Einführungsöffnung 8 eingeführt und in einer Klemmposition K an der Klemmvorrichtung 5 der Koppelvorrichtung 1 angeordnet. Der Schraubenschaft 19 ist somit im Langloch 15 der Elektronikstromschiene 2 angeordnet. Aus einer entgegengesetzten Richtung ist die Statorstromschiene 3 eines innerhalb des Maschinengehäuses 14 angeordneten, nicht weiter dargestellten Stators entlang der Bewegungsachse B durch die zweite Einführungsöffnung 9 eingeführt und in der Klemmposition K an der Klemmvorrichtung 5 angeordnet. Der Schraubenschaft 19 ist somit im Langloch 15 der Statorstromschiene 3 angeordnet. An dem Grundkörper 4 und der Gewindebuchse 11 der Klemmvorrichtung 5 sind miteinander korrespondierende Absätze 22 ausgebildet, durch welche ein Herausfallen der Gewindebuchse 11 in dieser Ansicht nach unten bei entfernter Schraube 6 formschlüssig verhindert ist. Es ist ferner erkennbar, dass die erste Einführungsöffnung 8 und die zweite Einführungsöffnung 9 von der Klemmvorrichtung 5 wegweisend jeweils eine Aufweitung 10 zur erleichterten Montage der Elektronikstromschiene 2 und der Statorstromschiene 3 an der Koppelvorrichtung 1 aufweisen. Die Aufweitungen 10 sind trichterförmig ausgebildet. Die Schraube 6 ist über eine Gehäuseöffnung 16 des Maschinengehäuses 14 von außen mit einem Werkzeug festziehbar sowie lösbar. Die Gehäuseöffnung 16 ist mittels einer Verschlussvorrichtung 17, welche über eine Sicherungsschraube 20 am Maschinengehäuse 14 gesichert bzw. fixiert ist, verschlossen.In 4 a section of an electric drive system 13 according to a preferred first embodiment of the invention is shown schematically in a sectional view. The electric drive system 13 has a machine housing 14 in which a coupling device 1 according to the invention is arranged. In this view, the electronics busbar 2 of power electronics (not shown) arranged outside of the machine housing 14 is inserted from the outside along the movement axis B into the machine housing 14 and through the first insertion opening 8 and is arranged in a clamping position K on the clamping device 5 of the coupling device 1. The screw shank 19 is thus arranged in the elongated hole 15 of the electronics busbar 2 . From the opposite direction, the stator busbar 3 of a stator (not shown) arranged within the machine housing 14 is inserted along the movement axis B through the second insertion opening 9 and arranged in the clamping position K on the clamping device 5 . The screw shank 19 is thus arranged in the slot 15 of the stator busbar 3 . Corresponding paragraphs 22 are formed on the base body 4 and the threaded bushing 11 of the clamping device 5, through which a falling out of the threaded bushing 11 downwards in this view when the screw 6 is removed is positively prevented. It can also be seen that the first insertion opening 8 and the second insertion opening 9 pointing away from the clamping device 5 each have a widening 10 for easier assembly of the electronics busbar 2 and the stator busbar 3 on the coupling device 1 . The flares 10 are funnel-shaped educated. The screw 6 can be tightened and released from the outside with a tool via a housing opening 16 of the machine housing 14 . The housing opening 16 is closed by means of a closure device 17 which is secured or fixed to the machine housing 14 by a locking screw 20 .

