EP3935715A1

EP3935715A1 - Verschaltungsanordnung und stator für eine elektrische maschine

Info

Publication number: EP3935715A1
Application number: EP20708489.8A
Authority: EP
Inventors: Ralf Wittstadt; Katja WILLACKER; Jochen Wittmann; Sebastian Baumgart; Norbert Lohaus; Tobias Schrenk; Roland Lindwurm; Christoph Wieder
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-03-05
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2022-01-12
Also published as: US20220149690A1; JP7486500B2; DE102019202911A1; KR20210134941A; JP2022522620A; WO2020178288A1; CN113454888A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschaltungsanordnung (10) für einen Stator (100) einer elektrischen Maschine. Die Verschaltungsanordnung (10) umfasst eine geformte Stromschiene (12) mit einem ersten Bereich (14), der eine Anschlussstelle (16) der Verschaltungsanordnung (10) für einen Außenanschluss (23) umfasst, mit einem zweiten Bereich (18), an dem eine Verbindungsstelle (20) zum Ausbilden einer Verbindung der Stromschiene (12) mit einer Statorwicklung (102) ausgebildet ist, und mit einem mittleren Bereich (22), der ersten Bereich (14) und zweiten Bereich (18) verbindet. Der erste Bereich (14) und der zweite Bereich (18) sind in parallelen Ebenen (30, 31) angeordnet. Der mittlere Bereich (22) ist ausgerichtet, so dass ein jeweiliger Winkel (α) eines Übergangs zwischen erstem Bereich (14) und mittlerem Bereich (22) sowie zwischen zweitem Bereich (18) und mittlerem Bereich (22) von einem rechten Winkel abweicht. Ferner betrifft die Erfindung einen Stator (100) mit einer Verschaltungsanordnung (10).

Description

Verschaltunqsanordnunq und Stator für eine elektrische Maschine

Die vorliegende Erfindung betrifft Verschaltungsanordnungen für einen Stator einer elektrischen Maschine. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen Statoren für elektrische Maschinen mit erfindungsgemäßen Verschaltungsanordnungen.

Gemäß bekannten Konzepten können Statorspulen oder Statorwicklungen einer Elekt- romaschine mittels einer Verschaltungsanordnung mit Außenanschlussstellen oder Leistungsanschlüssen kontaktiert werden, um mittels einer elektrischen Schaltung oder Leistungselektronik eine jeweilige Spannung an die einzelnen Phasen der Wicklung anzulegen.

Bekannte Verschaltungsanordnungen weisen beispielsweise drei Schaltringe auf, die innerhalb eines Trägers aufgenommen sind. Der Träger kann zugleich eine Positionie rung der Ringe und eine elektrische Isolation der Schaltringe voneinander bewirken. Die Schaltringe sind im Träger fest fixiert.

Schaltringe weisen beispielsweise Spulenanschlussbereiche, zum Anschluss der Ver schaltungsanordnung an die Statorwicklung, und Außenanschlussbereiche, zum An schluss der Verschaltungsanordnung an Außenanschlüsse auf. Über die Außenan schlussbereiche werden die einzelnen Statorwicklungen jeweils mit einem Außenan schluss, zum Beispiel mit Stromkabeln der Leistungselektronik kontaktiert.

Die US 2003 094 879 A1 zeigt eine zentralisierte Stromverteilungseinheit für einen dün nen bürstenlosen Fahrzeugmotor mit mehreren Stromschienen, einer Harzisolations schicht, die die Stromschienen bedeckt, und einem Isolierhalter mit mehreren Haltenu ten, die die Stromschienen halten. Die Stromschienen sind in einer Dickenrichtung vor gebogen, um eine im Wesentlichen ringförmige Form auszubilden. Anschlussabschnitte der Stromschienen stehen von einem eingebetteten Bereich der Stromschiene in einem rechten Winkel ab.

Die US 2005 082 923 A1 zeigt einen Stator einer rotierenden elektrischen Maschine mit einem Statorkern, mehreren Spulenpaaren und mehreren Leitungen. Der Statorkern umfasst eine laminierte Kernbaugruppe, die durch Laminieren dünner Stahlplatten in einer zylindrischen Form gebildet wird. Der Statorkern weist mehrere Schlitze in Ab ständen entlang einer Umfangsrichtung auf.

Bei bekannten Konzepten von Verschaltungsanordnungen kann eine hohe Steifigkeit von Elementen der Verschaltungsanordnung dazu führen, dass in einem eingebauten Zustand der Verschaltungsanordnung mechanische Spannungen an elektrischen Kon taktierungsstellen auftreten können. Dadurch kann sich etwa ein mechanischer Kontakt zwischen zwei elektrischen Leitern verschlechtern und somit auch ein elektrischer Kon takt zwischen den elektrischen Leitern verschlechtern.

