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Das vorliegende Dokument bezieht sich auf eine elektrische Maschine, insbesondere auf eine elektrische Maschine mit einem Trennelement zum Trennen eines oder mehrerer elektrischer Leiter von einem Rotor der Maschine. Elektrische Maschinen der hier vorgeschlagenen Art können im Bereich der Hydraulik eingesetzt werden, sind aber nicht darauf beschränkt.
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Elektrische Maschinen wie Elektromotoren oder Generatoren bestehen in der Regel aus einem Stator und einem Rotor. Der Stator besteht in der Regel aus einer Vielzahl von Wicklungen aus einem elektrisch leitenden Material wie z. B. Kupfer. Der Rotor besteht in der Regel aus einem Magneten, z. B. einem Permanentmagneten oder einem Elektromagneten. In einem Elektromotor werden durch das Anlegen einer Spannung an die Statorwicklungen in geeigneter Weise elektrische Ströme in den Statorwicklungen erzeugt. Diese erzeugen dann elektromagnetische Felder, die den Rotor in Drehung versetzen. Auf diese Weise kann elektrische Energie in mechanische Energie umgewandelt werden. In einem elektrischen Generator kann hingegen ein rotierender Magnet Spannungen und elektrische Ströme in den Statorwicklungen induzieren, wodurch mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.
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Eine sichere, zuverlässige und einfach einzurichtende elektrische Verbindung zwischen den Statorwicklungen und einer Stromquelle oder Energiespeichereinrichtung zu schaffen, hat sich jedoch häufig als Herausforderung erwiesen.
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US10320257B2 offenbart beispielsweise einen Elektromotor, der einen Rotor, einen Stator, ein Gehäuse, eine Öffnung zum Öffnen eines Lagerraums, eine Kerbe, die von einer die Öffnung umgebenden Kantenfläche nach unten konkav ist, einen mit dem Stator verbundenen Leitungsdraht und eine Trennwand umfasst, die an der Innenseite der Kerbe vorgesehen ist, um einen Dichtungsraum zum Einspritzen eines Dichtungsmittels und einen Raum außerhalb des Dichtungsraums voneinander zu trennen, und die ein Durchgangsloch aufweist, um zu ermöglichen, dass der Leitungsdraht zur Außenseite des Dichtungsraums verlängert werden kann. Der Motor umfasst außerdem eine Abdeckung, die von oben am Gehäuse befestigt werden kann, und ein elastisches Element, das elastischer ist als die Trennwand und unter der Trennwand angeordnet ist. Eine Stirnfläche der Trennwand ist auf oder über einer ebenen Fläche angeordnet, die die Kantenfläche des Gehäuses einschließt.
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Es besteht jedoch weiterhin der Bedarf an einer elektrischen Maschine, die sich möglichst einfach und kostengünstig montieren lässt und möglichst sicher und zuverlässig betrieben werden kann.
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Die elektrische Maschine nach Anspruch 1 löst eines oder mehrere dieser Ziele. Besondere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die hier vorgeschlagene elektrische Maschine umfasst:
- ein Gehäuse, das einen Innenraum umschließt,
- einen Stator und einen Rotor, die in dem Innenraum angeordnet sind, wobei eine Drehachse des Rotors eine Axialrichtung definiert, wobei das Gehäuse eine Stirnwand aufweist, die sich quer zu der Axialrichtung erstreckt und den Innenraum in der Axialrichtung verschließt, und
- ein Trennelement, das zwischen dem Stator und der Stirnwand in Axialrichtung angeordnet ist, wobei das Trennelement ein Volumen im Innenraum begrenzt, um einen elektrischen Leiter in diesem Volumen aufzunehmen, wobei das Volumen zwischen dem Trennelement und der Stirnwand in Axialrichtung angeordnet ist und wobei das Trennelement so geformt ist, dass es das Volumen vom Rotor trennt.
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Die Tatsache, dass das durch das Trennelement begrenzte Volumen im Innenraum zur Aufnahme eines elektrischen Leiters in diesem Volumen konfiguriert ist, und dass das Trennelement zum Trennen des Volumens vom Rotor geformt ist, ermöglicht es, einen oder mehrere elektrische Leiter, die mit dem Stator verbunden sein können, während des Betriebs der elektrischen Maschine vor dem Rotor zu schützen. Die Tatsache, dass dieses Volumen zwischen dem Trennelement und der Stirnwand in Axialrichtung angeordnet ist, erleichtert die Montage der elektrischen Maschine im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Maschinen.
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Das Gehäuse weist typischerweise eine Seitenwand auf, die sich entlang der Axialrichtung erstreckt und den Innenraum senkrecht zur Axialrichtung verschließt oder umschließt. Die Seitenwand kann sich beispielsweise parallel zur Axialrichtung erstrecken, oder die Seitenwand kann in Bezug auf die Axialrichtung leicht geneigt sein. In den meisten Fällen schließt die Seitenwand einen Winkel zwischen 0° und weniger als 10° oder weniger als 5° mit der Axialrichtung ein. Die Seitenwand kann einen kreisförmigen, ovalen, rechteckigen, quadratischen oder polygonalen Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung haben. Es versteht sich jedoch, dass der Querschnitt der Seitenwand senkrecht zur Axialrichtung auch andere Formen haben kann.
