DE102021211011A1 - Stator assembly and method of assembling a stator assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung mit einer Kontaktschnittstelle zur Darstellung einer elektrischen Anbindung einer Statoreinheit an eine Kontakteinheit, die mindestens zwei Kontaktaufnahmen mit einem kreisrunden Aufnahmequerschnitt für jeweils einen statorseitigen Hülsenkörper mit einem Außenumfang umfasst, der relativ zu dem kreisrunden Aufnahmequerschnitt der zugeordneten Kontaktaufnahme ein Montagespiel aufweist, wobei die Kontaktaufnahmen auf einem Kontaktteilkreis angeordnet sind.Um die Herstellung der Statoranordnung zu vereinfachen, weist einer der statorseitigen Hülsenkörper an seinem Außenumfang eine Zentriergeometrie auf, mit deren Hilfe eine Statorachse der Statoreinheit bei der Montage innerhalb des Kontaktteilkreises der Kontakteinheit zentriert wird.The invention relates to a stator arrangement with a contact interface for representing an electrical connection of a stator unit to a contact unit, which comprises at least two contact receptacles with a circular receiving cross section for each one sleeve body on the stator side with an outer circumference that has assembly play relative to the circular receiving cross section of the associated contact receptacle. the contact receptacles are arranged on a contact pitch circle.To simplify the manufacture of the stator arrangement, one of the stator-side sleeve bodies has a centering geometry on its outer circumference, with the aid of which a stator axis of the stator unit is centered within the contact pitch circle of the contact unit during assembly.
Description
Die Erfindung betrifft eine Statoranordnung mit einer Kontaktschnittstelle zur Darstellung einer elektrischen Anbindung einer Statoreinheit an eine Kontakteinheit, die mindestens zwei Kontaktaufnahmen mit einem kreisrunden Aufnahmequerschnitt für jeweils einen statorseitigen Hülsenkörper mit einem Außenumfang umfasst, der relativ zu dem kreisrunden Aufnahmequerschnitt der zugeordneten Kontaktaufnahme ein Montagespiel aufweist, wobei die Kontaktaufnahmen auf einem Kontaktteilkreis angeordnet sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Montieren einer derartigen Statoranordnung.The invention relates to a stator arrangement with a contact interface for representing an electrical connection of a stator unit to a contact unit, which comprises at least two contact receptacles with a circular receiving cross section for each one sleeve body on the stator side with an outer circumference that has assembly play relative to the circular receiving cross section of the associated contact receptacle. wherein the contact receptacles are arranged on a contact pitch circle. The invention also relates to a method for assembling such a stator arrangement.
Stand der TechnikState of the art
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung einer Statoranordnung mit einer Kontaktschnittstelle zur Darstellung einer elektrischen Anbindung einer Statoreinheit an eine Kontakteinheit, die mindestens zwei Kontaktaufnahmen mit einem kreisrunden Aufnahmequerschnitt für jeweils einen statorseitigen Hülsenkörper mit einem Außenumfang umfasst, der relativ zu dem kreisrunden Aufnahmequerschnitt der zugeordneten Kontaktaufnahme ein Montagespiel aufweist, wobei die Kontaktaufnahmen auf einem Kontaktteilkreis angeordnet sind, zu vereinfachen.The object of the invention is to produce a stator arrangement with a contact interface for establishing an electrical connection between a stator unit and a contact unit, which comprises at least two contact receptacles with a circular receptacle cross section, each for a stator-side sleeve body with an outer circumference that is relatively small relative to the circular receptacle cross section of the associated Contact has a mounting game, the contacts are arranged on a contact pitch circle to simplify.