Eine flexible Ausführung von Verbindungselementen, beispielsweise eine Weiterführung von gewickelten, flexiblen Drahtwindungen einer Spule, könnte mechanische Spannun gen in einem eingebauten Zustand der Verschaltungsanordnung vermeiden, jedoch kann bei solchen Konzepten ein Aufwand bei der Montage erhöht werden. Bei derarti gen Verbindungen müssen die einzelnen flexiblen Leiter (beispielsweise Draht oder Lamellen) jeweils genau vorpositioniert werden, was durch die einfache Verformbarkeit eines Wickeldrahtes erschwert sein kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Verschaltungsanordnung für einen Sta tor einer elektrischen Maschine bereitzustellen, die in eingebautem Zustand mechani sche Spannungen an jeweiligen Kontaktierungsstellen vermeidet und/oder die in einfa cher Weise montiert werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprü che. Weitere Aspekte und Weiterbildungen der Erfindung, die zusätzliche Vorteile be wirken können, sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung sowie in Verbindung mit den gezeigten Figuren beschrieben.

Dementsprechend wird eine Verschaltungsanordnung für einen Stator einer elektri schen Maschine vorgeschlagen. Die Verschaltungsanordnung umfasst zumindest eine geformte Stromschiene mit mehreren Bereichen. Ein erster Bereich der Stromschiene umfasst eine Anschlussstelle der Verschaltungsanordnung für einen Außenanschluss, bspw. zum Kontaktieren der Verschaltungsanordnung mit einer Leistungselektronik zum Ansteuern einer Statorwicklung des Stators. Die Stromschiene umfasst einen zweiten Bereich, an dem eine Verbindungsstelle zum Ausbilden einer Verbindung der Strom schiene mit einer Statorwicklung ausgebildet ist. Ein mittlerer Bereich der Stromschiene verbindet den ersten mit dem zweiten Bereich.

An einem ersten Teil der Stromschiene kann die Verschaltungsanordnung somit mit einer Versorgungselektronik kontaktiert werden. An einem zweiten Teil der Stromschie ne, der beispielsweise an einem durch die Stromschiene ausgebildeten Schaltringseg ment (z.B. in einer gemeinsamen Ebene mit dem zweiten Bereich der Stromschiene) ausgebildet ist, kann die Verschaltungsanordnung mit einer Wicklung eines Stators kon taktiert werden. Das Schaltringsegment kann in einem Gehäuse der Verschaltungsan ordnung aufgenommen und fixiert sein.

Erfindungsgemäß ist der mittlere Bereich so ausgerichtet, dass ein jeweiliger Winkel eines Übergangs zwischen erstem Bereich und mittlerem Bereich sowie zwischen zwei tem Bereich und mittlerem Bereich von einem rechten Winkel abweicht. Mit anderen Worten ist ein Übergangswinkel zwischen aneinander angrenzenden Bereichen un gleich 90°. Dabei kann der Winkel zwischen Bereichsabschnitten gemessen werden, die außerhalb eines Biegeradius einer Biegung der geformten Stromschiene zwischen den Bereichen liegen.

Beispielsweise weicht der Übergangswinkel um mehr als einen toleranzbedingten Wert von einem rechten Winkel ab. Ein toleranzbehafteter rechter Winkel kann beispielswei se 90° +/- 1 ° (oder +/- 2°) umfassen. Erfindungsgemäß ist der Übergangswinkel jedoch so ausgebildet, dass er geplant oder intentional von einem rechten Winkel abweicht.

Die Abweichung kann beispielsweise mehr als 3° (oder mehr als 5°, mehr als 10°, mehr als 20°, mehr als 30°, mehr als 40°; mehr als 50° oder mehr als 60 °) und/oder weniger als 70° (oder weniger als 60°, weniger als 50°, weniger als 40°, weniger als 30°, weni ger als 20° oder weniger als 15°) umfassen. Beispielsweise umfasst die Abweichung einen Wert von 3° (oder einen Wert von 4°; einen Wert von 5°, einen Wert von 7°; einen Wert von 10°, einen Wert von 15°; einen Wert von 20°, oder einen Wert von 25°). Durch die vorgeschlagene Wahl des Übergangswinkels kann sich eine leichte, mit an deren Worten geringfügige Elastizität des mittleren Bereichs ergeben. Dies bewirkt bei spielsweise, dass der erste Bereich gegenüber dem zweiten Bereich um einen gewis sen Abstand (z.B. bis zu 1 mm, bis zu 2 mm oder bis zu 3 mm) verschoben werden kann, wobei eine resultierende mechanische Belastung oder Verformung der Strom schiene hauptsächlich im mittleren Bereich auftritt. Mit anderen Worten kann der mittle re Bereich über einen geringen Verschiebungsweg eine Federwirkung bereitstellen.