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Die Seitenwand kann sich auch in Axialrichtung und zur Stirnwand hin verjüngen oder zumindest teilweise verjüngen. Beispielsweise kann die Seitenwand so gestaltet sein, dass ein Querschnitt oder eine Querschnittsfläche des Innenraums senkrecht zur Axialrichtung konstant ist oder zumindest abschnittsweise oder kontinuierlich entlang der Axialrichtung und zur Stirnwand hin abnimmt. Dies kann den Einbau des Trennelements in den Innenraum des Gehäuses weiter erleichtern.
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Die Stirnwand und die Seitenwand des Gehäuses können aus einem Stück gefertigt sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Stirnwand und die Seitenwand als separate Teile ausgebildet sind, die beispielsweise durch Verbindungsmittel wie Schrauben oder Bolzen miteinander verbunden sind.
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Das von dem Trennelement gebildete oder zumindest teilweise gebildete Volumen kann außerdem durch die Stirnwand, die Seitenwand oder durch die Stirnwand und die Seitenwand begrenzt sein. Das Trennelement kann an der Seitenwand anliegen oder an die Seitenwand angrenzen. Insbesondere kann das Trennelement an der Seitenwand in zwei oder mehr seitlichen Richtungen senkrecht zur Axialrichtung anliegen oder an ihr angrenzen, insbesondere an seitlich gegenüberliegenden Seiten der Seitenwand. Auf diese Weise kann das Trennelement seitlich an der Seitenwand oder zwischen verschiedenen Abschnitten der Seitenwand befestigt werden.
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Das Trennelement kann aus ersten Befestigungselementen und das Gehäuse aus zweiten Befestigungselementen bestehen. Die ersten Befestigungselemente können zum Beispiel einen oder mehrere Vorsprünge umfassen, die aus dem Trennelement herausragen, insbesondere in Axialrichtung. Zusätzlich oder alternativ können die ersten Befestigungselemente eine oder mehrere in das Trennelement eingearbeitete Kerben oder Vertiefungen umfassen. In ähnlicher Weise können die zweiten Befestigungselemente einen oder mehrere aus dem Gehäuse herausragende Vorsprünge umfassen. Die zweiten Befestigungselemente können beispielsweise aus Vorsprüngen bestehen, die in Axialrichtung aus der Stirnwand herausragen und/oder senkrecht zur Axialrichtung aus der Seitenwand herausragen. Zusätzlich oder alternativ können die zweiten Befestigungselemente eine oder mehrere Kerben oder Vertiefungen umfassen, die im Gehäuse, beispielsweise in der Stirnwand und/oder in der Seitenwand, ausgebildet sind. Die ersten Befestigungselemente und die zweiten Befestigungselemente können dann zusammenwirken, um eine Drehung des Trennelements in Bezug auf die Drehachse zu verhindern. Beispielsweise können das erste und das zweite Befestigungselement formschlüssig ineinandergreifen.
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Das Trennelement kann aus einem ersten Trennabschnitt und einem zweiten Trennabschnitt bestehen. Der erste Trennabschnitt kann sich seitlich oder in einer seitlichen Ebene rechtwinklig zur Axialrichtung erstrecken. Der erste Trennabschnitt kann an der Seitenwand anliegen oder an der Seitenwand angrenzen, zum Beispiel in einer oder mehreren seitlichen Richtungen senkrecht zur Axialrichtung. Der erste Trennabschnitt kann eine platten- oder scheibenartige Form aufweisen. Der zweite Trennabschnitt kann sich axial vom ersten Trennabschnitt aus erstrecken. Der zweite Trennabschnitt kann in Axialrichtung an der Stirnwand anliegen oder an ihr angrenzen. Das von dem Trennelement gebildete oder begrenzte Volumen kann zwischen dem ersten Trennabschnitt und dem zweiten Trennabschnitt gebildet werden. Oder anders ausgedrückt, das durch das Trennelement gebildete oder begrenzte Volumen kann durch den ersten Trennabschnitt und den zweiten Trennabschnitt begrenzt sein. Der erste Trennabschnitt und der zweite Trennabschnitt können aus einem Stück geformt sein. Es versteht sich jedoch, dass der erste Trennabschnitt und der zweite Trennabschnitt als separate Teile ausgebildet sein können, die miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Löten oder ähnliches.
