DE102022134106A1

DE102022134106A1 - Stromschienenanordnung für einen elektrischen Antrieb, Stromschiene zur Verwendung in einer Stromschienenanordnung, elektrischer Antrieb, Verfahren zu dessen Herstellung und elektrisch antreibbares Fahrzeug

Info

Publication number: DE102022134106A1
Application number: DE102022134106.2A
Authority: DE
Inventors: Harshal Memane; Stefan Wolf
Original assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2024-07-04

Abstract

Stromschienenanordnung (10) für einen elektrischen Antrieb (1), aufweisend- wenigstens eine Stromschiene (11a-c), die einen sich entlang einer ersten Raumrichtung (D1) erstreckenden ersten Abschnitt (15), einen sich entlang einer zur ersten Raumrichtung (D1) orthogonalen zweiten Raumrichtung (D2) erstreckenden zweiten Abschnitt (16) und zwischen dem ersten Abschnitt (15) und dem zweiten Abschnitt (16) einen sich an den zweiten Abschnitt (16) anschließenden dritten Abschnitt (17) aufweist, und- Befestigungsmittel (12a, b) zum Befestigen der Stromschienenanordnung (10) an einem Gehäuse (6) des Antriebs (1), wobei der dritte Abschnitt (17)- vom zweiten Abschnitt (16) aus unter Ausbildung einer ersten Biegung (18) mit einer vorgegebenen Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung (D1) verläuft,- vom zweiten Abschnitt (16) aus jenseits der ersten Biegung (18) unter Ausbildung einer zweiten Biegung (19) mit einer der vorgegebenen Orientierung entgegengesetzten Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung (D2) verläuft und- im befestigten Zustand der Stromschienenanordnung (10) bei Einwirken einer in die zweiten Raumrichtung (D2) gerichteten Zugkraft auf den ersten Abschnitt (15) unter elastischer Verformung eine Relativbewegung des ersten Abschnitts (15) bezüglich des zweiten Abschnitts (16) aus einer unbelasteten ersten Stellung in eine zweite Stellung, in welcher der erste Abschnitt (15) weiter als in der ersten Stellung vom zweiten Abschnitt (16) entfernt ist, erlaubt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromschienenanordnung für einen elektrischen Antrieb, aufweisend wenigstens eine Stromschiene, die einen sich entlang einer ersten Raumrichtung erstreckenden ersten Abschnitt, einen sich entlang einer zur ersten Raumrichtung orthogonalen zweiten Raumrichtung erstreckenden zweiten Abschnitt und zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt einen sich an den zweiten Abschnitt anschließenden dritten Abschnitt aufweist, und Befestigungsmittel zum Befestigen der Stromschienenanordnung an einem Gehäuse des Antriebs.
Daneben betrifft die Erfindung einen eine Stromschiene, einen elektrischen Antrieb, ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Antriebs sowie ein elektrisch antreibbares Fahrzeug
Stromschienenanordnungen dienen der Verbindung zweier Komponenten eines elektrischen Antriebs mittels einer oder mehrerer Stromschienen. Je nach Anordnung der Komponenten können sich die Stromschienen abschnittsweise entlang unterschiedlicher Raumrichtungen erstrecken.
Im Rahmen der Fertigung des elektrischen Antriebs werden die Komponenten, die Stromschienen und die Stromschienenanordnung oft in unterschiedlichen Fertigungsschritten montiert. Wenn die Stromschienenanordnung, beispielweise an einem Gehäuse, befestigt und mit einer der Komponenten verbunden wird, können bei einem folgenden Fertigungsschritt, in dem die Stromschienenanordnung mit der anderen der Komponenten verbunden werden soll, erhebliche Positionstoleranzen zwischen der Stromschiene und der anderen Komponente auftreten. Bei herkömmlichen Stromschienenanordnung behindern diese Positionstoleranzen die Fertigung des Antriebs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die verbesserte Möglichkeit zur Fertigung eines elektrischen Antriebs für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Stromschienenanordnung der eingangs genannten Art, wobei der dritte Abschnitt vom zweiten Abschnitt aus unter Ausbildung einer ersten Biegung mit einer vorgegebenen Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung verläuft, vom zweiten Abschnitt aus jenseits der ersten Biegung unter Ausbildung einer zweiten Biegung mit einer der vorgegebenen Orientierung entgegengesetzten Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung verläuft und im befestigten Zustand der Stromschienenanordnung bei Einwirken einer in die zweiten Raumrichtung gerichteten Zugkraft auf den ersten Abschnitt unter elastischer Verformung eine Relativbewegung des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts aus einer unbelasteten ersten Stellung in eine zweite Stellung, in welcher der erste Abschnitt weiter als in der ersten Stellung vom zweiten Abschnitt entfernt ist, erlaubt.