Die Aufgabe ist bei einer Statoranordnung mit einer Kontaktschnittstelle zur Darstellung einer elektrischen Anbindung einer Statoreinheit an eine Kontakteinheit, die mindestens zwei Kontaktaufnahmen mit einem kreisrunden Aufnahmequerschnitt für jeweils einen statorseitigen Hülsenkörper mit einem Außenumfang umfasst, der relativ zu dem kreisrunden Aufnahmequerschnitt der zugeordneten Kontaktaufnahme ein Montagespiel aufweist, wobei die Kontaktaufnahmen auf einem Kontaktteilkreis angeordnet sind, dadurch gelöst, dass einer der statorseitigen Hülsenkörper an seinem Außenumfang eine Zentriergeometrie aufweist, mit deren Hilfe eine Statorachse der Statoreinheit bei der Montage innerhalb des Kontaktteilkreises der Kontakteinheit zentriert wird. Bei der Montage werden vorteilhaft werkzeuglos Steckverbindungen zwischen der Statoreinheit und einer Hochvoltelektronik hergestellt. Von einem Stator der Statoreinheit gehen zum Beispiel drei Statorleitungen aus, die an der Kontaktschnittstelle mit einer Hochvoltelektronik verbunden werden, die mit der Statoranordnung in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. Die Kontaktschnittstelle umfasst zum Beispiel mindestens eine weitere Verbindung, die vorteilhaft ebenfalls als Steckverbindung ausgeführt ist. Die weitere Verbindung dient zum Beispiel dazu, eine der Statoreinheit zugeordnete Sensoreinrichtung steuerungsmäßig an die Hochvoltelektronik anzubinden. Das Montagespiel kann fertigungsbedingt variieren. Durch die Zentriergeometrie wird die korrekte Montage der Statoranordnung erheblich vereinfacht. Auf ansonsten benötigte Ausrichtmerkmale an Einzelteilen der Statoranordnung kann verzichtet werden. Darüber hinaus können in Verbindung mit der Zentriergeometrie einfache Montageanlagen verwendet werden. Kontaktierungsfehler können vermieden werden.The task is in a stator arrangement with a contact interface for representing an electrical connection of a stator unit to a contact unit, which comprises at least two contact receptacles with a circular receiving cross-section for a sleeve body on the stator side with an outer circumference that has assembly play relative to the circular receiving cross-section of the associated contact receptacle , The contacts being arranged on a contact pitch circle, solved in that one of the sleeve bodies on the stator side has a centering geometry on its outer circumference, with the aid of which a stator axis of the stator unit is centered during assembly within the contact pitch circle of the contact unit. During assembly, plug-in connections between the stator unit and high-voltage electronics are advantageously produced without tools. For example, three stator lines extend from a stator of the stator unit and are connected at the contact interface to high-voltage electronics that are accommodated in a common housing with the stator arrangement. The contact interface includes, for example, at least one further connection, which is advantageously also designed as a plug-in connection. The further connection serves, for example, to connect a sensor device assigned to the stator unit to the high-voltage electronics in terms of control. The assembly clearance may vary due to production. The correct assembly of the stator arrangement is considerably simplified by the centering geometry. Alignment features that would otherwise be required on individual parts of the stator arrangement can be dispensed with. In addition, simple assembly systems can be used in connection with the centering geometry. Contacting errors can be avoided.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriergeometrie quer zu einer Radialen ausgerichtet ist, die sich von der Statorachse der Statoreinheit durch einen Mittelpunkt des kreisrunden Aufnahmequerschnitts der zugeordneten Kontaktaufnahme erstreckt. Durch die Zentriergeometrie an genau einem der statorseitigen Hülsenkörper werden vorteilhaft alle statorseitigen Hülsenkörper bei der Montage, das heißt beim Herstellen der Steckverbindungen, automatisch korrekt ausgerichtet. Auf komplizierte Montagevorrichtungen kann verzichtet werden. Dadurch können die Herstellkosten wirksam reduziert werden.A preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering geometry is aligned transversely to a radial line that extends from the stator axis of the stator unit through a center point of the circular receiving cross section of the associated contact receptacle. Due to the centering geometry on exactly one of the sleeve bodies on the stator side, all sleeve bodies on the stator side are advantageously automatically and correctly aligned during assembly, that is to say when the plug connections are made. Complicated assembly devices can be dispensed with. As a result, the manufacturing costs can be effectively reduced.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriergeometrie erstens so bemessen ist, dass sie ihre Zentrierfunktion auch bei einem maximalen Montagespiel ausübt, und zweitens so verformbar ist, dass die Montage auch dann werkzeuglos möglich ist, wenn das Montagespiel gegen Null geht. Im Idealfall ist die Statoreinheit spielfrei an der Kontakteinheit ausgerichtet. Durch die beanspruchte Bemessung und Verformbarkeit der Zentriergeometrie wird über den gesamten zulässigen Toleranzbereich eine korrekte Ausrichtung der Statoreinheit relativ zu der Kontakteinheit sichergestellt.A further preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering geometry is firstly dimensioned in such a way that it performs its centering function even when there is maximum assembly play, and secondly it is deformable in such a way that assembly is also possible without tools when the assembly play is close to zero . In the ideal case, the stator unit is aligned with the contact unit without play. The claimed dimensioning and deformability of the centering geometry ensures correct alignment of the stator unit relative to the contact unit over the entire permissible tolerance range.