Ein Wert des Übergangswinkels kann in Abhängigkeit eines Abstandes zwischen ers tem und zweitem Bereich gewählt sein. Zum Beispiel kann bei einem geringen Abstand eine höhere Abweichung des Winkels von einem rechten Winkel gewählt werden, als bei einem großen Abstand, um dennoch eine ausreichende Elastizität des mittleren Be reichs zu erreichen. Beispielsweise kann der Übergangswinkel bei einem Abstand von weniger als dem 5-fachen einer Dicke der Stromschiene zumindest um 20° von einem rechten Winkel abweichen, bei einem Abstand von mehr als dem 5-fachen und weniger als dem 10-fachen einer Dicke der Stromschiene um mehr als 8° und weniger als 20° von einem rechten Winkel abweichen, und/oder bei einem Abstand von mehr als dem 10-fachen um weniger als 8° von einem rechten Winkel abweichen. Somit können Ver schaltungsanordnungen mit verschiedenen Stromschienen stets einen bei einer Monta ge der Verschaltungsanordnung benötigten Längenausgleich bewirken.

Zum Beispiel sind der erste und der zweite Bereich in parallelen Ebenen angeordnet. Beispielsweise liegt der erste Bereich in einer Ebene, die hinsichtlich einer Ebene des zweiten Bereichs um weniger als 1 ° (oder weniger als 2°, oder weniger als 5°) geneigt ist. Die Ebenen können in eingebautem Zustand der Verschaltungsanordnung in einem Stator in Radialrichtung des Stators ausgerichtet sein, sodass beispielsweise eine Kon taktierung der Verschaltungsanordnung mit externen Anschlüssen besonders einfach durchgeführt werden kann. Dabei kann der zweite Bereich in axialer Richtung gedehnt oder gestaucht werden, um etwa Toleranzabstände zwischen erstem Bereich der Stromschiene und Leistungsanschlüssen auszugleichen.

Beispielsweise ist zumindest eine Teilfläche des mittleren Bereichs in einer Verbin dungsebene ausgerichtet, wobei ein Winkel zwischen der Verbindungsebene und der der Ebene des ersten Bereichs von einem rechten Winkel abweicht. Der Wertebereich des Winkels kann wie oben beschrieben definiert sein. Beispielsweise umfasst die Teil fläche zumindest 50% einer Fläche des mittleren Bereichs. Beispielsweise kann eine mittlere Region (z.B. weniger als 50% der Fläche des mittleren Bereichs) des mittleren Bereiches bezüglich der Ebene des ersten oder zweiten Bereiches in einem 90°-Winkel angeordnet sein, und die Verschaltungsanordnung dennoch einen Längenausgleich bewirken.

Gemäß einer Weiterbildung der Verschaltungsanordnung weist die Stromschiene inner halb des mittleren Bereichs zumindest eine Krümmung auf. Mit anderen Worten kann der mittlere Bereich beispielsweise mit einem oder mehreren weiteren Knicken oder Biegungen ausgebildet sein. Dadurch kann eine Elastizität des mittleren Bereiches bei spielsweise genauer beeinflusst werden. Beispielsweise können Krümmungen eine Elastizität von mittleren Bereichen mit geringer Ausdehnung erhöhen. Es ist möglich, dass die Stromschiene im mittleren Bereich zumindest teilweise bogenförmig ausgebil det ist.

Beispielsweise beträgt eine Dicke der Stromschiene weniger als 20 mm (oder weniger als 10 mm, weniger als 5 mm, weniger als 4 mm, weniger als 3 mm oder weniger als 2 mm) und/oder mehr als 1 mm (oder mehr als 3 mm oder mehr als 5 mm). Alternativ oder zusätzlich kann ein Verhältnis einer Breite der Stromschiene zu einer Dicke der Stromschiene zumindest einen Faktor 2 (oder zumindest einen Faktor 2,5; zumindest einen Faktor von 3; zumindest einen Faktor von 4; oder zumindest einen Faktor von 5) aufweisen. Beispielsweise beeinflusst eine Geometrie der Stromschiene die Elastizität der Stromschiene im mittleren Bereich.

Beispielsweise bildet der zweite Bereich der Stromschiene zumindest einen Teil eines Schaltrings oder ein Schaltringsegment für den Stator aus. Der zweite Bereich kann sich umfangsmäßig erstrecken und in einer Region radial außerhalb des Schaltring segments an den mittleren Beriech angrenzen.

Es ist möglich, dass die Verschaltungsanordnung eine einzige Stromschiene oder zwei Stromschienen aufweist. Gemäß einer Ausbildungsform weist die Verschaltungsanord- nung drei voneinander elektrisch isolierte geformte Stromschienen zum Kontaktieren von drei Phasen einer Statorwicklung auf. Beispielsweise kann eine Verschaltungsan ordnung zum Kontaktieren einer 4-phasigen oder 5-phasigen Wicklung entsprechend 4 oder 5 Stromschienen aufweisen.