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Das Trennelement kann eine Ringform oder die Form eines Kreissektors haben. Insbesondere kann der erste Trennabschnitt eine Ringform oder die Form eines Kreissektors haben. Der zweite Trennabschnitt kann eine zylindrische Form, die Form eines Hohlzylinders oder die Form eines Hohlzylindersektors haben. Der zweite Trennabschnitt kann eine zentrale Bohrung oder eine zentrale Öffnung des ersten Trennabschnitts zumindest teilweise oder vollständig umgeben. Der Rotor kann dann durch das Trennelement geführt werden, insbesondere durch die zentrale Bohrung oder durch die zentrale Öffnung des ersten Trennabschnitts.
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Die elektrische Maschine kann einen oder mehrere elektrisch mit dem Stator verbundene erste elektrische Leiter umfassen. Das Trennelement kann dann eine Aussparung oder ein Durchgangsloch aufweisen, und der eine oder die mehreren ersten elektrischen Leiter können durch die Aussparung oder das Durchgangsloch des Trennelements in das durch das Trennelement begrenzte Volumen reichen. Das heißt, der oder die ersten elektrischen Leiter können in dem durch das Trennelement begrenzten Volumen aufgenommen oder zumindest teilweise aufgenommen werden, wo sie vom Rotor der elektrischen Maschine getrennt und geschützt sind.
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Das Gehäuse, insbesondere die Stirnwand oder die Seitenwand, kann eine Öffnung oder ein Durchgangsloch aufweisen, die bzw. das mit dem durch das Trennelement begrenzten Volumen in Verbindung steht. Ein oder mehrere elektrische Leiter können dann durch die Öffnung oder das Durchgangsloch im Gehäuse geführt werden, z. B. von dem Volumen innerhalb des Gehäuses zu einer Außenseite des Gehäuses, oder von der Außenseite des Gehäuses in den Kabelkanal.
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Die elektrische Maschine kann eine oder mehrere Kabeldurchführungen umfassen, die so konfiguriert sind, dass sie in der Öffnung oder dem Durchgangsloch des Gehäuses aufgenommen oder herausnehmbar aufgenommen werden können. So können beispielsweise eine Außenfläche der Kabeldurchführung und eine Innenfläche der Öffnung oder des Durchgangslochs des Gehäuses entsprechende Gewinde aufweisen, so dass die Kabeldurchführung in die Öffnung oder das Durchgangsloch des Gehäuses eingeschraubt werden kann. Die Kabeldurchführung kann einen Kabelkanal umfassen, der sich durch die Kabeldurchführung erstreckt, so dass, wenn die Kabeldurchführung in der Öffnung oder im Durchgangsloch des Gehäuses aufgenommen ist, ein oder mehrere Kabel oder andere elektrische Leiter durch den Kabelkanal der Kabeldurchführung reichen können, beispielsweise vom Volumen innerhalb des Gehäuses zu einer Außenseite des Gehäuses oder von der Außenseite des Gehäuses in den Kabelkanal.
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Der oben genannte erste elektrische Leiter kann aus einem oder mehreren Kabeln oder einem oder mehreren flexiblen Drähten bestehen. Die ein oder mehreren Kabel oder flexiblen Drähte können so lang sein, dass sie durch die Öffnung des Gehäuses reichen, um mit einem oder mehreren zweiten elektrischen Leitern außerhalb des Gehäuses verbunden zu werden. Auf diese Weise kann der Stator über den ersten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter elektrisch mit einer Stromversorgung oder einem Speicher wie einer Batterie verbunden werden.
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Ein Verfahren zum Zusammenbau der zuvor beschriebenen elektrischen Maschine umfasst die folgenden Schritte:
- Anordnen des Trennelements im Inneren des Gehäuses, um das vom Trennelement begrenzte Volumen zu bilden;
- Anordnen zumindest des Stators im Innenraum; und
- Durchführen eines ersten elektrischen Leiters, der elektrisch mit dem Stator verbunden ist, durch eine Aussparung oder durch ein Durchgangsloch des Trennelements und in das genannte Volumen.
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Das Verfahren kann ferner Folgendes umfassen:
- Durchführen des ersten elektrischen Leiters aus dem besagten Volumen durch eine Öffnung oder ein Durchgangsloch im Gehäuse, insbesondere in der Stirnwand oder in der Seitenwand, zu einer Außenseite des Gehäuses, um den Anschluss des ersten elektrischen Leiters an einen zweiten elektrischen Leiter außerhalb des Gehäuses zu ermöglichen.
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Das Verfahren kann ferner umfassen:
- Verbinden des ersten elektrischen Leiters mit einem zweiten elektrischen Leiter außerhalb des Gehäuses; und, anschließend,
- Durchführen des ersten elektrischen Leiters und eines ersten Teils des zweiten elektrischen Leiters, der mit dem ersten elektrischen Leiter verbunden ist, durch die Öffnung oder das Durchgangsloch im Gehäuse und in das besagte Volumen, während ein zweiter Teil des zweiten elektrischen Leiters außerhalb des Gehäuses verbleibt, damit der Stator der elektrischen Maschine über den ersten elektrischen Leiter und den zweiten elektrischen Leiter an eine Stromversorgung oder an einen Energiespeicher wie eine Batterie angeschlossen werden kann.