Die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung für einen elektrischen Antrieb weist wenigstens eine Stromschiene auf. Die wenigstens eine Stromschiene weist einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt auf. Der erste Abschnitt erstreckt sich entlang einer ersten Raumrichtung. Der zweite Abschnitt erstreckt sich entlang einer zweiten Raumrichtung. Die zweite Raumrichtung ist zur ersten Raumrichtung orthogonal. Der dritte Abschnitt befindet sich zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt. Der dritte Abschnitt schließt sich an den zweiten Abschnitt an. Die Stromschienenanordnung weist ferner Befestigungsmittel zum Befestigen der Stromschienenanordnung an einem Gehäuse des Antriebs auf. Der dritte Abschnitt verläuft vom zweiten Abschnitt aus unter Ausbildung einer ersten Biegung mit einer vorgegebenen Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung. Der dritte Abschnitt verläuft vom zweiten Abschnitt aus jenseits der ersten Biegung unter Ausbildung einer zweiten Biegung mit einer Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung. Diese Orientierung ist der vorgegebenen Orientierung entgegengesetzt. Der dritte Abschnitt erlaubt im befestigten Zustand der Stromschienenanordnung bei Einwirken einer in die zweiten Raumrichtung gerichteten Zugkraft auf den ersten Abschnitt unter elastischer Verformung eine Relativbewegung des ersten Abschnitts bezüglich des zweiten Abschnitts aus einer unbelasteten ersten Stellung in eine zweite Stellung. In der zweiten Stellung ist der erste Abschnitt weiter als in der ersten Stellung vom zweiten Abschnitt entfernt.
Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, im dritten Abschnitt mindestens zwei Biegungen auszubilden, durch die die wenigstens eine Stromschiene in die Lage versetzt wird, beim Einwirken der Zugkraft auf den ersten Abschnitt eine elastische Lageveränderung des ersten Abschnitts gegenüber dem zweiten Abschnitt zu vollziehen. Sind eine Position einer am ersten Abschnitt zu befestigenden Komponente des Antriebs bezüglich des Gehäuses einerseits und eine Position der Stromschienenanordnung am Gehäuse durch die Befestigungsmittel festgelegt, können auf diese Weise einfach Positionstoleranzen des ersten Abschnitts gegenüber der Komponente ausgeglichen werden, indem der erste Abschnitt aus der ersten Stellung in die zweite Stellung oder eine Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung überführt wird. Dies erleichtert die Fertigung des elektrischen Antriebs.
Bevorzugt ist die Stromschiene aus einem Metall, z.B. Kupfer gebildet. Die Stromschiene weist vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt mit zwei Langseiten und zwei Schmalseiten auf. Dabei erstrecken sich die Schmalseiten vorzugsweise entlang der ersten Raumrichtung. So können die Biegungen insbesondere über die Langseite erfolgen.
Vorzugsweise kann der erste Abschnitt dazu eingerichtet sein, die Stromschiene mit einer ersten Komponente des Antriebs zu verbinden. Der erste Abschnitt kann insbesondere eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch den ein Befestigungselement durchführbar ist, um durch ein Verspannen mit der ersten Komponente die Zugkraft auf den ersten Abschnitt auszuüben. Der erste Abschnitt kann sich entgegen der vorgegebenen Orientierung entlang der ersten Raumrichtung erstrecken.
Der zweite Abschnitt kann dazu eingerichtet sein, die Stromschiene mit einer zweiten Komponente des Antriebs zu verbinden. Vorzugsweise stellt der zweite Abschnitt zum Verbinden der Stromschienenanordnung mit der zweiten Komponente eine Schweißfläche bereit. Im befestigten Zustand kann die Stromschienenanordnung insbesondere auch elektrisch leitfähig und mechanisch an der zweiten Komponente befestigt sein.
In bevorzugter Ausgestaltung kann bei der erfindungsgemäßen Stromschiene zumindest der dritte Abschnitt aus einer Vielzahl gegeneinander beweglich geschichteter Bleche gebildet sein. Die Bleche erlauben eine größere Elastizität der des dritten Abschnitts als ein Vollmaterial. Vorzugsweise sind die Bleche entlang der ersten Raumrichtung geschichtet angeordnet. Infolge der Biegungen kann ferner vorgesehen sein, dass eine Länge der jeweiligen Bleche entlang der vorgegebenen Orientierung der ersten Raumrichtung zunimmt.
Es können insbesondere wenigstens zehn, bevorzugt wenigstens zwanzig, besonders bevorzugt wenigstens dreißig, Bleche vorgesehen sein. Jedes Blech kann eine Dicke von höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,5 mm, bevorzugt höchstens 0,2 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,1 mm, aufweisen.
Es ist denkbar, dass der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt aus einem Vollmaterial gebildet sein können. Vorzugsweise kann die Stromschiene aus den Blechen gebildet sein.
In bevorzugter Weiterbildung kann der erste Abschnitt durch Kompaktieren der Bleche gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Abschnitt durch Kompaktieren der Bleche gebildet sein. Dies erlaubt es, unterschiedliche Elastizitäten in den Abschnitten der Stromschiene vorzusehen. Durch das Kompaktieren können die Schmalseiten im ersten Abschnitt und/oder im zweiten Abschnitt kürzer als im dritten Abschnitt sein.
Besonders bevorzugt kann die erfindungsgemäße Stromschiene einen vierten Abschnitt aufweisen, der sich entlang der zweiten Raumrichtung vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt erstreckt und in den der dritte Abschnitt unter Ausbildung einer dritten Biegung übergeht. Durch die dritte Biegung kann beim Einwirken der Zugkraft die Relativbewegung des ersten Abschnitts als translatorische Relativbewegung erlaubt werden. Vorzugweise erstrecken sich der zweite Abschnitt und der vierte Abschnitt in derselben zur ersten Raumrichtung normalen Ebene.
Auch der vierte Abschnitt kann durch Kompaktieren der Bleche gebildet sein. Die Schmalseiten können im vierten Abschnitt entsprechend kürzer als im dritten Abschnitt sein.
Vorzugsweise kann der erste Abschnitt dazu eingerichtet sein, die Stromschienenanordnung mit einer ersten Komponente des Antriebs zu verbinden. Der erste Abschnitt kann insbesondere eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch den ein Befestigungselement durchführbar ist, um durch ein Verspannen mit der ersten Komponente die Zugkraft auf den ersten Abschnitt auszuüben. Der erste Abschnitt kann sich entgegen der vorgegebenen Orientierung entlang der ersten Raumrichtung erstrecken.
