EP4292203A1 - Phase connection between an inverter or converter and an electric machine, method for establishing an electrical connection, electrical drive device - Google Patents

Phase connection between an inverter or converter and an electric machine, method for establishing an electrical connection, electrical drive device

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EP4292203A1
EP4292203A1 EP22708053.8A EP22708053A EP4292203A1 EP 4292203 A1 EP4292203 A1 EP 4292203A1 EP 22708053 A EP22708053 A EP 22708053A EP 4292203 A1 EP4292203 A1 EP 4292203A1
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EP
European Patent Office
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phase connection
busbar
section
inverter
distal end
Prior art date
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Pending
Application number
EP22708053.8A
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German (de)
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Inventor
Christoph BLÖSCH
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Vitesco Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Vitesco Technologies Germany GmbH
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Filing date
Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a phase connection for the electrically conductive connection of an inverter to a busbar of an electrical machine, the phase connection having at least one load busbar and the load busbar being formed at least in sections from soft-annealed copper. Because the load busbar is made of soft-annealed copper, tolerances in the area of the electrical connection can be compensated for in a simple manner when the inverter and the electrical machine are assembled.
  • the invention relates to an electric drive device with an inverter and an electric machine, the inverter and the electric machine being electrically conductively connected to one another via the phase connection according to the invention.
  • the invention relates to a method for producing an electrically conductive connection between an inverter and an electrical machine via the phase connection according to the invention.
  • Phase connections between an inverter and an electrical machine are known in principle.
  • the known phase connections are used to create an electrically conductive connection between a busbar of the electrical machine and the inverter.
  • a well-known problem is that when the inverter is placed on the electrical machine, the electrical connections on both sides are not always precisely aligned with one another. In other words, it cannot be ruled out that a certain tolerance has to be compensated for in the electrical connection of a conductor of the phase connection to the busbar of the electrical machine.
  • the electrical conductors of the phase connection are designed in a lamellar manner, at least in sections.
  • One object of the invention is to specify a phase connection between an inverter and an electrical machine that can be produced inexpensively.
  • a phase connection for the electrically conductive connection of an inverter or a converter to a busbar of an electrical machine having a housing part having a housing wall, the housing wall having a first side and a second side different from the first side, and in the housing wall a extending between the first side and the second side is formed, a load conductor rail guided through the opening, which has a first connecting section which extends beyond the first side and which is made at least in sections of soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper.
  • one aspect of the invention is that a phase connection for the electrically conductive connection of an inverter or a converter to a busbar of an electrical machine is specified.
  • the inverter can also be referred to as an inverter.
  • the electrical machine is preferably an electrical machine of an at least partially electrically driven motor vehicle, the electrical machine being used in the drive train of the motor vehicle.
  • the electric machine a stator with a stator winding.
  • the phases of the stator winding are routed to a conductor rail in order to connect them in an electrically conductive manner.
  • the phase connection has a housing part.
  • the housing part can preferably be a component part of an inverter housing which at least partially surrounds the inverter.
  • the housing part is made of an electrically insulating material, such as plastic.
  • the housing part has a wall.
  • the housing wall forms a first side and a second side. The two sides are different from each other.
  • the first side may preferably face the electric machine and the second side preferably faces towards the inverter.
  • the first side and the second side are aligned parallel to each other.
  • An opening extends through the housing wall between the first side and the second side.
  • the opening is preferably an edge-closed passage opening.
  • a load busbar is guided through the opening and has a first connecting section that extends beyond the first side.
  • the load busbar is designed to be electrically conductive.
  • Soft-annealed copper has good or increased deformability and/or reduced rigidity, especially when cold, so that the first connection section can compensate for production-related tolerances in the area of the power connection when the first connection section is fastened to the busbar of the electrical machine. Due to the increased resilience of the connecting section, stresses in the connecting section in the area of the opening in the housing wall can be reduced.
  • Such a load busbar without a lamellar strip can be produced inexpensively, so that the costs of the phase connection can be reduced.
  • Soft-annealed copper is preferably understood to mean a copper material that has a strength of 200 to 240 MPa, with the limits are included.
  • the elongation at break of the soft-annealed copper is greater than 38% and the hardness value of the soft-annealed copper is between 45 HB and 55 HB (Brinell hardness).
  • the connecting section can be connected to the busbar of the electrical machine via a material connection, in particular via a welded connection and/or a soldered connection.
  • the first connecting section has a distal end section with a fastening opening on a side facing away from the housing wall.
  • the load current rail or the first connecting section can be connected to the current rail in a simple, friction-locked manner, preferably via a fastening means guided through the fastening opening.
  • the fastening means can preferably be a screw connection, a rivet connection and/or a bolt. In this way, the connection can preferably be released non-destructively for repairs.
  • the fastening opening is in the form of an elongated hole.
  • the longitudinal direction of the elongated hole preferably extends in a longitudinal direction of the first connecting section.