Die Verschaltungsanordnung kann beispielsweise drei voneinander elektrisch isolierte geformte Stromschienen zum Kontaktieren von drei Phasen der Statorwicklung aufwei sen, wobei die jeweiligen mittleren Bereiche der Stromschienen in unterschiedlichen, nicht parallelen Ebenen angeordnet sind. Wie ausgeführt, können durch die mittleren Bereiche Fertigungstoleranzen und dergleichen ausgeglichen werden, indem sich der mittlere Bereich entsprechend in axialer und/oder radialer Richtung verformt. Aufgrund der Verformung können daher Kräfte auftreten, welche auf die Verschaltung bezie hungsweise den Stator wirken. Um diese Kräfte gering zu halten, sind deshalb vorteil hafterweise bei mehreren Stromschienen die mittleren Bereiche in unterschiedlichen Ebenen angeordnet, wobei die Ebenen vorzugsweise nicht parallel verlaufen. Hierdurch wird verhindert, dass sich, insbesondere in radialer Richtung, eventuell an den einzel nen Stromschienen auftretenden Kräfte verstärken, sondern gering gehalten werden und sich gegebenfalls gegenseitig aufheben beziehungsweise reduzieren.

Beispielsweise sind bei Verschaltungsanordnungen mit mehreren Stromschienen zu mindest zwei Stromschienen unterschiedlich ausgebildet. Beispielsweise weist der mitt lere Bereich der ersten Stromschiene eine Krümmung auf, während der mittlere Bereich einer zweiten Stromschiene gerade oder eben ausgebildet ist. Beispielsweise sind die ersten Bereiche beider Stromschienen in einer gemeinsamen Ebene ausgebildet wäh rend der zweite Bereich der ersten Stromschiene näher an der gemeinsamen Ebene angeordnet ist, als der zweite Bereich der zweiten Stromschiene.

Die Stromschiene ist beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material, insbe sondere Metall ausgebildet. Die Stromschiene kann beispielsweise Kupfer, eine Kupfer legierung, Aluminium oder eine Aluminiumlegierung umfassen.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine. Der Stator weist zum Kontaktieren einer Wicklung des Stators (Statorwicklung) mit einer Schaltvor- richtung zur Spannungsversorgung der Statorwicklung eine Verschaltungsanordnung gemäß einer zuvor oder im Folgenden beschriebenen Verschaltungsanordnung auf. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrische Maschine mit einem Stator umfassend eine entsprechende Verschaltungsanordnung, die beispielsweise mit Leistungsan schlüssen kontaktiert ist.

Dabei ist es möglich, dass eine Verbindung der dem zweiten Bereich der Stromschiene zugeordneten Verbindungsstellen mit Windungen der Statorwicklung nicht-lösbar aus gebildet ist (z.B. Schweißverbindung). Eine Verbindung der Leistungsanschlüsse mit dem ersten Bereich der Stromschiene kann beispielsweise mittels einer lösbaren Ver bindung (z.B. Schraub- oder Steckverbindung) ausgebildet sein.

Gemäß einer Weiterbildung des Stators ist der erste Bereich der Stromschiene der Ver schaltungsanordnung in einer Normalebene einer Hauptachse (z.B. einer Rotorachse) des Stators angeordnet. Mit anderen Worten liegt ein Normalenvektor der Ebene des ersten Bereichs parallel zur Hauptachse. Dabei ermöglicht die Elastizität des mittleren Bereichs der Stromschiene ein axiales Verschieben des ersten Bereiches um bei spielsweise zumindest 1 mm. Beispielsweise verformt sich im Wesentlichen bei einer Verschiebung des ersten Bereichs um bis zu 3 mm ausschließlich der mittlere Bereich.

Damit ist es z.B. möglich, den ersten Bereich an Leistungsanschlüsse der elektrischen Maschine heranzuführen, um etwa Montagetoleranzen auszugleichen, ohne dass eine mechanische Spannung (oder nur eine unwesentliche mechanische Spannung) an Kon taktierungsstellen zwischen Verschaltungsanordnung und Leistungsanschlüssen und/oder Statorwicklung auftritt. Somit kann z.B. eine Zuverlässigkeit eines elektrischen Kontakts der Kontaktierungsstellen erhöht werden.

Durch die Erfindung wird beispielsweise eine Verschaltungsanordnung mit Längenaus gleich für eine Elektromaschine bereitgestellt. Der mittlere Bereich kann eine geringfü gige Längenänderung der Stromschiene zum Ausgleich von toleranzbedingten Abstän den bei der Montage der Verschaltungsanordnung bewirken. Weiterbildungen des Stators und der elektrischen Maschine betreffen Merkmale von Weiterbildungen wie sie bereits in Verbindung mit der Verschaltungsanordnung be schrieben sind. Daher wird auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet und die ent sprechenden Merkmale gelten auch in Verbindung mit dem Stator und der elektrischen Maschine als offenbart.