In 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Verfahrensschritt 100 wird eine erfindungsgemäße Koppelvorrichtung 1 in dem Innenraum des Maschinengehäuses 14 der Elektromaschine angeordnet. In einem zweiten Verfahrensschritt 200 wird der Endabschnitt E der Elektronikstromschiene 2 über die erste Einführungsöffnung 8 in die Klemmvorrichtung 5 eingeführt und in der Klemmposition K angeordnet. In der Klemmposition K kontaktiert vorzugsweise eine Endwandung eines Langlochs 15 der Elektronikstromschiene 2 die Schraube 6 der Koppelvorrichtung 1. Der zweite Verfahrensschritt 200 kann erfindungsgemäß auch vor dem ersten Verfahrensschritt 100 erfolgen. In diesem Fall wird die Koppelvorrichtung 1 zusammen mit der Elektronikschiene 2 im Innenraum des Maschinengehäuses 14 angeordnet. In einem dritten Verfahrensschritt 300 wird der Endabschnitt E der Statorstromschiene 3 über die zweite Einführungsöffnung 9 in die Klemmvorrichtung 5 eingeführt und in der Klemmposition K angeordnet. In der Klemmposition K kontaktiert vorzugsweise eine Endwandung eines Langlochs 15 der Statorstromschiene 3 die Schraube 6 der Koppelvorrichtung 1. Die Endbereiche der Elektronikschiene 2 und der Statorstromschiene 3 überlappen einander und sind zwischen dem Schraubenkopf 18 der Schraube und der Gewindebuchse 11 angeordnet.In 5 shows a preferred embodiment of a method according to the invention schematically in a flow chart. In a first method step 100, a coupling device 1 according to the invention is arranged in the interior of the machine housing 14 of the electric machine. In a second method step 200, the end section E of the electronic busbar 2 is inserted into the clamping device 5 via the first insertion opening 8 and arranged in the clamping position K. In the clamping position K, an end wall of a slot 15 in the electronics busbar 2 preferably contacts the screw 6 of the coupling device 1. The second method step 200 can also take place before the first method step 100 according to the invention. In this case, the coupling device 1 is arranged together with the electronics rail 2 in the interior of the machine housing 14 . In a third method step 300, the end section E of the stator busbar 3 is inserted into the clamping device 5 via the second insertion opening 9 and arranged in the clamping position K. In the clamping position K, an end wall of an elongated hole 15 in the stator busbar 3 preferably contacts the screw 6 of the coupling device 1. The end regions of the electronic busbar 2 and the stator busbar 3 overlap and are arranged between the screw head 18 of the screw and the threaded bushing 11.

In einem vierten Verfahrensschritt 400 wird die Klemmvorrichtung 5 von außen durch die Gehäuseöffnung 16 des Maschinengehäuses 14 derart manipuliert, dass die Elektronikstromschiene 2 und die Statorstromschiene 3 in der Klemmposition K zwischen dem Schraubenkopf 18 und der Gewindebuchse 11 geklemmt werden. Das Manipulieren ist ein Festziehen der Schraube 6. Hierdurch wird die elektrische Kopplung der Elektronikstromschiene 2 mit der Statorstromschiene 3 sichergestellt. Die elektrische Kopplung ist beispielsweise über die Klemmvorrichtung 5, insbesondere die Schraube und die Gewindebuchse, und/oder direkt durch gegenseitige Kontaktierung der Elektronikstromschiene 2 und der Statorstromschiene 3 hergestellt. In einem fünften Verfahrensschritt 500 wird die Gehäuseöffnung 16 mittels der Verschlussvorrichtung 17 verschlossen, sodass der Innenraum vor äußeren Einflüssen, vorzugsweise Staub, Schmutz, Wasser oder dergleichen, geschützt ist. In einem sechsten Verfahrensschritt 600 wird die Verschlussvorrichtung 17 am Maschinengehäuse 14 gesichert. Dies erfolgt vorzugsweise mittels einer Sicherungsschraube 20.In a fourth method step 400, the clamping device 5 is manipulated from the outside through the housing opening 16 of the machine housing 14 in such a way that the electronics busbar 2 and the stator busbar 3 are clamped in the clamping position K between the screw head 18 and the threaded bushing 11. The manipulation is a tightening of the screw 6. This ensures the electrical coupling of the electronics busbar 2 to the stator busbar 3. The electrical coupling is produced, for example, via the clamping device 5, in particular the screw and the threaded bushing, and/or directly by mutual contacting of the electronics busbar 2 and the stator busbar 3. In a fifth method step 500, the housing opening 16 is closed by means of the closure device 17 so that the interior is protected from external influences, preferably dust, dirt, water or the like. In a sixth method step 600, the closure device 17 is secured on the machine housing 14. This is preferably done using a locking screw 20.