  • a preferred development of the invention provides that at least a partial area of the first connecting section between the distal end section and the first side is made of soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper, and the distal end section has increased strength compared to the partial area of the first connecting section . It is therefore also conceivable that the entire load busbar, apart from the distal end section, is made of soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper.
  • the distal end portion has higher structural strength and/or rigidity than the portion of the first connecting portion between the first side and the distal end portion formed of the annealed copper.
  • the distal end section is preferably made of a metal, in particular copper.
  • the distal end section is preferably bonded to a partial area of the first connecting section. Due to the fact that the distal end section has an increased structural rigidity, a permanent prestressing force can be made possible with a non-positive connection of the load conductor rail to the conductor rail.
  • an advantageous development of the invention lies in the fact that the load conductor rail is made of soft-annealed copper over its entire length.
  • the entire load busbar, including the distal end section is made of the same material and is preferably designed in one piece.
  • the cost of the load bus bar can be reduced. Since with a non-positive connection of the load conductor rail to the conductor rail, the clamping force of the fastening means can decrease over a period of time due to the reduced rigidity of the soft-annealed copper, caused by a relaxation of the material, it can be provided that between a head of the fastening means and the distal end and/or or a spring element is or is arranged between the distal end and the busbar.
  • a preferred further development of the invention lies in the fact that a cap made of an electrically conductive material is arranged on the distal end section, which is opposite the load conductor rail made of soft-annealed copper has increased strength.
  • the cap preferably has an attachment opening aligned with the attachment opening of the distal end portion so that a fastener can be passed through the cap and distal end portion for connection to the bus bar or an anvil. Since the cap has an increased strength, a prestressing force of the fastening means can be permanently applied to the cap for fastening the load bus bar to the bus bar.
  • the cap is preferably made of copper and/or at least partially has copper. It is conceivable that the cap is arranged and/or fastened on the distal end section in a material-to-material and/or form-fitting manner.
  • the load busbar is connected to the housing wall in a media-tight manner in the opening.
  • a media-tight connection is preferably a fluid-tight connection. In this way it can be prevented that a fluid, for example an oil, gets from the electrical machine via the phase connection into the inverter.
  • the load busbar has a rectangular profile with a first width bi and a second width b2 arranged at right angles to the first width bi, the first width bi being smaller than the second width b2.
  • the following preferably applies to the width b2: 2bi ⁇ b2 ⁇ 10bi, in particular 3bi ⁇ b2 ⁇ 8bi.
  • the load busbar has a width bi of 3 mm and a width b2 of 17 mm.
  • the load current rail or the first connecting section is at least partially bent and/or deflected about the weak axis of the load current rail.
  • an end face of the distal end section is beveled and/or inclined at least in sections, preferably completely.
  • the end face of the distal end section is thus an end of the load busbar in its Longitudinal or longitudinal extension. Due to the beveled or inclined design of the end face, the first connecting section can be deflected if, when the inverter is arranged on the electrical machine, it strikes the counterpart to be connected frontally.
  • a cap made of an electrically conductive material is arranged on the distal end, it can preferably be provided that an end face of the cap is at least partially, preferably completely, bevelled and/or inclined.
  • the end face of the cap is formed on a side facing away from the fastening opening. Due to the beveled or inclined design of the end face, the first connecting section can be deflected if, when the inverter is arranged on the electrical machine, it strikes the counterpart to be connected frontally.
  • the longitudinal direction of the inclined end face of the distal end section or the inclined end face of the cap runs at a right angle to the longitudinal direction of the load bus bar.
  • the longitudinal direction of the inclined end face of the distal end section and/or the end face of the cap runs in the longitudinal direction of the second width b2.
  • At least partially and/or in sections inclined or beveled means that, based on the first width bi, a section of greater than 0.1xbi and less than 0.8xbi, preferably greater than 0.2xbi and less than 0.7xbi, particularly preferably greater than 0.3xbi and less than 0.6xbi , is inclined, the limits being included.
  • the first connection section between the distal end section and the first side of the housing wall has at least one cross-sectional reduction. It is conceivable that two or more cross-sectional reductions are provided, which are preferably arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the first connecting section. The majority of the cross-sectional reductions can be formed on one side and/or preferably on opposite sides of the load busbar. The reduction in cross section serves as a deflection point, so that the connecting section can be deflected in a targeted manner. Thus, tensions be reduced in particular in the area of the opening through the housing wall in the area of the distal end when the first connecting section is deflected.
  • the cross-sectional reduction can be, for example, a material recess and/or notch extending over the first width bi and/or the second width b 2 .
  • the deflection points in the form of cross-section reductions are space-saving and easy to produce.
  • the first connection section has an expansion section between the distal end section and the first side of the housing wall, which has a U-shaped and/or V-shaped configuration perpendicular to the longitudinal direction of the connection section .
  • the expansion section can on the one hand compensate for a length tolerance and also serve as a deflection point in order to reduce the stresses when the load conductor rail is fastened to the conductor rail in the area of the opening in the housing wall and/or at the distal end section or on the conductor rail.