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriergeometrie relativ zu dem kreisrunden Aufnahmequerschnitt der zugeordneten Kontaktaufnahme ein leichtes Übermaß aufweist und bei der Montage verformbar ist. Dadurch wird eine spielfreie Ausrichtung der Statoreinheit relativ zu der Kontakteinheit ermöglicht.A further preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering geometry is slightly oversized relative to the circular receiving cross section of the associated contact receptacle and can be deformed during assembly. This enables the stator unit to be aligned without play relative to the contact unit.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriergeometrie zwei Zentrierrippen am Außenumfang des statorseitigen Hülsenkörpers umfasst. Der Hülsenkörper mit den Zentrierrippen ist zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial gebildet. Dadurch wird die Herstellung der Zentriergeometrie vereinfacht. Mit den Zentrierrippen kann der statorseitige Hülsenkörper auf einfache Art und Weise beim Herstellen der Steckverbindung in der zugehörigen Kontaktaufnahme korrekt ausgerichtet werden.Another preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering geometry has two centering ribs includes on the outer circumference of the stator-side sleeve body. The sleeve body with the centering ribs is formed from a plastic material, for example. This simplifies the production of the centering geometry. With the centering ribs, the sleeve body on the stator side can be correctly aligned in a simple manner when the plug-in connection is made in the associated contact receptacle.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierrippen am Außenumfang des statorseitigen Hülsenkörpers diametral quer zu einer Radialen angeordnet sind, die sich von der Statorachse der Statoreinheit durch einen Mittelpunkt des kreisrunden Aufnahmequerschnitts der zugeordneten Kontaktaufnahme erstreckt. So wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass die Statoreinheit bei der Montage korrekt zentriert wird.Another preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering ribs on the outer circumference of the sleeve body on the stator side are arranged diametrically across a radial line that extends from the stator axis of the stator unit through a center point of the circular receiving cross section of the associated contact receptacle. This is a simple way to ensure that the stator unit is correctly centered during assembly.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriergeometrie eine konische Einführungsgeometrie aufweist. Dadurch wird die Montage beim Herstellen der Steckverbindungen erheblich vereinfacht.A further preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering geometry has a conical introduction geometry. This greatly simplifies assembly when making the plug connections.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die konische Einführgeometrie axial so bemessen ist, dass ein Zentriervorgang abgeschlossen ist, bevor Dichtringe bei der Montage der Statoreinheit verpresst werden. Der eigentliche Zentriervorgang beginnt am Ende der konischen Einführgeometrie, wenn die Zentriergeometrie ihre Zentrierfunktion ausübt. Beim Verpressen der Dichtringe wird dann nach dem Zentriervorgang eine deutlich größere Montagekraft aufgebracht als beim Zentriervorgang selbst.A further preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the conical insertion geometry is dimensioned axially in such a way that a centering process is completed before sealing rings are pressed during assembly of the stator unit. The actual centering process begins at the end of the conical insertion geometry when the centering geometry performs its centering function. When pressing the sealing rings, a significantly greater assembly force is then applied after the centering process than during the centering process itself.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Statoranordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriergeometrie am Außenumfang des statorseitigen Hülsenkörpers die Gestalt einer Ellipse mit einer Hauptachse aufweist, die quer zu einer Radialen angeordnet ist, die sich von der Statorachse der Statoreinheit durch einen Mittelpunkt des kreisrunden Aufnahmequerschnitts der zugeordneten Kontaktaufnahme erstreckt. Die so ausgerichtete ellipsenförmige Zentriergeometrie funktioniert genauso oder ähnlich wie die vorab beschriebenen Zentrierrippen.Another preferred exemplary embodiment of the stator arrangement is characterized in that the centering geometry on the outer circumference of the sleeve body on the stator side has the shape of an ellipse with a main axis that is arranged transversely to a radial line that extends from the stator axis of the stator unit through a center point of the circular receiving cross section of the associated contact extends. The elliptical centering geometry aligned in this way functions in the same way or similarly to the centering ribs described above.