Der zweite Abschnitt kann dazu eingerichtet sein, die Stromschienenanordnung mit einer zweiten Komponente des Antriebs zu verbinden. Vorzugsweise stellt der zweite Abschnitt zum Verbinden der Stromschienenanordnung mit der zweiten Komponente eine Schweißfläche bereit. Im befestigten Zustand kann die Stromschienenanordnung insbesondere auch elektrisch leitfähig und mechanisch an der zweiten Komponente befestigt sein.
In bevorzugter Ausgestaltung kann bei der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung zumindest der dritte Abschnitt aus einer Vielzahl gegeneinander beweglich geschichteter Bleche gebildet sein. Die Bleche erlauben eine größere Elastizität der des dritten Abschnitts als ein Vollmaterial. Vorzugsweise sind die Bleche entlang der ersten Raumrichtung geschichtet angeordnet. Infolge der Biegungen kann ferner vorgesehen sein, dass eine Länge der jeweiligen Bleche entlang der vorgegebenen Orientierung der ersten Raumrichtung zunimmt.
Es können insbesondere wenigstens zehn, bevorzugt wenigstens zwanzig, besonders bevorzugt wenigstens dreißig, Bleche vorgesehen sein. Jedes Blech kann eine Dicke von höchstens 1 mm, bevorzugt höchstens 0,5 mm, bevorzugt höchstens 0,2 mm, besonders bevorzugt höchstens 0,1 mm, aufweisen.
Es ist denkbar, dass der erste Abschnitt und/oder der zweite Abschnitt aus einem Vollmaterial gebildet sein können. Vorzugsweise kann jedoch die Stromschiene aus den Blechen gebildet sein.
In bevorzugter Weiterbildung kann der erste Abschnitt durch Kompaktieren der Bleche gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der zweite Abschnitt durch Kompaktieren der Bleche gebildet sein. Dies erlaubt es, unterschiedliche Elastizitäten in den Abschnitten der Stromschiene vorzusehen. Durch das Kompaktieren können die Schmalseiten im ersten Abschnitt und/oder im zweiten Abschnitt kürzer als im dritten Abschnitt sein.
Besonders bevorzugt kann bei der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung vorgesehen sein, dass die Stromschiene einen vierten Abschnitt aufweist, der sich entlang der zweiten Raumrichtung vom dritten Abschnitt zum ersten Abschnitt erstreckt und in den der dritte Abschnitt unter Ausbildung einer dritten Biegung übergeht. Durch die dritte Biegung kann beim Einwirken der Zugkraft die Relativbewegung des ersten Abschnitts als translatorische Relativbewegung erlaubt werden. Vorzugweise erstrecken sich der zweite Abschnitt und der vierte Abschnitt in derselben zur ersten Raumrichtung normalen Ebene.
Auch der vierte Abschnitt kann durch Kompaktieren der Bleche gebildet sein. Die Schmalseiten können im vierten Abschnitt entsprechend kürzer als im dritten Abschnitt sein.
In bevorzugter Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung ferner einen elektrisch isolierenden Körper aufweisen, der die Befestigungsmittel ausbilden kann und an dem die wenigstens eine Stromschiene angeordnet sein kann. Der Körper kann ferner eine Bewegung des zweiten Abschnitts entlang der zweiten Raumrichtung beim Einwirken der Zugkraft hemmen. Die Befestigungsöffnungen sind insbesondere als Durchgangöffnungen im Körper ausgebildet.
Der Körper kann insbesondere einen Aufnahmeraum ausbilden, der zumindest die zweite Biegung des dritten Abschnitts aufnimmt und eine Bewegung des dritten Abschnitts zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung erlaubt. Der Körper begrenzt den Aufnahmeraum vorzugsweise entlang einer der Langseiten und entlang der Schmalseiten der Stromschiene.
In vorteilhafter Weiterbildung kann der Körper einen Anschlag aufweisen, der dazu eingerichtet ist, in der zweiten Stellung des ersten Abschnitts eine Weiterbewegung des ersten Abschnitts vom zweiten Abschnitt weg zu hemmen. Dadurch kann der Bewegungsweg des ersten Abschnitts begrenzt und eine Überdehnung und/oder eine plastische Verformung des dritten Abschnitts verhindert werden. Zweckmäßigerweise ist der Anschlag so positioniert, dass der gewünschte Ausgleich der zu erwartenden Positionstoleranzen möglich ist.
Bevorzugt ist ferner, dass der zweite Abschnitt eine Einbuchtung aufweisen kann, in welche ein Vorsprung des Körpers eingreift, um die Bewegung des zweiten Abschnitts beim Einwirken der Zugkraft zu hemmen. Vorzugsweise sind zwei gegenüberliegende Einbuchtungen vorgesehen. Die oder eine jeweilige Einbuchtung kann sich entlang einer der Schmalseiten erstrecken.
Die Stromschienenanordnung kann ferner einen Deckel aufweisen, der am Körper befestigt ist, den zweiten und dritten Abschnitt, und ggf. auch den vierten Abschnitt, zumindest abschnittsweise überdeckt und dazu eingerichtet ist, eine Bewegung der Stromschiene entlang der ersten Raumrichtung zu hemmen. Der Deckel kann dabei einen Vorsprung, welcher auf dem vierten Abschnitt aufliegt, und/oder einen Vorsprung, welcher auf dem zweiten Abschnitt aufliegt, aufweisen.