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Eine Ausführungsform der hier vorgeschlagenen elektrischen Maschine wird in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben und in den Figuren dargestellt, in denen
- 1 schematisch eine Schnittdarstellung einer elektrischen Maschine mit Trennelement zeigt,
- 2a schematisch eine perspektivische Ansicht des Trennelements von 1 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt,
- 2b schematisch eine perspektivische Ansicht des Trennelements von 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt, und
- 3a-d schematische Schnittdarstellungen der elektrischen Maschine aus 1 während des Zusammenbaus der elektrischen Maschine zeigen.
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1 zeigt eine elektrische Maschine 1 des hier vorgeschlagenen Typs. Die elektrische Maschine 1 kann als Elektromotor oder als elektrischer Generator ausgeführt sein oder einen solchen umfassen. Die elektrische Maschine 1 kann beispielsweise als Wechselstrommotor, wie z. B. ein Induktionsmotor, ein Gleichstrommotor oder ein Universalmotor, ausgeführt sein oder aus einem solchen bestehen. Die elektrische Maschine 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einer ersten Stirnwand 2a, einer zweiten Stirnwand 2b und einer Seitenwand 2c. In der in 1 dargestellten Ausführungsform weist das Gehäuse 2 eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Form auf. Es versteht sich jedoch, dass das Gehäuse 2 auch andere Formen aufweisen kann. Das Gehäuse kann aus einem nichtmagnetischen oder nichtmagnetisierbaren Material wie Kunststoff gefertigt sein. Es versteht sich jedoch, dass das Gehäuse 2 auch aus anderen Materialien gefertigt werden oder umfassen kann. Das Gehäuse 2 umschließt einen Innenraum 3 und nimmt einen Stator 4 und einen Rotor 5 auf, die in dem Innenraum 3 angeordnet oder eingebaut sind. Der Stator 4 ist in Bezug auf das Gehäuse 2 feststehend, während der Rotor 5 in Bezug auf das Gehäuse 2 und den Stator 4 drehbar ist.
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Der Rotor 5 umfasst eine Welle 5a und einem magnetischen oder magnetisierbaren Element 5b, wie z. B. einem Permanentmagneten oder einem Elektromagneten. Der Magnet oder das magnetisierbare Element 5b ist fest auf der Welle 5a montiert. Die Welle 5a ist mit Hilfe von Lagern 6a, 6b drehbar im oder am Gehäuse 2 gelagert. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Lager 6a, 6b an den Stirnwänden 2a, 2b des Gehäuses 2 angeordnet oder montiert. Eine Drehachse 7 des Rotors 5 definiert eine Axialrichtung. In 1 fällt die Drehachse 7 des Rotors 5 mit einer Symmetrieachse des im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses 2 zusammen.
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Die Stirnwände 2a, 2b des Gehäuses 2 erstrecken sich senkrecht zur Axialrichtung und verschließen oder umschließen den Innenraum 3 in Axialrichtung 7. Die Seitenwand 2c verläuft parallel oder im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung 7. Hier hat die Seitenwand 2c die Form oder im Wesentlichen die Form eines Zylinderrohrs. Es versteht sich jedoch, dass die Seitenwand 2c auch andere Formen haben kann. Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform verjüngt sich die Seitenwand 2c in Richtung der ersten Stirnwand 2a entlang der Axialrichtung 7 leicht, so dass die Seitenwand 2c in einer Ebene, die die Drehachse 7 einschließt, gegenüber der Drehachse 7 leicht geneigt ist und mit der Drehachse 7 einen Winkel von weniger als 10 Grad oder von weniger als 5 Grad einschließt. Infolgedessen ist eine Fläche des kreisförmigen oder im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts des Innenraums 3 senkrecht zur Axialrichtung 7 im Wesentlichen konstant oder nimmt entlang der Axialrichtung 7 und in Richtung der ersten Stirnwand 2a leicht ab. Dies kann die Montage der elektrischen Maschine 1 erleichtern. In 1 sind die erste Stirnwand 2a und die Seitenwand 2c einteilig ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass in alternativen Ausführungsformen die erste Stirnwand 2a und die Seitenwand 2c als separate Teile ausgebildet sein können, die miteinander verbunden oder verklebt sind.
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Der Stator 4 ist konzentrisch oder im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse 7 angeordnet. Der Stator 4 besteht aus plattenförmigen Blechen 4a, die senkrecht zur Drehachse 7 angeordnet sind, und einer Vielzahl von Wicklungen 4b, z. B. Kupferwicklungen, die um die Bleche 4a gewickelt sind. Bei der in 1 dargestellten Ausführung erstrecken sich die Wicklungen 4b an beiden Enden in Axialrichtung 7 über die Lamellen 4a hinaus. Zur besseren Veranschaulichung sind die Lamellen 4a und die Wicklungen 4b in 1 nur schematisch dargestellt. Der Stator mit den Blechen 4a und den Wicklungen 4b ist um den Rotor 5 angeordnet. Der Rotor 5, insbesondere die Welle 5a, reicht durch den Stator 4.