Bei einem Verfahren zum Montieren einer vorab beschriebenen Statoranordnung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass der statorseitige Hülsenkörper mit der Zentriergeometrie in die zugeordnete Kontaktaufnahme eingeführt wird, um die Statoreinheit innerhalb des Kontaktteilkreises der Kontakteinheit zu zentrieren. So wird mit einfachen Mitteln eine automatisierte Montage in großen Stückzahlen ermöglicht.In a method for assembling a stator arrangement as described above, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved in that the sleeve body on the stator side with the centering geometry is inserted into the associated contact receptacle in order to center the stator unit within the contact pitch circle of the contact unit. Automated assembly in large numbers is made possible with simple means.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Statoreinheit und/oder eine Kontakteinheit, insbesondere auch Einzelteile der Statoreinheit oder der Kontakteinheit, der vorab beschriebenen Statoranordnung, die separat handelbar sind.The invention may also relate to a stator unit and/or a contact unit, in particular also individual parts of the stator unit or the contact unit of the stator arrangement described above, which can be sold separately.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Gasfördervorrichtung, insbesondere einen Luftverdichter, zur Bereitstellung eines Gases, insbesondere zum Bereitstellen von verdichteter Luft, in einem Brennstoffzellensystem, mit einer vorab beschriebenen Statoranordnung.The invention may also relate to a gas delivery device, in particular an air compressor, for providing a gas, in particular for providing compressed air, in a fuel cell system, with a stator arrangement as described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which various exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawing.
Figurenlistecharacter list
Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer Luftzuführvorrichtung mit einem Gehäuse, in welchem eine Steueranschlusseinrichtung über Stromschienen mit einer Stromanschlusseinrichtung verbunden ist; -
2 eine perspektivische Darstellung einer Kontaktschnittstelle zwischen einer Statoreinheit und einer Kontakteinheit der in1 dargestellten Luftzuführvorrichtung; -
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus1 mit einem statorseitigen Hülsenkörper, der an seinem Außenumfang eine Zentriergeometrie aufweist; -
4 eine vergrößerte Darstellung eines Verbindungsabschnitts der Statoreinheit mit vier statorseitigen Hülsenkörpern in der Draufsicht; -
5 eine vergrößerte perspektivische Darstellung eines der Hülsenkörper aus4 mit einer Zentriergeometrie; -
6 eine schematische Darstellung eines Hülsenkörpers mit einer Zentriergeometrie innerhalb einer Modulhülse; und -
7 einen Längsschnitt durch einen statorseitigen Hülsenkörper mit einer Zentriergeometrie am Ende eines Zentriervorgangs.