Zum Befestigen des Deckels am Körper kann vorgesehen sein, dass der Körper einen oder mehrere Vorsprünge aufweist und der Deckel für den oder einen jeweiligen Vorsprung eine Öffnung, insbesondere eine Durchgangsöffnung, aufweist, in welche der Vorsprung eingreift. Der Körper und der Deckel können durch Heißverstemmen aneinander befestigt sein.
Der Körper und der Deckel können auch alternativ oder zusätzlich miteinander verschraubt, verschweißt oder verklemmt sein.
Außerdem ist es bevorzugt, dass der Körper eine sich entlang der zweiten Raumrichtung erstreckende Führung aufweisen kann, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung der Stromschiene entlang einer zur ersten Raumrichtung und zur zweiten Raumrichtung orthogonalen dritten Raumrichtung zu hemmen. Vorzugsweise erstreckt sich die Führung erstreckt zumindest abschnittsweise entlang der Schmalseiten des ersten Abschnitts und/oder des vierten Abschnitts und/oder der ersten Biegung und/oder der dritten Biegung.
Bei der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung können insbesondere drei Stromschienen vorgesehen sein, die derart angeordnet sind, dass die ersten Abschnitte innerhalb einer zur zweiten Raumrichtung normalen Ebene angeordnet sind und/oder die zweiten Abschnitte parallel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise weist der Körper für jede Stromschiene den Aufnahmeraum und/oder den Anschlag und/oder die Führung auf. Der Deckel kann für jede Stromschiene einen Vorsprung bzw. die Vorsprünge aufweisen.
Besonders bevorzugt können die zweiten Abschnitte der Stromschienen zueinander in der ersten Raumrichtung beabstandet sein. Die Stromschienen können dementsprechend gestuft angeordnet sein.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch einen elektrischen Antrieb, aufweisend: einen Stromrichter mit einem ersten elektrischen Anschluss; eine elektrische Maschine mit einer Statorwicklung und einem zweiten elektrischen Anschluss für die Statorwicklung; ein Gehäuse, in dem die elektrische Maschine eingehaust ist; und eine erfindungsgemäße Stromschienenanordnung; wobei der erste Abschnitt der wenigstens eine Stromschiene elektrisch leitfähig und mechanisch an den ersten elektrischen Anschluss angeschlossen ist, der zweite Abschnitt der wenigstens eine Stromschiene, insbesondere stoffschlüssig, an den zweiten elektrischen Anschluss angeschlossen ist und der dritte Abschnitt so elastisch verformt ist, dass sich der erste Abschnitt in der zweiten Stellung oder in einer Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung befindet.
Insbesondere kann die Stromschienenanordnung mittels ihrer Befestigungsmittel am Gehäuse befestigt sein. Besonderes bevorzugt kann der erste Anschluss und der zweite Anschluss eine der Anzahl der Stromschienen entsprechende Anzahl von Anschlusselementen aufweisen, wobei die ersten Abschnitte der Stromschienen an die Anschlusselemente des ersten Anschlusses, insbesondere mittels eines die Durchgangsöffnung des ersten Abschnitts durchsetzenden Befestigungselements, angeschlossen sind und die zweiten Abschnitte der Stromschienen an die Anschlusselemente des zweiten Anschlusses angeschlossen sind.
Die elektrische Maschine ist insbesondere eine permanent oder elektrisch erregte Synchronmaschine oder eine Asynchronmaschine.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Antriebs, aufweisend folgende Schritte: Bereitstellen einer in einem Gehäuse eingehausten elektrische Maschine mit einer Statorwicklung und einem zweiten elektrischen Anschluss für die Statorwicklung; Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung; Befestigen der Stromschienenanordnung am Gehäuse mittels der Befestigungsmittel; elektrisch leitfähiges und mechanisches Anschließen des zweiten Abschnitts der wenigstens einen Stromschiene an den zweiten elektrischen Anschluss; Bereitstellen eines Stromrichters mit einem ersten elektrischen Anschluss; und elektrisch leitfähiges und mechanisches Anschließen des ersten Abschnitts der wenigstens einen Stromschiene der am Gehäuse befestigten und an den zweiten elektrischen Anschluss angeschlossenen Stromschienenanordnung am ersten elektrischen Anschluss unter elastischer Verformung des dritten Abschnitts so, dass sich der erste Abschnitt aus der ersten Stellung in die zweiten Stellung oder in eine Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegt.
Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung und zum erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, sodass auch mit diesem die vorgenannten Vorteile erzielt werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, aufweisend einen erfindungsgemäßen elektrischen Antrieb oder einen durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltenen elektrischen Antrieb.
Das Fahrzeug kann ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ein Hybridfahrzeug oder ein Brennstoffzellenfahrzeug sein.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Prinzipskizze eine Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektrischen Antriebs mit einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä-ßen Stromschienenanordnung;
2 eine perspektivische Ansicht der Stromschienenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3 eine perspektive Detailansicht der Stromschienenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel ohne Deckel;
4 eine geschnittene Ansicht von 3 in der ersten Stellung;
5 eine geschnittene Ansicht von 3 in der zweiten Stellung;
6 eine perspektivische Detailansicht des Deckels der Stromschienenanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
7 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens; und
8 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.

1 ist eine Prinzipskizze eine Ausführungsbeispiels eines elektrischen Antriebs 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Stromschienenanordnung 10.