Einige Beispiele von Vorrichtungen werden nachfolgend bezugnehmend auf die beilie genden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltungsanordnung zum Kontaktieren einer Statorwicklung;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltungsanordnung mit montierten Versor gungsanschlüssen;

Fig. 3 die Verschaltungsanordnung mit Versorgungsanschlüssen in einer Schnittan sicht; und

Fig. 4 ein Beispiel eines Stators einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltungs anordnung.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltungsanordnung 10 zum Kontaktie ren einer Spulenwicklung mit einer Leistungselektronik der Spulenwicklung. Die Schal tungsanordnung 10 weist drei Stromschienen 12, 12a, 12b auf, die durch eine Halte rung oder ein Gehäuse 13 der Verschaltungsanordnung 10 je elektrisch voneinander isoliert und fixiert sind.

Die Stromschiene 12 weist einen ersten Bereich 14 mit einer Anschlussstelle 16 zum Verbinden der Stromschiene mit einem Außenanschluss auf. Beispielweise ist die An schlussstelle 16 ausgebildet, um ein externes Anschlusskabel oder eine weitere Strom schiene mittels Verschraubung oder Steckverbindung mit der Stromschiene 12 zu ver binden. Beispielsweise ist der erste Bereich 14 mit der Anschlussstelle 16 als Außenan schlussfahne ausgebildet.

Die Stromschiene 12 weist weiterhin einen zweiten Bereich 18 auf, an dem Verbin dungsstellen 20 zum Verbinden der Stromschiene 12 mit einer Statorwicklung ausgebil- det sind. Die Verbindungsstellen können als plane, durchgängige Flächen ausgebildet sein, um eine jeweilige Windung der Spulenwicklung mit einer jeweiligen Verbindungs stelle 20 zu verbinden. Die Verbindung kann als nicht-lösbare Verbindung (oder nur un ter Zerstörung der Verbindungsstelle lösbar) ausgebildet sein, beispielsweise durch ei ne Schweißverbindung oder Lötverbindung. Beispielsweise sind die Verbindungsstellen 20 Spulenanschlussfahnen.

Ferner weist die Stromschiene 12 einen mittleren Bereich 22 auf, der ersten Bereich 14 und zweiten Bereich 18 miteinander verbindet. An einem Übergang zwischen dem ers ten Bereich 14 und dem mittleren Bereich 22, also an der Biegung der Stromschiene 12 zwischen den beiden Bereichen, ist ein Winkel a ausgebildet, der von einem rechten Winkel abweicht. Beispielsweise weist der Winkel a im in Fig. 1 gezeigten Beispiel ei nen Wert von 100° auf und weicht somit um 10° von einem rechten Winkel ab. Auch ein Winkel ß des Übergangs zwischen zweitem Bereich 18 und mittlerem Bereich 22 weist im Fig. 1 gezeigten Beispiel einen Wert von 100° auf. Die Winkel a und ß können dabei identisch oder unterschiedlich gewählt sein. Beispielweise kann einer der beiden Winkel ein spitzer Winkel und der andere ein flacher Winkel sein.

Beispielsweise beträgt eine Dicke D der Stromschiene 12 einen Wert von 3 mm. In Ver bindung mit der speziellen Ausbildung der Winkel a und ß ergibt sich dadurch bei spielsweise eine geringfügige Elastizität des mittleren Bereichs. Der mittlere Bereich 22 kann eine leichte Federwirkung aufweisen, sodass eine geringe Bewegung (beispiels weise um 1 mm oder um 2 mm) des ersten Bereichs 14 in Richtung eines Normalen vektors des ersten Bereichs 14 in eine zum ersten Bereich 14 parallele Ebene ohne eine wesentliche mechanische Spannung (z.B. Scherkraft oder Kraft in Richtung eines Normalenvektors der parallelen Ebene) im ersten Bereich 14 und oder im zweiten Be reich 18 zu bewirken. Dabei bewirkt die Dicke D beispielsweise gleichzeitig eine ausrei chende Steifigkeit der Stromschiene 12, sodass der erste Bereich 14 ohne Einwirkung einer Druck- oder Zugkraft in einer vorbestimmten Position positioniert bleibt und daher einfach kontaktiert werden kann.

Die Verschaltungsanordnung 10 weist z.B. drei Schaltringe und einen Träger, bei spielsweise das Gehäuse 13, auf. Die Schaltringe können auch wie in Fig. 1 gezeigt als Schaltringsegmente ausgeführt sein. Ein Schaltringsegment ist beispielsweise durch den zweiten Bereich 18 der Stromschiene 12 innerhalb des Gehäuses 13 ausgebildet.

Die in Fig. 1 gezeigte Verschaltungsanordnung 10 ist für eine 3-Phasen Statorwicklung vorgesehen. Über die drei Stromschienen 12, 12a, 12b kann jeweils eine elektrische Spannung an eine jeweilige Phase angelegt werden. Dabei weisen auch die beiden weiteren Stromschienen 12a, 12b jeweilige erste, zweite und mittlere Bereiche auf, de ren Übergangswinkel jeweils von einem 90° Winkel abweichen.