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Die elektrische Maschine 1 umfasst ferner ein Trennelement oder eine Trennvorrichtung 8, das bzw. der in dem Innenraum 3 angeordnet ist, und mindestens einen elektrischen Leiter, wie z. B. mindestens ein Kabel oder einen Draht 10a, der mit dem Stator 4, insbesondere mit den Statorwicklungen 4b, verbunden ist. Zur besseren Veranschaulichung ist in den Figuren nur ein einziges Kabel 10a dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass das Kabel 10a im Allgemeinen ein, zwei, drei oder mehr Kabel oder Drähte umfassen kann. Die Trennvorrichtung 8 ist vorzugsweise aus einem nicht leitenden Material wie Kunststoff gefertigt oder umfasst ein solches. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Trennvorrichtung 8 auch andere Materialien umfassen kann. Die Trennvorrichtung 8 ist zwischen dem Stator 4 und der ersten Stirnwand 2a entlang der Axialrichtung 7 angeordnet. Die Trennvorrichtung 8 bildet oder begrenzt ein Volumen oder eine Kammer 9 innerhalb des vom Gehäuse 2 umschlossenen Innenraums 3. Das Volumen 9 ist so konfiguriert, dass es einen oder mehrere elektrische Leiter wie die Kabel 10a aufnimmt und die in dem Volumen 9 aufgenommenen ein oder mehreren elektrischen Leiter von dem Rotor 5 trennt und vor diesem schützt. Die mit dem Stator 4 verbundenen Kabel 10a können durch eine Aussparung oder ein in der Trennvorrichtung 8 gebildetes Durchgangsloch 8c in das von der Trennvorrichtung 8 gebildete Volumen oder die Kammer 9 reichen. Über die flexiblen Kabel 10a kann der Stator 4 mit einer Stromquelle oder einer Energiespeichereinrichtung wie einem Kondensator, einer wiederaufladbaren Batterie o. ä. verbunden werden.
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Das Gehäuse 2 hat eine Öffnung oder ein Durchgangsloch 11, das mit dem Volumen oder der Kammer 9 in Verbindung steht, so dass ein elektrischer Leiter wie die im Volumen 9 angeordneten oder aufgenommenen Kabel 10a von dem Volumen 9 durch die Öffnung oder das Durchgangsloch 11 zu einer Außenseite des Gehäuses 2 gelangen können oder umgekehrt. Auf diese Weise können die Kabel 10a verwendet werden, um den Stator 4, insbesondere die Statorwicklungen 4b, mit einer Stromquelle oder einer Energiespeichereinrichtung elektrisch zu verbinden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die direkt mit dem Stator 4 verbundenen Kabel 10a so lang sind, dass sie durch die Öffnung bzw. das Durchgangsloch 11 an die Außenseite des Gehäuses geführt werden können, wo sie mit einem zweiten Satz von Kabeln 10b verbunden werden können, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Die Länge der ersten Kabel 10a kann beispielsweise mindestens das Doppelte, mindestens das Dreifache oder mindestens das Vierfache des kürzesten Abstands zwischen dem Stator 4 und der Öffnung oder dem Durchgangsloch 11 betragen. Bei der in 1 dargestellten Ausführung der elektrischen Maschine 1 ist die Öffnung oder das Durchgangsloch 11 in der Stirnwand 2a des Gehäuses 2 ausgebildet. Es versteht sich jedoch, dass die Öffnung oder das Durchgangsloch 11 auch in der Seitenwand 2c ausgebildet sein kann.
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Die elektrische Maschine 1 umfasst ferner eine Kabeldurchführung 13, die abnehmbar oder lösbar in der Öffnung oder dem Durchgangsloch 11 des Gehäuses aufgenommen ist. Die Kabeldurchführung 13 kann aus einem wasserdichten Material wie z. B. Kunststoff hergestellt sein. Es versteht sich jedoch, dass die Kabeldurchführung 13 auch aus anderen Materialien gefertigt sein oder diese umfassen kann. Die Kabeldurchführung 13 ist so konfiguriert und geformt, dass sie die Öffnung 11 wasserdicht abdichtet und verschließt, um zu verhindern, dass Wasser und/oder Feuchtigkeit in den Innenraum 3 und insbesondere in das Volumen oder die Kammer 9 eindringt. Beispielsweise können ein Teil des Gehäuses 2, der die Öffnung oder das Durchgangsloch 11 begrenzt, und eine Außenfläche der Kabeldurchführung 13 entsprechende Gewinde aufweisen, so dass die Kabeldurchführung 13 abnehmbar in die Öffnung oder das Durchgangsloch 11 des Gehäuses eingeschraubt werden kann. Die Kabeldurchführung 13 hat einen Kabelkanal 14, der sich durch die Kabeldurchführung 13 erstreckt, so dass ein oder mehrere elektrische Leiter wie die Kabel 10a, 10b durch die Kabeldurchführung 13 hindurchreichen können, wenn die Kabeldurchführung 13 in der Öffnung oder dem Durchgangsloch 11 aufgenommen ist.