Der elektrische Antrieb 1 weist einen Stromrichter 2 mit einem ersten elektrischen Anschluss 3, eine elektrische Maschine 4 mit einer Statorwicklung (nicht gezeigt) und einem zweiten elektrischen Anschluss 5 für die Statorwicklung sowie ein Gehäuse 6, das die elektrische Maschine 4 einhaust, auf. Der Stromrichter 2 und die elektrische Maschine 4 sind fest mit dem Gehäuse 6 verbunden, sodass dieses ihre Relativposition zueinander bestimmt.
Der Stromrichter 2 ist insbesondere ein Wechselrichter, der eine Gleichspannung in eine mehrphasige Wechselspannung für die elektrische Maschine 4 wandelt. Diese ist beispielsweise ein permanent oder elektrisch erregter Synchronmotor oder ein Asynchronmotor und weist einen Stator und einen drehbar bezüglich des Stators gelagerten Rotor auf.
Im Detail weisen der erste elektrische Anschluss 3 des Stromrichters 2 drei Anschlusselemente 7a, 7b, 7c und der zweite elektrische Anschluss 5 der elektrischen Maschine 4 drei Anschlusselemente 8a, 8b, 8c auf. Der Stromrichter 2 und die elektrische Maschine 4 sind mittels der Stromschienenanordnung 10 miteinander verbunden, die ebenfalls am Gehäuse 6 befestigt ist.
2 bis 5 zeigen jeweils die Stromschienenanordnung 10, wobei 2 eine perspektivische Darstellung ist, 3 eine Detaildarstellung, 4 eine geschnittene Ansicht von 3 in einer ersten Stellung ist und 5 eine geschnittene Ansicht von 3 in einer zweiten Stellung ist.
Die Stromschienenanordnung 10 weist eine Anzahl, die vorliegend exemplarisch drei beträgt, von Stromschienen 11 a, 11b, 11c und Befestigungsmittel 12a, 12b auf. Die Stromschienen 11 a, 11b, 11c weisen hier exemplarisch eine rechteckige Querschnittsfläche mit zwei gegenüberliegenden Langseiten 13a, 13b und zwei gegenüberliegen Schmalseiten 14a, 14b auf.
Die Stromschienen 11a, 11b, 11c werden im Folgenden exemplarisch anhand der Stromschiene 11c in der geschnittenen Darstellung der 4 erläutert. Dabei lassen sich alle Ausführungen zur Stromschiene 11 c auf die Stromschienen 11a, 11b übertragen.
Die Stromschiene 11 c weist einen sich entlang einer ersten Raumrichtung D1 erstreckenden ersten Abschnitt 15, einen sich entlang einer zur ersten Raumrichtung D1 orthogonalen zweiten Raumrichtung D2 erstreckenden zweiten Abschnitt 16 und zwischen dem ersten Abschnitt 15 und dem zweiten Abschnitt 16 einen sich an den zweiten Abschnitt 16 anschließenden dritten Abschnitt 17 auf.
Der dritte Abschnitt 17 verläuft vom zweiten Abschnitt 16 aus unter Ausbildung einer ersten Biegung 18 mit einer vorgegebenen Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung D1. Die vorgegebene Orientierung ist hier dem in 4 dargestellten Pfeil, der die erste Raumrichtung D1 symbolisiert, entgegengesetzt. Vom zweiten Abschnitt aus verläuft der dritte Abschnitt 17 jenseits der ersten Biegung 18 unter Ausbildung einer zweiten Biegung 19 mit einer der vorgegebenen Orientierung entgegengesetzten Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung D1. Diese entgegengesetzte Orientierung entspricht somit dem die Raumrichtung D1 symbolisierenden Pfeil.
Wie einer Zusammenschau von 4 und 5 zu entnehmen ist, erlaubt der dritte Abschnitt 19 im mittels der Befestigungsmittel 12a, 12b befestigten Zustand der Stromschienenanordnung 10 bei Einwirken einer in die zweiten Raumrichtung D2 gerichteten Zugkraft auf den ersten Abschnitt 15 unter elastischer Verformung eine Relativbewegung des ersten Abschnitts 15 bezüglich des zweiten Abschnitts 16 aus der unbelasteten ersten Stellung (4) in die zweite Stellung (5). In der zweiten Stellung ist der erste Abschnitt 15 weiter als in der ersten Stellung vom zweiten Abschnitt 16 entfernt. Diese elastische Relativbewegung erlaubt einen Ausgleich einer Positionstoleranz zwischen Stromrichter 2 und der elektrischen Maschine 4, deren toleranzbehaftete Relativposition über das Gehäuse 6 vorgegeben ist (siehe 1).
Im Detail weist die Stromschiene 11c hier zusätzlich einen vierten Abschnitt 20 aufweist, der sich entlang der zweiten Raumrichtung D2 vom dritten Abschnitt 17 zum ersten Abschnitt 15 erstreckt und in den der dritte Abschnitt unter Ausbildung einer dritten Biegung 21 übergeht. Der vierte Abschnitt 20 erstreckt sich dabei in derselben zur ersten Raumrichtung D1 normalen Ebene wie der zweite Abschnitt 16. Bei Einwirken der Zugkraft kann der erste Abschnitt 15 so durch eine translatorische Relativbewegung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung überführt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgen die Biegungen 18, 19, 21 jeweils über eine der Langseiten 13a, 13b
Die Stromschiene 11c zeichnet sich ferner dadurch aus, dass sie aus einer Vielzahl entlang der ersten Raumrichtung D1 geschichteter Bleche 22 gebildet ist. Im dritten Abschnitt sind die Bleche 22 gegeneinander beweglich. Zur Ausbildung des ersten, zweiten und vierten Abschnitts 15, 16, 20 sind die Bleche hingegen kompaktiert und nicht gegeneinander beweglich. Im dritten Abschnitt 17 ist die Stromschiene dadurch elastischer als in den Abschnitten 15, 16, 20, in denen die Bleche 22 kompaktiert sind.