Der Träger kann als ein separates Trägerteil ausgebildet sein und ein U-förmiges Profil mit Trennwänden aufweisen, in welchem die Schaltringe zueinander isoliert aufgenom men sind. Der Träger kann beispielsweise als eine einteilig mit den Schaltringen ausge bildete Kunststoff-Umspritzung ausgeführt sein.

Die Spulenanschlussfahnen sind in einer ersten Ebene mit den Spulen verbunden. Die Außenanschlussfahnen sind in einer zweiten Ebene mit den Außenanschlüssen ver bunden. Beide Ebenen weisen einen axialen Abstand zueinander auf. Zur Überbrü ckung des axialen Abstandes sind die Außenanschlussfahnen (beispielsweise umfas send den ersten, zweiten und mittleren Bereich) z.B. mehrmals gebogen ausgeführt und weisen beispielsweise drei Bereiche in drei Ebenen auf.

Ein Bereich, beispielsweise der zweite Bereich 18, ist in der überwiegend gleichen Ebe ne wie die Spulenanschlussfahnen angeordnet und bildet einen in radialer Richtung vorstehenden (z.B. vom Schaltringsegment herausragenden) Umfangsabschnitt. Ein weiterer Bereich, beispielsweise der mittlere Bereich 22, ist ein von dem Bereich aus gehend in z.B. axialer Richtung gebogener Abschnitt der Außenanschlussfahne, welche anschließend zur Bildung des letzten Bereichs, beispielweise dem ersten Bereich 14, gebogen wird. Die Ebenen des Bereichs und des letzten Bereichs liegen z.B. im We sentlichen parallel zueinander. Die Ebene des weiteren Bereichs schneidet die Ebenen der beiden anderen Bereiche unter einem vorbestimmten Winkel.

Ein Vorteil kann sich beispielsweise dadurch ergeben, dass der vorbestimmte Winkel, z.B. Winkel cs, kein 90°-Winkel ist, sondern entweder mehr oder weniger als 90° (bspw. zumindest 95° oder höchstens 85°) beträgt. Ein Längenausgleich bei einer Montage wird z.B. durch die geneigte Ausbildung des weiteren Bereichs erreicht. Beim Ver schrauben von Leistungsanschlüssen an den Außenanschluss der Verschaltungsan ordnung 10 kann der erste Bereich, welcher als Anschlussbereich dient, aus der ihm zugeordneten Ebene z.B. in Richtung der Ebene des zweiten Bereichs bewegt werden, um den Längenausgleich durchführen. Dabei verformt sich z.B. nur der zweite Bereich durch die bereits vorhandene Winkelstellung.

Bei einer senkrechten Anordnung des mittleren Bereichs zu den anderen Beiden, könn te sich dagegen bei anderen Verschaltungen beim Schraubvorgang zum Kontaktieren die gesamte Verschaltung verformen und somit auch Kräfte an Schweißstellen der Spu len eingebracht werden, welche z.B. im Betrieb zu einem Riss führen könnten.

Daher ist gemäß der erfinderischen Verschaltungsanordnung 10 eine vorbestimmte Winkelstellung des mittleren Bereichs vorgeschlagen, sodass sich beispielsweise eine leichte Federwirkung der Stromschiene ergibt.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltungsanordnung 10 mit montierten Versorgungsanschlüssen 23. Ein Versorgunganschluss 23 weist eine Stromschiene 24 auf, die einen elektrischen Kontakt mit dem ersten Bereich 14 ausbildet. Eine mechani sche Verbindung der Stromschiene 24 mit der Stromschiene 12 ist dabei mittels eines 2-teiligen Befestigungsmittels 26a, 26b hergestellt. Die Verbindung kann durch eine Schraubverbindung hergestellt sein.

Die weiteren Versorgungsanschlüsse 23, welche die weiteren Stromschienen 12a, 12b kontaktieren, weisen entsprechende Stromschienen 24a, 24b auf, die mit entsprechen den Befestigungsmitteln an die Verschaltungsanordnung montiert sind. Bei dem vorlie genden Beispiel werden die Anschlüsse der Leistungselektronik, beispielsweise die Versorgungsanschlüsse 23, an die Außenanschlussfahnen der Verschaltungsanord nung 10 von einer Seite, welche den Schaltringen gegenüberliegt bzw. zu diesen hin zeigt, eingeführt. In Fig. 2 ist ferner eine Breite B der Stromschiene 12 gezeigt. Ein Verhältnis von Breite B zu Dicke D der Stromschiene ist dabei größer als ein Faktor 2. Dadurch kann z.B. eine Schraubverbindung der Stromschiene 12 zu einem Außenanschluss ermöglicht werden.