-
1 a perspective view of an air supply device with a housing in which a control connection device is connected to a power connection device via busbars; -
2 a perspective view of a contact interface between a stator unit and a contact unit in1 illustrated air supply device; -
3 an enlargedsection 1 with a sleeve body on the stator side, which has a centering geometry on its outer circumference; -
4 an enlarged representation of a connection portion of the stator unit with four sleeve bodies on the stator side in plan view; -
5 an enlarged perspective view of one of the sleeve bodies4 with a centering geometry; -
6 a schematic representation of a sleeve body with a centering geometry within a module sleeve; and -
7 a longitudinal section through a sleeve body on the stator side with a centering geometry at the end of a centering process.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
In
Die Luftzuführvorrichtung 1 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 2 mit einem Luftanschluss 3, über den Luft zugeführt wird, und mit einem Luftanschluss 4, über den verdichtete Luft abgeführt wird. Zum Verdichten der Luft umfasst die Luftzuführvorrichtung 1 zum Beispiel ein Verdichterrad, das innerhalb einer Verdichtervolute drehbar ist.The
Der Antrieb des Verdichterrads erfolgt durch einen Elektromotor, der in dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Der Elektromotor umfasst einen Rotor, der innerhalb eines Stators drehbar ist.The compressor wheel is driven by an electric motor which is arranged in the
Der Stator des Elektromotors umfasst eine Stromanschlusseinrichtung 5, über welche dem Stator Wechselstrom in drei Phasen zugeführt wird. Die Stromanschlusseinrichtung 5 ist über eine Verbindungseinrichtung 10, die drei längliche Kontaktteile 7, 8, 9 umfasst, mit einer Steueranschlusseinrichtung 6 verbunden.The stator of the electric motor includes a power connection device 5, via which alternating current is supplied to the stator in three phases. The power connection device 5 is connected to a control connection device 6 via a
Die Steueranschlusseinrichtung 6 ist zum Beispiel mit einem Kabelabgang 40 kombiniert, der, wie durch drei angedeutete abgehende Kabel 39 angedeutet ist, an einen separat angeordneten und in
Der Inverter kann aber auch in das Gehäuse 2 der Luftzuführvorrichtung 1 integriert sein. Dann entfällt der Kabelabgang 40. Die beanspruchte Statoranordnung betrifft eine Luftzuführvorrichtung mit integriertem Inverter.However, the inverter can also be integrated into the
In den
In den
Die Statorleitungen 21 bis 23, die von dem Stator 25 ausgehen, sind an der Kontaktschnittstelle 30 über Hochvoltverbindungen 31, 32, 33 mit der Hochvoltelektronik 35 verbunden. Eine weitere Verbindung 34 verbindet zum Beispiel eine dem Stator 25 zugeordnete Sensoreinrichtung mit der Hochvoltelektronik 35.The stator lines 21 to 23, which emanate from the
Die Statoreinheit 28 umfasst des Weiteren eine Zentriereinrichtung 38. Die Zentriereinrichtung 38 umfasst einen Ringkörper 46, mit welchem die Zentriereinrichtung 38 an die Kühlhülse 24 montiert ist. Von dem Ringkörper 46 der Zentriereinrichtung 38 erstreckt sich ein Verbindungsabschnitt 45 in radialer Richtung nach außen.The
An dem Verbindungsabschnitt 45 sind vier Anschlusshülsen 41 bis 44 ausgebildet, die im Wesentlichen die Gestalt von geraden Kreiszylindermänteln haben. Die Anschlusshülsen 41 bis 44 erstrecken sich in axialer Richtung.Four
Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse eines mit dem Stator 25 drehbaren Rotors. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zu dieser Drehachse. Analog bedeutet der Begriff radial quer zu dieser Drehachse. Die Drehachse des Rotors fällt mit einer Statorachse 26 zusammen, die in
An der Kontaktschnittstelle 30 ist den Anschlusshülsen 41 bis 44 eine Kontakteinheit 60 zugeordnet. Die Kontakteinheit 60 umfasst für jede der Anschlusshülsen 41 bis 44 eine Modulhülse 66. Die Modulhülsen 66 haben die Gestalt von geraden Kreiszylindermänteln mit einem kreisrunden Aufnahmequerschnitt 61, 62. Die Anschlusshülsen 41 bis 44 umfassen jeweils einen Hülsenkörper 51 bis 54, der mit Spiel in einer zugeordneten Kontaktaufnahme 61, 62 aufgenommen ist, die im Inneren der Modulhülsen 66 ausgebildet sind.A
In
Die Kontakteinheit 60 mit den insgesamt vier Modulhülsen 66 stellt ein inverterseitiges Verbindungsmodul 64 dar, das, zum Beispiel mit Hilfe von Schrauben, in dem Gehäuse 2 des Luftverdichters befestigt ist.The
In
In
Der Zentriervorgang findet statt, wenn die Zentrierrippen 71, 72 innen an der Kontaktaufnahme 62 der Kontakteinheit 60 zur Anlage kommen. Während des Zentriervorgangs wird eine Montagekraft in axialer Richtung, das heißt in
In
In
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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