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Die Erfindung betrifft eine Anschlussvorrichtung zum elektrischen und hydraulischen Anschließen mehrerer elektrischer Hohlleiter einer innengekühlten elektrischen Maschine.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Aus dem Stand der Technik sind innengekühlte elektrische Maschinen mit einer aus Hohlleitern gebildeten Wicklung bekannt. Die Hohlleiter haben einen durchgehenden Kanal, durch den ein Kühlmittel geleitet wird, um die elektrische Maschine im Betrieb zu kühlen.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Hohlleiter haben in der Regel die Form von Haarnadeln (Hairpins) oder Stäben (Pins). Die Pins oder Hairpins sind meist aus Kupfer hergestellte, starre Wicklungsstücke, die in Nuten des Stators der elektrischen Maschine eingesetzt sind und im Betrieb der elektrischen Maschine das erforderliche magnetische Feld erzeugen. Eine andere Ausführungsform innengekühlter elektrischer Maschinen umfasst eine Wicklung aus dünnem Hohldraht, der zu Spulen gewickelt ist.
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Die Hohlleiter haben offene Enden, über die ein Kühlmittel in die Hohlleiter eingespeist werden oder aus den Hohlleitern austreten kann. An ihrer Außenfläche sind die bekannten Hohlleiter in der Regel mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehen.
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Bei innengekühlten elektrischen Maschinen mit Hohlleiterwicklung stellt insbesondere die galvanische Trennung des hydraulischen Anschlusses vom elektrischen Versorgungspotential eine technische Herausforderung dar. Eine bekannte Ausführung eines Hohlleiter-Anschlussstücks, bei dem die galvanische Trennung mittels einer Keramikkugel erfolgt, ist beispielsweise in der
EP 3 357 143 A2 beschrieben.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschlussvorrichtung zum elektrischen und hydraulischen Anschließen mehrerer elektrischer Hohlleiter einer innengekühlten elektrischen Maschine zu schaffen, die eine einfache galvanische Trennung der Hohlleiter von einem Kühlmittelanschluss erlaubt.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Es wird eine Anschlussvorrichtung zum elektrischen und hydraulischen Anschließen der elektrischen Hohlleiter einer innengekühlten elektrischen Maschine vorgeschlagen, bei der die galvanische Trennung der Hohlleiter vom Kühlmittelanschluss durch eine Rohrleitung aus einem elektrisch isolierenden Material erfolgt. Bei der elektrisch isolierenden Rohrleitung kann es sich z. B. um einen Kunststoffschlauch, insbesondere einen Teflonschlauch, eine PEEK-Kapillare, oder ähnliches handeln.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anschlussvorrichtung ein Anschlussstück, mittels dessen die Hohlleiter elektrisch als auch hydraulisch angeschlossen werden können, wobei das Anschlussstück:
- ◯ eine oder mehrere Schnittstellen zum Anbringen wenigstens eines elektrischen Hohlleiters;
- ◯ einen hohlen Innenraum, der mit den Hohlleitern in Verbindung steht; und
- ◯ einen elektrischen Anschluss, insbesondere eine Anschlussklemme, zum Anschließen der Hohlleiter an ein elektrisches Potential aufweist.
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Eine erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung umfasst ferner eine elektrisch isolierende Rohrleitung, die mit dem Anschlussstück und dem bzw. den Hohlleitern hydraulisch in Verbindung steht.
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Die elektrisch isolierende Rohrleitung kann wahlweise direkt oder mittels eines Adapterelements am Hohlleiter-Anschlussstück angeschlossen sein. Im Falle einer Ausführung mit Adapterelement hat dieses vorzugsweise einen ersten Anschluss, an dem das Anschlussstück angeschlossen ist, sowie einen zweiten Anschluss, an dem die Rohrleitung angeschlossen ist.
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Das Adapterelement kann z. B. rohrförmig ausgeführt sein.
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In einer Variante der Erfindung kann das Anschlussstück einen Abschnitt umfassen, der als Rohrstutzen ausgebildet ist. Die elektrisch isolierende Rohrleitung kann beispielsweise direkt am Rohrstutzen des Adapterelements angeschlossen sein. Bei einer Ausführungsform mit einem zusätzlichen Adapterelement ist das Adapterelement am Rohrstutzen angeschlossen.
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Das Anschlussstück kann beispielsweise einen Abschnitt mit einer oder mehreren Schnittstellen, insbesondere Öffnungen, zum Anschließen der Hohlleiterenden aufweisen. Die Öffnungen sind vorzugsweise so dimensioniert, dass die Hohlleiterenden in die Öffnungen hineingesteckt und dort druckfest und dicht, z.B. durch Löten oder Schweißen, verbunden werden können.
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Gemäß einer Variante kann die Hohlleiter-Schnittstelle des Anschlussstücks als ein separates, plattenförmiges Element ausgeführt sein, das druckfest und dicht, z.B. durch Löten oder Schweißen, im Anschlussstück integriert wird.