Aufgrund der Biegungen 18, 19, 21 nimmt die Länge der Einzelbleche 22 im dritten Abschnitt 27 entlang der vorgegebenen Orientierung der ersten Raumrichtung D1 zu. Ferner sind die Schmalseiten 14a, 14b durch das Kompaktieren im ersten, zweiten und vierten Abschnitt 15, 16, 20 kürzer als im dritten Abschnitt 17.
Die Stromschienenanordnung 10 weist ferner einen elektrisch isolierenden Körper 23 auf. Die Stromschienen 11a, 11b, 11c sind am Körper 23 angeordnet. Der Körper 23 hemmt beim Einwirken der Zugkraft eine Bewegung des zweiten Abschnitts 16 entlang der zweiten Raumrichtung D2. Dazu weist zweite Abschnitt 16 zwei Einbuchtungen 24a, 24b auf, in welche jeweils eine Vorsprung 25a, 25b des Körpers 23 eingreift (siehe 3).
Wie insbesondere 5 zu entnehmen ist, weist der Körper 23 einen Anschlag 26 auf, der dazu eingerichtet ist, in der zweiten Stellung des ersten Abschnitts 15 dessen Weiterbewegung vom zweiten Abschnitt 16 weg zu hemmen. Daneben bildet der Körper 23 auch einen Aufnahmeraum 27 aus, der die zweite Biegung 19 des dritten Abschnitts 17 aufnimmt und die Bewegung des dritten Abschnitts 17 zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung erlaubt.
Wie am besten in 4 und 3 zu erkennen ist, bildet der Körper 23 auch für jede Stromschiene 11a, 11b, 11c eine Führung 28a, 28b aus, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung der Stromschiene 11a, 11b, 11c entlang einer zur ersten Raumrichtung D1 und zur zweiten Raumrichtung D2 orthogonalen dritten Raumrichtung D3 zu hemmen. Die Führung 28a, 28b erstreckt sich mithin parallel zu den Schmalseiten 14a, 14b der Stromschienen 11a, 11b, 11c.
Wieder mit Bezug zu 2 weist die Stromschienenanordnung 10 ferner einen Deckel 29 auf, der am Körper 23 befestigt ist. Der Deckel 29 überdeckt den zweiten Abschnitt 16 teilweise und den dritten Abschnitt 17 vollständig. Zum Befestigen des Deckels 29 am Körper 23 weist dieser mehrere Vorsprünge 30 auf. Der Deckel 29 weist seinerseits für einen jeweiligen Vorsprung 30 eine Durchgangsöffnung 31 auf, in welche der Vorsprung 30 eingreift. Der Körper 23 und der Deckel 29 sind durch Heißverstemmen aneinander befestigt.
6 ist eine perspektivische Detailansicht des Deckels 29 der Stromschienenanordnung 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Der Deckel 29 hemmt dabei eine Bewegung der Stromschienen 11 a, 11b, 11c entlang der ersten Raumrichtung D1. Um die Positionen der Stromschienen bezüglich der ersten Raumrichtung D1 möglichst genau festzulegen, weist der Deckel 29 auf seiner den Stromschienen 11a, 11b, 11c zugewandten Seite für jede Stromschiene 11a, 11b, 11c Vorsprünge 32, 33 auf. Die Vorsprünge 32 liegen dabei auf den vierten Abschnitten 20 der Stromschienen 11a, 11b, 11c auf. Die Vorsprünge 33 liegen auf den zweiten Abschnitten 16 der Stromschienen 11a, 11b, 11c auf.
Wieder mit Bezug zu 2 ist zu erkennen, dass der erste Abschnitt 15 einer jeweiligen Stromschiene 11a, 11b, 11c eine Durchgangsöffnung 34 zum Befestigen der Stromschiene 11a, 11b, 11c aufweist. Der zweite Abschnitt 16 stellt eine Schweißfläche 35 (siehe auch 4) zum Befestigen der Stromschienen bereit.
Die Befestigungsmittel 12a, 12b sind als Durchgangsöffnungen durch den Körper 23 ausgebildet.
Wieder mit Bezug zu 1 ist zu erkennen, dass der erste Abschnitt 15 einer jeweiligen Stromschiene 11a, 11b, 11c elektrisch leitfähig und mechanisch an den ersten elektrischen Anschluss 3 angeschlossen ist. Dabei ist jede Stromschiene 11a, 11b, 11c mit einem der Anschlusselemente 7a, 7b, 7c verbunden, indem ein Befestigungselement 36 die Durchgangsöffnung 34 des ersten Abschnitts 15 durchsetzt und mit einer Gewindebohrung 37 des Anschlusselements 7a ,7b, 7c in Eingriff ist.
Der zweite Abschnitt 16 einer jeweiligen Stromschiene 11a, 11b, 11c ist an den zweiten elektrischen Anschluss 5 angeschlossen. Dabei ist jede Stromschiene 11a, 11b, 11c mit einem der Anschlusselemente 8a, 8b, 8c stoffschlüssig verbunden.
Die Stromschienenanordnung 10 ist durch Befestigungselemente 38, welche die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Befestigungsmittel 12a, 12b durchsetzen, am Gehäuse 6 befestigt.