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Eine perspektivische Ansicht der Trennvorrichtung 8 aus 1 ist in 2a schematisch dargestellt. 2b zeigt eine perspektivische Ansicht einer Trennvorrichtung 80, der eine Variante der Trennvorrichtung 8 von 2a ist und die Trennvorrichtung 8 der elektrischen Maschine 1 von 1 ersetzen kann. In diesem Dokument werden gleiche oder korrespondierende Merkmale, die in verschiedenen Figuren vorkommen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Die Trennvorrichtungen 8, 80 weisen einen ersten plattenförmigen Abschnitt 8a auf, der senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht zur Axialrichtung 7 angeordnet ist bzw. verläuft. Der erste Trennabschnitt 8a ist zwischen dem Stator 4 und der ersten Stirnwand 2a des Gehäuses 2 entlang der Axialrichtung 7 angeordnet. Der erste Trennabschnitt 8a verschließt oder begrenzt das Volumen 9 in Axialrichtung 7, insbesondere zum Stator 4 hin. Der erste Trennabschnitt 8a trennt das Volumen 9 vom Stator 4. Wie bereits erwähnt weist der erste Trennabschnitt 8a ein Durchgangsloch oder eine Aussparung 8c auf, durch die die Kabel 10a, die elektrisch mit den Statorwicklungen 4b verbunden sind, in das Volumen oder die Kammer 9 gelangen können.
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Die Trennvorrichtungen 8, 80 haben außerdem einen zweiten Trennabschnitt 8b, der sich vom ersten Trennabschnitt 8a aus erstreckt. Bei den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen erstreckt sich der zweite Trennabschnitt 8b von dem ersten Trennabschnitt 8a parallel oder im Wesentlichen parallel zur Axialrichtung 7 und in Richtung der ersten Stirnwand 2a des Gehäuses 2. Das heißt, in den in den Figuren dargestellten Ausführungsformen erstreckt sich der zweite Trennabschnitt 8b vom ersten Trennabschnitt 8a in einem Winkel von 90 Grad oder von im Wesentlichen 90 Grad. Der zweite Trennabschnitt 8b ist zwischen der Seitenwand 2c und dem Rotor 5 angeordnet. Der zweite Trennabschnitt 8b verschließt oder begrenzt das Volumen 9 in einer oder mehreren Richtungen senkrecht zur Axialrichtung 7, insbesondere in Richtung des Rotors 5. Der zweite Trennabschnitt 8b trennt die in dem Volumen 9 angeordneten Kabel 10a von dem Rotor 5 und schützt sie vor dem Rotor 5.
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Das Volumen 9 ist außerdem durch die erste Stirnwand 2a und die Seitenwand 2c des Gehäuses 2 begrenzt. Mit anderen Worten wird das Volumen oder die Kammer 9 zwischen der Stirnwand 2a, der Seitenwand 2c und den Trennabschnitten 8a, 8b gebildet. Die Wände 2a, 2c und die Trennvorrichtung 8 schließen das Volumen 9 nach allen Seiten hin ab oder schließen es im Wesentlichen ab. Die Trennabschnitte 8a, 8b können aus einem Stück geformt sein. Es ist aber auch denkbar, dass die Trennabschnitte 8a, 8b als separate Stücke ausgebildet sind, die miteinander verbunden oder verklebt werden, zum Beispiel durch Kleben, Schweißen und dergleichen.
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2a zeigt, dass die Trennvorrichtung 8 und insbesondere der erste Trennabschnitt 8a eine Ringform aufweisen kann. In 2a hat der erste Trennabschnitt 8a eine scheibenartige Form, die eine zentrale Bohrung oder einen Zwischenraum 8d aufweist. Die zentrale Bohrung oder der Zwischenraum 8d kann eine kreisförmige Form haben. Es versteht sich jedoch, dass die zentrale Bohrung oder der Zwischenraum 8d auch andere Formen aufweisen kann. Beispielsweise kann die zentrale Bohrung oder der Zwischenraum 8d so gestaltet sein, dass sie die Welle 5a des Rotors 5 aufnimmt, so dass die Welle 5a durch die Trennvorrichtung 8 hindurchgehen oder hindurchreichen kann. 2a zeigt außerdem, dass der zweite Trennabschnitt 8b eine zylindrische oder im Wesentlichen zylindrische Form haben kann, z. B. die Form eines Zylinderrohrs. In der in 2a dargestellten Ausführungsform umgibt der zweite Trennabschnitt 8b die zentrale Bohrung oder den zentralen Zwischenraum 8d vollständig und erstreckt sich von einer Kante oder einem Rand 8e aus, der die zentrale Bohrung oder den zentralen Zwischenraum 8d umschließt und begrenzt. Der zweite Trennabschnitt erstreckt sich in Richtung der ersten Stirnwand 2a des Gehäuses 2 in Axialrichtung 7. Auf diese Weise umgibt und umschließt der zweite Trennabschnitt 8b gemäß 2a die Rotorwelle 5a vollständig. So hat in 2a das Volumen oder die Kammer 9, die durch die Trennvorrichtung 8 und die Wände 2a, 2c gebildet und begrenzt wird, eine ring- oder torusartige Form.