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Die erfindungsgemäße Anschlussvorrichtung einschließlich der elektrisch isolierenden Rohrleitung ist vorzugsweise in einer Anschlussbox untergebracht. Die Anschlussbox kann einen oder mehrere elektrische Anschlüsse und einen oder mehrere Kühlmittelanschlüsse aufweisen. Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität, Dichtigkeit, etc., kann die Anschlussvorrichtung teilweise oder voll mit Kunstharz vergossen werden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine solche Anschlussbox.
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Das Anschlussstück kann aus einem elektrisch leitenden Material, wie z.B. Cu, einem isolierenden Material, wie z. B. Kunststoff, oder aus einer Kombination aus leitenden und nicht-leitenden Materialien hergestellt sein.
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Das Anschlussstück oder ggf. das Adapterelement kann ein Außengewinde aufweisen, auf dem eine oder mehrere Muttern angeordnet sind, mit deren Hilfe das betreffende Bauteil in bzw. an einem Gehäuse der Anschlussbox befestigt werden kann.
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Das elektrische Anschlussstück kann z.B. einen Kabelschuh umfassen, an dem eine elektrische Phase (U, V, W) angeschlossen werden kann. Prinzipiell kann auch jede andere bekannte Art von Anschlussklemme verwendet werden. Ein elektrischer Anschluss ist mit dem Anschlussstück vorzugsweise stoffschlüssig, z. B. durch Löten, verbunden.
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Die Erfindung betrifft auch eine innengekühlte elektrische Maschine mit Hohlleiterwicklung und einer Anschlussvorrichtung mit einer Rohrleitung aus einem elektrisch isolierenden Material, die die Hohlleiter von einem zentralen Kühlmittelanschluss galvanisch trennt.
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Bei einer mehrphasigen elektrischen Maschine ist vorzugsweise für jede Phase eine separate Anschlussvorrichtung vorgesehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht einer Anschlussvorrichtung für die Hohlleiter einer innengekühlten elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht einer Anschlussvorrichtung für die Hohlleiter einer innengekühlten elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Anschlussvorrichtung für mehrere Phasen einer innengekühlten elektrischen Maschine; und
- 4 eine beispielhafte Darstellung einer Anschlussbox zum Anschließen der Hohlleiter einer innengekühlten elektrischen Maschine an die verschiedenen Phasen U, V, W sowie an einen Kühlmittelkreislauf.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt eine Schnittansicht einer Anschlussvorrichtung 1 für die Hohlleiter 4 einer Wicklung einer innengekühlten elektrischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Anschlussvorrichtung 1 dient im Wesentlichen dazu, die elektrischen Hohlleiter 4 an einer zugehörigen elektrischen Phase U, V, W anzuschließen und sie außerdem mit einem Kühlmittelanschluss 13 (siehe 3, 4) hydraulisch zu verbinden.
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Die Anschlussvorrichtung 1 umfasst ein Anschlussstück 2 aus einem elektrisch leitenden Material, wie z. B. Cu, an dem die Hohlleiter 4 elektrisch angeschlossen sind, sowie eine elektrisch isolierende Rohrleitung 7, die auf der anderen Seite des Anschlussstücks 2 angeschlossen ist. Der Anschluss für die Rohrleitung 7 ist mit dem Bezugszeichen 17, und eine zugehörige Überwurfmutter mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet.
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Die elektrisch isolierende Rohrleitung 7 ist als ein Kunststoffschlauch ausgeführt, der für die erforderliche galvanische Trennung der Hohlleiter 4 vom hydraulischen Kühlmittelanschluss 13 sorgt. Das Anschlussstück 2 hat einen hohlen Innenraum 15, der mit den Hohlleitern 4 und der elektrisch isolierenden Rohrleitung 7 hydraulisch in Verbindung steht.
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In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Anschlussstück 2 eine als separates Bauelement ausgeführte Anschlussplatte 3 mit mehreren Anschlüssen 14 in Form von Öffnungen zum Befestigen von Hohlleiterenden. Anstelle einer separaten Anschlussplatte 3 könnte das Anschlussstück 2 auch einfach nur einen Befestigungsabschnitt mit Öffnungen für die Hohlleiterenden aufweisen. Das Anschlussstück 2 umfasst ferner einen elektrischen Anschluss 9 bzw. eine Anschlussklemme zum Anschließen eines elektrischen Versorgungspotentials (z. B. eine Phase U, V, W einer dreiphasigen Maschine). Die Anschlussklemme kann z. B. als Kabelschuh ausgeführt sein.
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Das Anschlussstück 2 hat ferner ein Außengewinde 19, auf dem mehrere Muttern 11 angeordnet sind, mit denen das Anschlussstück 2 am Gehäuse einer Anschlussbox 12 befestigt werden kann.