BezugszeichenlisteReference List

11: Koppelvorrichtungcoupling device
22: Elektronikstromschieneelectronics busbar
33: Statorstromschienestator busbar
44: Grundkörperbody
55: Klemmvorrichtungclamping device
66: Schraubescrew
77: Schraubenlängsachselongitudinal screw axis
88th: erste Einführungsöffnungfirst insertion opening
99: zweite Einführungsöffnungsecond insertion opening
1010: Aufweitung widening
1111: Gewindebuchsethreaded bush
1212: Formschlussabschnittform fit section
1313: elektrisches Antriebssystemelectric drive system
1414: Maschinengehäusemachine housing
1515: LanglochLong hole
1616: Gehäuseöffnungcase opening
1717: Verschlussvorrichtunglocking device
1818: Schraubenkopfscrew head
1919: Schraubenschaftscrew shank
2020: Sicherungsschraube locking screw
2121: Führungsvorrichtungguiding device
2222: AbsatzUnit volume
2323: Abgleitfläche sliding surface
100100: erster Verfahrensschrittfirst step in the process
200200: zweiter Verfahrensschrittsecond process step
300300: dritter Verfahrensschrittthird step
400400: vierter Verfahrensschrittfourth step
500500: fünfter Verfahrensschrittfifth step
600600: sechster Verfahrensschrittsixth step
BB: Bewegungsachsemotion axis
EE: Endabschnittend section
KK: Klemmpositionclamping position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102019114810 A1 [0002]
DE 102019212980 A1 [0003, 0006]
DE 102019200751 A1 [0003]
DE 102012024160 A1 [0006]

Claims

Coupling device (1) for electrically coupling an electronics busbar (2) of power electronics to a stator busbar (3) of a stator of an electric machine for a motor vehicle, having a base body (4) and a clamping device (5) arranged on the base body (4) for jointly clamping the Electronics busbar (2) and the stator busbar (3) on the base body (4) in a clamping position (K), characterized in that the clamping device (5) has a screw (6) with a screw longitudinal axis (7), the base body (4 ) is designed and the screw (6) is arranged on the base body (4) in such a way that the electronics busbar (2) and the stator busbar (3) can be moved transversely to the longitudinal axis (7) of the screw into the clamping position (K).

Coupling device (1) after claim 1 , characterized in that the base body (4) has a first insertion opening (8) for inserting an end section (E) of the electronics busbar (2) into the coupling device (1) and a second insertion opening (9) for inserting an end section (E) of the stator busbar (3) in the coupling device (1).

Coupling device (1) after claim 2 , characterized in that the first insertion opening (8) and the second insertion opening (9) are arranged and designed in such a way that the electronics busbar (2) and the stator busbar (3) move towards one another along a common axis of movement (B) into the clamping position (K ) are movable.

Coupling device (1) after claim 2 or 3 , characterized in that the first insertion opening (8) and/or the second insertion opening (9) pointing away from the clamping device (5) have a widening (10).

Coupling device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping device (5) has a threaded bushing (11) arranged to be movable translationally to the longitudinal axis (7) of the screw, the electronics busbar (2) and the stator busbar (3) being connected by means of the clamping device ( 5) between the threaded bush (11) and the screw (6) can be clamped on top of each other.

Coupling device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base body (4) has a form-fitting section (12) for holding the screw (6) on the base body (4).

Electrical drive system (13) for driving a motor vehicle, having an electric machine with a rotor, a stator and a machine housing (14) and power electronics for energizing the stator to operate the electric machine, the stator having a stator busbar (3rd ) and the power electronics have an electronic busbar (2) for electrically coupling to the stator, characterized in that the electrical drive system (13) for electrically coupling the stator busbar (3) to the electronic busbar (2) has a coupling device (1) according to one of the preceding claims.

Electric drive system (13) after claim 7 , characterized in that the electronics busbar (2) and/or the stator busbar (3) for moving into the clamping position (K) have an elongated hole (15) open to one end of the rail for engagement with the clamping device (5).

Electric drive system (13) after claim 7 or 8th , characterized in that the machine housing (14) has a housing opening (16) for the passage of a tool for turning the screw (6) of the clamping device (5) about the longitudinal axis (7) of the screw.

Method for electrically coupling an electronics busbar (2) of power electronics with a stator busbar (3) of a stator of an electric machine for a motor vehicle, having the following steps: - arranging a coupling device (1) according to one of Claims 1 until 6 into an interior of a machine housing (14) of the electric machine, - inserting an end section (E) of the electronic busbar (2) into the clamping device (5) up to the clamping position (K), - inserting an end section (E) of the stator busbar (3) in the clamping device (5) up to the clamping position (K), - manipulating the clamping device (5) from the outside through a housing opening (16) in the machine housing (14) in such a way that the electronic busbar (2) and the stator busbar (3) are in the clamping position (K) are clamped, and - closing the housing opening (16) by means of a closure device (17) and - securing the closure device (17) on the machine housing (14).