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Wie bereits erwähnt ist die in 2b dargestellte Trennvorrichtung 80 eine Variante der in 2a dargestellten Trennvorrichtung 8. In 2b hat der erste Trennabschnitt 8a der Trennvorrichtung 80 die Form eines Kreissektors und umschließt die Rotorwelle 5a nicht vollständig. Auch in 2b weist der erste Trennabschnitt 8a der Trennvorrichtung 80 einen Zwischenraum 8d zur Aufnahme oder zumindest teilweisen Aufnahme der Rotorwelle 5a auf. Und in 2b erstreckt sich der zweite Trennabschnitt 8b von einer Außenkante oder einem Rand 8f des ersten Trennabschnitts 8a in Richtung der ersten Stirnwand 2a des Gehäuses 2. Auf diese Weise schließen die Trennvorrichtung 80 gemäß 2b und die Wände 2a, 2c des Gehäuses 2 das Volumen bzw. die Kammer 9 allseitig ab bzw. schließen es im Wesentlichen ab und schützen die im Volumen 9 aufgenommenen bzw. angeordneten Kabel 10a, 10b wirksam vor dem Rotor 5, insbesondere vor der Rotorwelle 5a.
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Die beiden in den 2a und 2b dargestellten Trennvorrichtungen 8, 80 sind so ausgebildet bzw. geformt, dass eine Außenkante 8g des ersten Trennabschnitts 8a an der Seitenwand 2c des Gehäuses 2 senkrecht zur Axialrichtung 7 anliegt oder angrenzt, insbesondere in mehr als einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung 7. Genauer sind die Trennvorrichtungen 8, 80 so geformt, dass die Außenkante 8g des ersten Trennabschnitts 8a an der Seitenwand 2c anliegt oder an ihr angrenzt, und zwar entlang mehr als einem Radiusvektor, der von der Rotationsachse 7 des Rotors 5 nach außen und in Richtung der Seitenwand 2c in verschiedenen Richtungen senkrecht zur Axialrichtung 7 zeigt. Auf diese Weise kann die Seitenwand 2c des Gehäuses 2 die Trennvorrichtung 8, 80 vollständig oder zumindest teilweise in einer Form umschlie-ßen, die geeignet ist, die Trennvorrichtung 8, 80 in Bezug auf das Gehäuse 2 und in Bezug auf die Drehachse 7 in einer oder mehreren Richtungen senkrecht zur Drehachse 7 zu fixieren oder zu sichern. Beispielsweise umschließt die zylinderförmige Seitenwand 2c der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1 den kreisförmigen Außenrand 8g der Trennvorrichtung 8 von 2a in einer Ebene senkrecht zur Axialrichtung 7 vollständig. Ferner sind die beiden in den 2a und 2b dargestellten Trennvorrichtungen 8, 80 so gestaltet bzw. geformt, dass ein der Stirnwand 2a zugewandtes axiales Ende 8h des zweiten Trennabschnitts 8b an der Stirnwand 2a in Axialrichtung 7 anliegt bzw. angrenzt.
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Die beiden in den 2a und 2b dargestellten Trennvorrichtungen 8, 80 sind so konfiguriert oder geformt, dass der zweite Trennabschnitt 8b oder zumindest ein Teil davon in einem Abstand von der Seitenwand 2c und/oder von der Außenkante 8g der Trennvorrichtung 8, 80 angeordnet ist, die an der Seitenwand 2c anliegt oder angrenzt. Der Abstand zwischen dem zweiten Trennabschnitt 8b oder einem Teil davon und der Seitenwand 2c wird durch den ersten Trennabschnitt 8a definiert, insbesondere durch einen Teil des ersten Trennabschnitts 8a, der sich senkrecht zur Axialrichtung 7 erstreckt. In ähnlicher Weise ist der erste Trennabschnitt 8a oder zumindest ein Teil davon in einem Abstand von der ersten Stirnwand 2a und/oder vom axialen Ende 8h der Trennvorrichtung 8, 80 angeordnet, der an der ersten Stirnwand 2a anliegt oder angrenzt. Der Abstand zwischen dem ersten Trennabschnitt 8a oder einem Teil davon und der ersten Stirnwand 2a wird durch den zweiten Trennabschnitt 8b definiert, insbesondere durch einen Teil des zweiten Trennabschnitts 8b, der sich parallel zur Axialrichtung 7 erstreckt.