Um die Positionstoleranzen zwischen dem Stromrichter 2 bzw. seinem ersten elektrischen Anschluss 3 gegenüber der elektrischen Maschine 4 bzw. ihrem zweiten elektrische Anschluss 4 auszugleichen, ist der dritte Abschnitt 17 - hier exemplarischen durch Verspannen des ersten Abschnitts 15 am Anschlusselement 7a, 7b, 7c mittels des Befestigungselements 36 - so elastisch verformt ist, dass sich der erste Abschnitt 15 in der zweiten Stellung oder in einer Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung befindet.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Antriebs 1, wie er in 1 gezeigt ist, erläutert. Dabei wird auf die vorangegangenen Ausführungsbeispiele Bezug genommen.
7 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Herstellungsverfahrens.
Das Verfahren umfasst einen Schritt S10 des Bereitstellens einer in einem Gehäuse 6 eingehausten elektrische Maschine 4 mit einer Statorwicklung und einem zweiten elektrischen Anschluss 5 für die Statorwicklung. In einem anschließenden Schritt S20 wird eine Stromschienenanordnung 10 gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel bereitgestellt.
In einem Schritt S30 wird die Stromschienenanordnung 10 am Gehäuse 6 mittels der Befestigungsmittel 12a, 12b befestigt. Das Verfahren weist dann einen Schritt S40 des elektrisch leitfähigen und mechanischen Anschließens der zweiten Abschnitte 16 der Stromschienen 11a, 11b, 11c an den zweiten elektrischen Anschluss 5. Dazu werden die zweiten Abschnitte 16 der Stromschienen 11a, 11b, 11c mit den Anschlusselementen 8a, 8b, 8c verschweißt.
In einem Schritt S50 wird ein Stromrichter 2 mit einem ersten elektrischen Anschluss 3 bereitgestellt und am Gehäuse 6 befestigt. Anschließend umfasst das Verfahren einen Schritt S60 des elektrisch leitfähigen und mechanischen Anschlie-ßens des ersten Abschnitts 15 der Stromschienen 11a, 11b, 11c der am Gehäuse 6 befestigten und an den zweiten elektrischen Anschluss 5 angeschlossenen Stromschienenanordnung 10 am ersten elektrischen Anschluss 3 unter elastischer Verformung des dritten Abschnitts 17 so, dass sich der erste Abschnitt 15 aus der ersten Stellung in die zweiten Stellung oder in eine Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegt. Dazu werden die ersten Abschnitte 15 der Stromschienen 11a, 11b, 11c mittels der die Durchgangöffnungen 34 durchsetzenden Befestigungselemente 36 mit den Anschlusselementen 7a, 7b, 7c verspannt.
8 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs 100.
Das Fahrzeug 100 weist einen elektrischen Antrieb 1 gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel oder einen durch das Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens erhaltenen elektrischen Antrieb 1 auf. Die elektrische Maschine 4 ist dabei dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 anzutreiben. Der Stromrichter 2 des Antriebs 1 erhält die Gleichspannung von einer Fahrzeugbatterie 101 mit einer Nennspannung von 400 Volt.
Das Fahrzeug 100 weist ferner Räder 102 auf. Die elektrische Maschine 4 ist dazu eingerichtet ist, wenigstens eines der Räder 102 indirekt, beispielsweise über ein Getriebe (nicht gezeigt) anzutreiben oder direkt, beispielsweise in Gestalt eines Radnabenmotors, anzutreiben. Das Fahrzeug 100 kann ferner eine mit dem Rad 102 gekoppelte Achse (nicht gezeigt) aufweisen, die die elektrische Maschine 4 des Antriebs 1 direkt oder indirekt antreibt.
Das Fahrzeug 100 ist ein batterieelektrisches Fahrzeug (BEV), ein mittels einer Brennstoffzelle betriebenes Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Im letzteren Fall weist das Fahrzeug 100 ferner einen Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) auf.

Claims

Stromschienenanordnung (10) für einen elektrischen Antrieb (1), aufweisend - wenigstens eine Stromschiene (11a-c), die einen sich entlang einer ersten Raumrichtung (D1) erstreckenden ersten Abschnitt (15), einen sich entlang einer zur ersten Raumrichtung (D1) orthogonalen zweiten Raumrichtung (D2) erstreckenden zweiten Abschnitt (16) und zwischen dem ersten Abschnitt (15) und dem zweiten Abschnitt (16) einen sich an den zweiten Abschnitt (16) anschließenden dritten Abschnitt (17) aufweist, und - Befestigungsmittel (12a, b) zum Befestigen der Stromschienenanordnung (10) an einem Gehäuse (6) des Antriebs (1), dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abschnitt (17) - vom zweiten Abschnitt (16) aus unter Ausbildung einer ersten Biegung (18) mit einer vorgegebenen Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung (D1) verläuft, - vom zweiten Abschnitt (16) aus jenseits der ersten Biegung (18) unter Ausbildung einer zweiten Biegung (19) mit einer der vorgegebenen Orientierung entgegengesetzten Orientierung in Richtung der ersten Raumrichtung (D2) verläuft und - im befestigten Zustand der Stromschienenanordnung (10) bei Einwirken einer in die zweiten Raumrichtung (D2) gerichteten Zugkraft auf den ersten Abschnitt (15) unter elastischer Verformung eine Relativbewegung des ersten Abschnitts (15) bezüglich des zweiten Abschnitts (16) aus einer unbelasteten ersten Stellung in eine zweite Stellung, in welcher der erste Abschnitt (15) weiter als in der ersten Stellung vom zweiten Abschnitt (16) entfernt ist, erlaubt.