Fig. 3 zeigt die Verschaltungsanordnung 10 mit montierten Versorgungsanschlüssen 23 in einer Schnittansicht. Dabei ist zu erkennen, dass erster Bereich 14 und zweiter Be reich 18 in parallelen Ebenen 30, 31 ausgerichtet oder angeordnet sind. Zwischen ers tem Bereich 14 und zweitem Bereich 18 ist ein Abstand 32 vorgesehen, der durch eine Erstreckung des mittleren Bereichs 22 definiert ist. In einem am Stator montierten Zu stand der Verschaltungsanordnung 10 ist der Abstand 32 z.B. ein axialer Abstand.

In Fig. 3 ist ferner zu erkennen, dass der mittlere Bereich 22 der Stromschiene 12 eine Krümmung 34, beispielsweise einen Knick oder eine Biegung, aufweist. Beispielweise kann durch die Krümmung 34 eine Flexibilität des mittleren Bereichs 22 erhöht werden, sodass sich bei einer Veränderung des Abstand 32 lediglich der mittlere Bereich 22 ver formt, jedoch keine mechanischen Spannungen an Verbindungen zwischen dem ersten Bereich 14 der Stromschiene 12 und der Stromschiene 24 des Versorgungsanschlus ses, bzw. dem zweiten Bereich 18 der Stromschiene 12 und montierten Statorwicklun gen (vgl. Fig. 4) entstehen. Beispielweise kann der mittlere Bereich 22 eine axiale Län genänderung durch eine Dehnung oder ein Stauchen einer Erstreckung des mittleren Bereichs in radialer Richtung ausgleichen.

Ferner ist in Fig. 3 gezeigt, dass der weitere mittlere Bereich 22a komplett in einer Ver bindungsebene 36 ausgebildet ist, die zu einer Ebene 30a des weiteren ersten Bereichs 14a im Winkel a angeordnet ist. Eine Elastizität des mittleren Bereichs kann z.B. auch mit einer linearen Erstreckung des mittleren Bereichs erreicht werden. Die ersten Berei che 14, 14a, 14b sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet, während die zweiten Bereiche 18, 18a, 18b in je unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind, um z.B. eine einfache Kontaktierung jeweiliger Phasen einer Statorwicklung mit der entsprechenden Stromschiene 12, 12a, 12b der Verschaltungsanordnung zu ermöglichen. Fig. 4 zeigt einen Stator 100 einer elektrischen Maschine (nicht dargestellt) mit einer Schaltvorrichtung 10. Der Stator 100 umfasst eine Statorwicklung 102. Jeweilige Win dungen oder Windungsenden 104 der Statorwicklung 102 sind mit Verbindungsstellen 20 der jeweiligen Stromschiene 12, 12a, 12b fest verbunden.

Um eine Phase der Statorwicklung 102 elektrisch zu kontaktieren, kann ein Leistungs anschluss an der Stromschiene 12 angeschraubt werden. Dabei kann ein toleranzbe dingter Axialabstand zwischen erstem Bereich 14 und z.B. einer Stromschiene des Leistungsanschlusses durch die Flexibilität des mittleren Bereichs 22 der Stromschiene 12 ausgeglichen werden. Beispielweise kann ein Abstand zwischen erstem Bereich 14 und zweitem Bereich 18 durch ein Stauchen des mittleren Bereichs 22 verkleinert wer den oder durch ein Dehnen des mittleren Bereichs 22 vergrößert werden. Die Über gangswinkel zwischen den Bereichen und/oder die Dicke der Stromschiene 12 kann derart gewählt sein, dass eine Abstandsänderung zwischen erstem Bereich 14 und zweitem Bereich 18 um beispielsweise mehr als einen 1 mm (oder mehr als 2 mm) und/oder weniger als 3 mm (oder weniger als 2 mm) möglich ist, ohne dass mechani sche Spannungen an den Anschlussstellen der Verschaltungsanordnung auftreten.

Die bereitgestellte geringfügige Flexibilität oder Elastizität des mittleren Bereichs 22 führt beispielsweise dazu, dass toleranzbedingte Abstände bei einer Kontaktierung ei ner Leistungselektronik mit der Verschaltungsanordnung 10 ausgeglichen werden kön nen. Dabei ist die Elastizität jedoch genügend gering gewählt, sodass die äußeren An schlussstellen der Verschaltungsanordnung 10 dennoch in einer vordefinierten Position verbleiben können und eine einfache Montage der Leistungsanschlüsse ermöglicht ist.