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Die 3a-d zeigen die aufeinanderfolgenden Schritte des Zusammenbaus der in 1 dargestellten elektrischen Maschine 1. In 1 ist der in den 3a-d dargestellte Ausschnitt der elektrischen Maschine 1 von 1 durch ein gestricheltes Rechteck hervorgehoben.
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In einem ersten Schritt, der in 3a dargestellt ist, wird die Trennvorrichtung 8 in das Gehäuse 2 eingesetzt oder installiert. Die Tatsache, dass die Seitenwand 2c des Gehäuses parallel zur Axialrichtung 7 angeordnet ist oder sich entlang der Axialrichtung 7 zur ersten Stirnwand 2a hin leicht verjüngt, erleichtert vorteilhaft den Einbau der Trennvorrichtung 8 im Inneren des Gehäuses 2. Die 3a-d zeigen ferner, dass die Trennvorrichtung 8 und das Gehäuse 2 entsprechende erste und zweite Befestigungselemente 15a bzw. 15b aufweisen können. Die Befestigungselemente 15a, 15b können als Vorsprünge ausgebildet sein, die z. B. aus der Trennvorrichtung 8 und aus dem Gehäuse 2 herausragen. Beispielsweise kann sich das erste Befestigungselement 15a der Trennvorrichtung 8 von der zweiten Trennvorrichtung 8b aus in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung 7 erstrecken, und das zweite Befestigungselement 15b des Gehäuses 2 kann sich von der ersten Stirnwand 2a aus in der Axialrichtung 7 und in Richtung des Inneren des Gehäuses 2 erstrecken. Die Befestigungselemente 15a, 15b können einteilig mit der Trennvorrichtung 8 und/oder mit dem Gehäuse 2 ausgebildet sein, oder sie können von der Trennvorrichtung 8 und/oder vom Gehäuse 2 getrennt sein, aber fest mit der Trennvorrichtung 8 bzw. mit dem Gehäuse 2 verbunden sein. Beim Einbau der Trennvorrichtung 8 in das Gehäuse 2, wie in 1 und in den 3a-d dargestellt, wirken die Befestigungselemente 15a, 15b so zusammen oder greifen ineinander, dass sie eine Drehung der Trennvorrichtung 8 gegenüber der Drehachse 7 verhindern oder einschränken.
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In einem zweiten Schritt, der in 3b dargestellt ist, werden der Stator 4 und der Rotor 5 im oder am Gehäuse 2 installiert oder montiert. Die Reihenfolge des Einbaus bzw. der Montage des Stators 4 und des Rotors 5 kann in Abhängigkeit von der spezifischen Anordnung des Gehäuses 2, des Stators 4 und des Rotors 5 gewählt werden. Nach dem Einbau des Stators 4 werden die mit dem Stator 4 verbundenen Kabel 10a durch die Aussparung bzw. das Durchgangsloch 8c der Trennvorrichtung 8 in das zwischen der Trennvorrichtung 8, der ersten Stirnwand 2a und der Seitenwand 2c gebildete Volumen 9 geführt. Aus dem Volumen 9 werden die Kabel 10a dann durch die Öffnung 11 im Gehäuse 2 an die Außenseite des Gehäuses 2 geführt, wo sie mit einem zweiten Satz flexibler Kabel 10b durch Verbindungsmittel, die z. B. eine oder mehrere Verbindungsmuffen 12 umfassen können, elektrisch verbunden werden. Der zweite Satz von Kabeln 10b kann mit einer Stromquelle oder einer Energiespeichereinrichtung wie einem Kondensator, einer wiederaufladbaren Batterie oder ähnlichem verbunden werden.
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In einem dritten Schritt, der in 3c dargestellt ist, werden die Kabel 10a, die über die Verbindungsmuffe 12 mit den Kabeln 10b verbunden sind, wieder durch die Öffnung 11 des Gehäuses in das von der Trennvorrichtung 8 gebildete und/oder begrenzte Volumen 9 geführt. Wenn die Kabel 10a, 10b innerhalb des Volumens 9 angeordnet sind, trennt die Trennvorrichtung 8 sie sicher vom Rotor 5 und schützt sie vor dem Rotor 5.
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In einem vierten Schritt, der in 3d dargestellt ist, wird die Kabeldurchführung 13 in die Öffnung 11 des Gehäuses 2 geschraubt oder anderweitig montiert, wodurch der Innenraum 3 des Gehäuses 2 und insbesondere das durch die Trennvorrichtung 8 gebildete und/oder begrenzte Volumen 9 von der Außenseite des Gehäuses her abgedichtet wird, wodurch das Eindringen von Wasser und/oder Feuchtigkeit in den Innenraum 3 und in das Volumen 9 verhindert wird.
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Ein Fachmann kann erkennen, dass die elektrische Maschine 1 besonders einfach und kostengünstig hergestellt und montiert werden kann und dass sie aufgrund des Schutzes der Kabel 10a, 10b vor dem Rotor 5 durch die Trennvorrichtung 8 besonders sicher und zuverlässig betrieben werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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