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Die dargestellte Anschlussvorrichtung 1 bietet eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit, mehrere Hohlleiter 4 einer innengekühlten elektrischen Maschine an einer zugehörigen elektrischen Phase U, V, W anzuschließen und sie außerdem mit einem Kühlmittelanschluss 13 hydraulisch zu verbinden.
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2 zeigt eine Schnittansicht einer Anschlussvorrichtung 1 für die Hohlleiter 4 einer innengekühlten elektrischen Maschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektrisch isolierende Rohrleitung 7 im Unterschied zur ersten Ausführungsform über ein zusätzliches Adapterelement 6 am Anschlussstück 2 angeschlossen ist. Das Adapterelement 6 umfasst entsprechend einen ersten Anschluss 16 zum Anschließen des Anschlussstücks 2 sowie einen zweiten Anschluss 17, an dem die Rohrleitung 7 angeschlossen ist. Beide Anschlüsse 16, 17 sind so ausgeführt, dass eine dichte Verbindung bei hohen Drücken gewährleistet ist. Die Anschlüsse 16, 17 können beispielsweise als eine Quetschverbindung, insbesondere als eine Schneidringverbindung ausgeführt sein.
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Das Anschlussstück 2 hat einen als Rohrstutzen 5 ausgeführten Abschnitt, an dem die elektrisch isolierende Rohrleitung 7 angeschlossen ist. Im Bereich des ersten Anschlusses 16 ist ein Mutter 10 vorgesehen, die eine Quetschverbindung zwischen Adapterelement 6 und Anschlussstück 2 herstellt. Ein entsprechende Mutter 10 ist auch am zweiten Anschluss 17 vorgesehen, um den Kunststoffschlauch 7 am Adapterelement 6 anzuschließen. Bei weicheren Kunststoffschläuchen wird das Schlauchende dort durch einen Rohreinsatz 8 stabilisiert, der im Kunststoffschlauch 7 angeordnet ist. Bei festen Kunststoffschläuchen wird ggf. kein Rohreinsatz benötigt.
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Das Adapterelement 6 selbst kann aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Am Umfang des Adapterelements 6 kann ein Außengewinde 19 vorgesehen sein, auf dem Muttern 11 angeordnet sind, mit denen die Anschlussvorrichtung 1 am Gehäuse einer Anschlussbox 12 befestigt werden kann.
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Die Anschlussvorrichtung 1 kann teilweise oder vollständig mit Kunstharz vergossen werden. In diesem Fall kann auf eine Befestigung der Anschlussvorrichtung 1 am Gehäuse verzichtet werden.
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3 zeigt eine Anschlussvorrichtung 1 für mehrere Phasen U, V, Weiner innengekühlten elektrischen Maschine, bei der die einer bestimmten Phase zugeordneten Hohlleiter 4 jeweils an einem zugehörigen Anschlussstück 2 elektrisch und hydraulisch angeschlossen sind. Jedes der Anschlussstücke 2 hat eine elektrische Anschlussklemme 9 für die Spannungsversorgung einer Phase.
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Bei dem Anschlussstück 2a des Sternpunktes entfällt die elektrische Anschlussklemme 9.
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Die Hohlleiter 4 der einzelnen Phasen U, V, W sind jeweils über einen separaten Kunststoffschlauch mit einem der beiden hydraulischen Anschlüsse 13 verbunden. Die dem Sternpunkt (siehe 3 unterer Anschluss) zugeordneten Hohlleiter 4 sind über einen weiteren Kunststoffschlauch mit dem anderen hydraulischen Anschluss 13 verbunden. Einer der beiden hydraulischen Anschlüsse 13 dient als Vorlauf, der andere als Rücklauf des Kühlkreislaufs. Ein Verteiler 18 verbindet einen der hydraulischen Anschlüsse 13 mit den einzelnen Anschlussstücken 2 der drei Phasen U, V, W.
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4 zeigt schließlich noch eine beispielhafte Darstellung einer Anschlussbox 12 zum elektrischen sowie hydraulischen Anschließen der Hohlleiter 4 einer innengekühlten elektrischen Maschine. Die in 2 gezeigten Anschlussvorrichtungen 1 befinden sich innerhalb der Anschlussbox 12 und sind mittels der Muttern 11 am Gehäuse der Anschlussbox 12 befestigt.
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Auf der im Bild rechten Seite der Anschlussbox 12 befinden sich die Anschlüsse für die Hohlleiter 4 der Phasen U, V, W und die zugehörigen Phasenklemmen (im Bild oben). Im Bild rechts unten ist außerdem der Anschluss für den Sternpunkt zu sehen. Auf der linken Seite der Anschlussbox 12 befinden sich der Vorlauf- und der Rücklauf-Anschluss 13 des hydraulischen Kühlkreislaufs.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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