Bei einigen Anwendungen ist die elektrische Maschine in einem Gehäuse z.B. so ein gebaut, dass die Anschlussstellen der Elektromaschine oder der Verschaltungsanord nung zur Kontaktierung mit Außenanschlüssen der Leistungselektronik nicht verscho ben oder zueinander ausgerichtet zu werden können. Dabei sind z.B. auch die Außen anschüsse der Leistungselektronik in ihrer Einbauposition fest. Daher ist etwa eine Aus richtung der beiden Anschlussstellen nicht möglich. Aufgrund von Toleranzketten kann dabei beispielsweise ein axialer Abstand von ca. 1 mm zwischen den Anschlussstellen der Elektromaschine und der Leistungselektronik entstehen. Die vorliegende Erfindung schlägt Konzepte vor, gemäß denen eine Verschaltungsan ordnung bereitgestellt wird, welche solche Montagetoleranzen zwischen Außenan schluss des Stators bzw. Verschaltungsanordnung und Leistungsanschlüssen ausglei- chen kann. Somit wirken sich beispielsweise axiale Schraubkräfte zwischen den An schlussstellen der Elektromaschine und der Leistungselektronik nicht negativ auf die Kontaktstellen zu den Statorspulen aus.

Bezuqszeichen

10 Verschaltungsanordnung

12 Stromschiene

B Breite der Stromschiene

D Dicke der Stromschiene

13 Gehäuse

14 erster Bereich der Stromschiene

16 Anschlussstelle für Außenanschluss 18 zweiter Bereich der Stromschiene 20 Verbindungsstelle für Statoranschluss 22 mittlerer Bereich

a, ß Übergangswinkel

23 Versorgungsanschluss

24 Stromschiene des Versorgungsanschluss

26a, 26b Befestigungsmittel

30, 31 parallele Ebenen

32 Abstand

34 Krümmung

36 Verbindungsebene

100 Stator

102 Statorwicklung

104 Windungsende

Claims

Patentansprüche

1. Eine Verschaltungsanordnung (10) für einen Stator (100) einer elektrischen Ma schine, die Verschaltungsanordnung (10) umfassend zumindest eine geformten Strom schiene (12), die geformte Stromschiene (12) umfassend:

einen ersten Bereich (14), der eine Anschlussstelle (16) der Verschaltungsanordnung (10) für einen Außenanschluss (23) aufweist;

einen zweiten Bereich (18), an dem eine Verbindungsstelle (20) zum Ausbilden einer Verbindung der Stromschiene (12) mit einer Statorwicklung (102) ausgebildet ist; und einen mittleren Bereich (22), der ersten Bereich (14) und zweiten Bereich (18) verbin det,

wobei der mittlere Bereich (22) so ausgerichtet ist, dass ein jeweiliger Winkel (et) eines Übergangs zwischen dem ersten Bereich (14) und dem mittlerem Bereich (22) sowie zwischen dem zweitem Bereich (18) und dem mittlerem Bereich (22) von einem rechten Winkel abweicht.

2. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß Anspruch 1 ,

wobei der erste Bereich (14) und der zweite Bereich (18) in parallelen Ebenen (30, 31 ) angeordnet sind.

3. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2,

wobei zumindest ein Teilbereich des mittleren Bereichs (22) in einer Verbindungsebene (36) ausgerichtet ist, wobei ein Winkel (a) zwischen der Verbindungsebene (36) und der Ebene (30) des ersten Bereichs von einem rechten Winkel abweicht.

4. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromschiene (12) innerhalb des mittleren Bereichs (22) zumindest eine Krümmung (34) aufweist.

5. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stromschiene (12) im mittleren Bereich (22) zumindest teilweise bogenförmig ausgebildet ist.

6. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Dicke (D) der Stromschiene (12) geringer als 5 mm ist.

7. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Verhältnis einer Breite (B) der Stromschiene zu einer Dicke (D) der Strom schiene (12) zumindest einen Faktor 2 aufweist.

8. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verschaltungsanordnung (10) drei voneinander elektrisch isolierte geformte Strom schienen (12, 12a, 12b) zum Kontaktieren von drei Phasen der Statorwicklung (102) aufweist, wobei die jeweiligen mittleren Bereiche (22, 22a, 22b) der Stromschienen (12, 12a, 12b) in unterschiedlichen, nicht parallelen Ebenen angeordnet sind.

9. Die Verschaltungsanordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Verschaltungsanordnung (10) drei voneinander elektrisch isolierte geformte Strom schienen (12, 12a, 12b) zum Kontaktieren von drei Phasen der Statorwicklung (102) aufweist, wobei jeweilige erste Bereich (14, 14a, 14b) der Stromschienen (12, 12a, 12b) in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

10. Ein Stator (100) für eine elektrische Maschine,

wobei der Stator (100) zum Kontaktieren einer Statorwicklung (102) mit einer elektri schen Schaltvorrichtung zur Spannungsversorgung der Statorwicklung (102) eine Ver schaltungsanordnung (10) aufweist, wie sie gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che definiert ist.

11. Der Stator (100) gemäß Anspruch 10,

wobei ein erster Bereich (14) einer Stromschiene (12) der Verschaltungsanordnung (10) in einer Normalebene einer Hauptachse des Stators (100) angeordnet ist, wobei eine Elastizität eines mittleren Bereichs (22) der Stromschiene (12) ein axiales Verschieben des ersten Bereiches (14) um zumindest 1 mm ermöglicht.