Stromschienenanordnung nach Anspruch 1, wobei zumindest der dritte Abschnitt (17) aus einer Vielzahl gegeneinander beweglich geschichteter Bleche (22) gebildet ist.
Stromschienenanordnung nach Anspruch 2, wobei der erste Abschnitt (15) durch Kompaktieren der Bleche (22) gebildet ist und/oder der zweite Abschnitt (16) durch Kompaktieren der Bleche (22) gebildet ist.
Stromschienenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stromschiene (11a-c) einen vierten Abschnitt (20) aufweist, der sich entlang der zweiten Raumrichtung (D2) vom dritten Abschnitt (17) zum ersten Abschnitt (15) erstreckt und in den der dritte Abschnitt (17) unter Ausbildung einer dritten Biegung (21) übergeht.
Stromschienenanordnung nach Anspruch 4, wenn abhängig von Anspruch 2, wobei der vierte Abschnitt (20) durch Kompaktieren der Bleche (22) gebildet ist.
Stromschienenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen elektrisch isolierenden Körper (23), der die Befestigungsmittel (12a, b) ausbildet, an dem die wenigstens eine Stromschiene (11a-c) angeordnet ist und der eine Bewegung des zweiten Abschnitts (16) entlang der zweiten Raumrichtung (D2) beim Einwirken der Zugkraft hemmt.
Stromschienenanordnung nach Anspruch 6, wobei der Körper (23) einen Anschlag (26) aufweist, der dazu eingerichtet ist, in der zweiten Stellung des ersten Abschnitts (15) eine Weiterbewegung des ersten Abschnitts (15) vom zweiten Abschnitt (16) weg zu hemmen.
Stromschienenanordnung nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite Abschnitt (16) eine Einbuchtung (24a, b) aufweist, in welche ein Vorsprung (25a, b) des Körpers (23) eingreift, um die Bewegung des zweiten Abschnitts (16) beim Einwirken der Zugkraft zu hemmen.
Stromschienenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, ferner umfassend einen Deckel (29), der am Körper (23) befestigt ist, den zweiten und dritten Abschnitt (16, 17) zumindest abschnittsweise überdeckt und dazu eingerichtet ist, eine Bewegung der Stromschiene (11a-c) entlang der ersten Raumrichtung (D1) zu hemmen.
Stromschienenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei der Körper (23) eine sich entlang der zweiten Raumrichtung (D2) erstreckende Führung (28a, b) aufweist, die dazu eingerichtet ist, eine Bewegung der Stromschiene (11a-c) entlang einer zur ersten Raumrichtung (D1) und zur zweiten Raumrichtung (D2) orthogonalen dritten Raumrichtung (D3) zu hemmen.
Stromschienenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei drei Stromschienen (11a-c) vorgesehen sind, die derart angeordnet sind, dass die ersten Abschnitte (15) innerhalb einer zur zweiten Raumrichtung (D2) normalen Ebene angeordnet sind und/oder die zweiten Abschnitte (16) parallel zueinander angeordnet sind.
Stromschiene (11a-c) zur Verwendung in einer Stromschienenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Elektrischer Antrieb (1), aufweisend: - einen Stromrichter (2) mit einem ersten elektrischen Anschluss (3); - eine elektrische Maschine (4) mit einer Statorwicklung und einem zweiten elektrischen Anschluss (5) für die Statorwicklung; - ein Gehäuse (6), in dem die elektrische Maschine (4) eingehaust ist; und - eine Stromschienenanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei der erste Abschnitt (15) der wenigstens einen Stromschiene (11a-c) elektrisch leitfähig und mechanisch an den ersten elektrischen Anschluss (3) angeschlossen ist, der zweite Abschnitt (16) der wenigstens einen Stromschiene (11a-c), insbesondere stoffschlüssig, an den zweiten elektrischen Anschluss (5) angeschlossen ist und der dritte Abschnitt (17) so elastisch verformt ist, dass sich der erste Abschnitt (15) in der zweiten Stellung oder in einer Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung befindet.
Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Antriebs (1), aufweisend folgende Schritte: - Bereitstellen einer in einem Gehäuse (6) eingehausten elektrische Maschine (4) mit einer Statorwicklung und einem zweiten elektrischen Anschluss (5) für die Statorwicklung; - Bereitstellen einer Stromschienenanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12; - Befestigen der Stromschienenanordnung (10) am Gehäuse (6) mittels der Befestigungsmittel (12a, b); - elektrisch leitfähiges und mechanisches Anschließen des zweiten Abschnitts (16) der wenigstens einen Stromschiene (11a-c) an den zweiten elektrischen Anschluss (5); - Bereitstellen eines Stromrichters (2) mit einem ersten elektrischen Anschluss (3); und - elektrisch leitfähiges und mechanisches Anschließen des ersten Abschnitts (15) der wenigstens einen Stromschiene (11a-c) der am Gehäuse (6) befestigten und an den zweiten elektrischen Anschluss (5) angeschlossenen Stromschienenanordnung (10) am ersten elektrischen Anschluss (3) unter elastischer Verformung des dritten Abschnitts (17) so, dass sich der erste Abschnitt (15) aus der ersten Stellung in die zweite Stellung oder in eine Zwischenstellung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegt.
Elektrisch antreibbares Fahrzeug (100), aufweisend einen elektrischen Antrieb (1) nach Anspruch 13 oder einen durch ein Verfahren nach Anspruch 14 erhaltenen elektrischen Antrieb (1), wobei die elektrische Maschine (4) dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug (100) anzutreiben.