  • the invention also relates to an electric drive device for an at least partially electrically driven motor vehicle, having an inverter, an electric machine with a busbar, and the phase connection according to the invention, which electrically conductively connects the inverter and the busbar to one another.
  • the invention relates to a method for producing an electrical connection between an inverter and a busbar of an electrical machine, with the phase connection according to the invention, wherein a second connection section that extends beyond the second side is electrically conductively connected to the inverter, the inverter on a housing of the electrical machine is placed, and the first connecting section is electrically conductively connected via a fastener to a busbar of the electrical machine.
  • FIG. 1 shows a view of a phase connection according to an embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a view of a phase connection with load busbars, which are designed in different ways
  • the inverter can also be referred to as an inverter.
  • the electrical machine is preferably an electrical machine of an at least partially electrically driven motor vehicle, the electrical machine being used in the drive train of the motor vehicle.
  • the electrical machine usually has a stator with a stator winding.
  • the phases (U,V,W) of the stator winding are routed to the busbar SS in order to connect them electrically.
  • the phase connection PA has a housing part GT made of an electrically insulating material, for example a plastic.
  • the housing part GT can preferably be a component part of an inverter housing which at least partially surrounds the inverter. It is provided that the housing part GT has a housing wall GW.
  • the housing wall GW forms a first side ES and a second side ZS.
  • the two sides ES, ZS are different from each other.
  • the first side ES preferably faces the electrical machine, and the second side ZS preferably faces in the direction of the inverter.
  • An opening OEF extends through the housing wall GW between the first side ES and the second side ZS.
  • the openings OEF are edge-closed passage openings.
  • a load busbar LSS is routed through each opening OEF.
  • Each load busbar LSS has a first connection section EVA that extends beyond the first side ES.
  • the load busbars LSS are designed to be electrically conductive. Provision is made for the first connecting section EVA to be formed at least in sections from soft-annealed copper and/or to have soft-annealed copper.
  • Soft-annealed copper has increased deformability, so that the first connection section EVA can compensate for production-related tolerances T when the first connection section EVA is fastened to the busbar SS of the electrical machine. Due to the increased flexibility of the first connection section EVA, stresses in the first connection section EVA in the area of the opening OEF in the housing wall GW can be reduced. In addition, such a phase connection PA can be produced inexpensively.
  • the load busbars LSS have a rectangular profile or cross section with a first width bi and a second width b2 arranged at right angles to the first width bi, the first width bi being smaller than the second width b2.
  • 4bi ⁇ b2 ⁇ 7bi applies. It can thus be provided, for example, that the load busbar LSS has a first width bi of 3 mm and a second width b2 of 17 mm.
  • the Load current rail LSS or the first connecting section EVA is bent and/or deflected around the weak axis of the load current rail LSS.
  • FIG. 2 shows a section through the phase connection PA for tolerance compensation, as is known from FIG.
  • the first connecting section EVA has a distal end section DEA with a fastening opening BO on a side facing away from the housing wall GW.
  • a fastening means BM preferably a screw, is guided through the fastening opening BO and the conductor rail SS and is connected in a non-positive manner to a counter bearing GL.
  • the non-positive connection is, for example, a screw connection.
  • the fastening opening BO is designed as a slot.
  • the longitudinal direction of the elongated hole extends in a longitudinal direction of the first connecting section EVA.
  • FIG. 3 shows a view of the phase connection PA with three differently configured load busbars LSS. It is conceivable that a phase connection PA can be provided with different load busbars LSS. As a rule, however, the phase connection PA has load busbars LSS, which are designed in the same way. But they can vary in length. In the case of the left load current rail LSS, provision is made for the first connecting section EVA to have an expansion section DA between the distal end section DEA and the first side ES of the housing wall GW, which is U-shaped and/or V-shaped perpendicularly to the longitudinal direction of the connecting section .
  • the expansion section DA can on the one hand compensate for a length tolerance and also serve as a deflection point in order to reduce the stresses when the load busbar LSS is fastened to the busbar SS in the area of the opening OEF in the housing wall GW and/or at the distal end section DEA or on the busbar SS .
  • the first connecting section EVA In the case of the centrally arranged load conductor rail LSS, provision is made for the first connecting section EVA to have at least one cross-sectional reduction QR between the distal end section DEA and the first side ES of the housing wall GW.
  • the cross-sectional reduction QR can preferably be a notch that extends along the second width b 2 of the load busbar LSS.
  • two cross-sectional reductions QR spaced apart from one another in the longitudinal direction of the load conductor rail LSS are arranged or formed.
  • the cross-sectional reductions QR can be arranged on one side of the first connection section EVA. However, it is also conceivable that the cross-sectional reductions QR are arranged on opposite sides of the first connecting section EVA.
  • the reduction in cross section QR serves as a deflection point, so that the first connecting section EVA can be deflected in a targeted manner. In this way, stresses, particularly in the area of the opening OEF through the housing wall GW and/or in the area of the distal end section DEA, can be reduced when the first connecting section EVA is deflected.
  • the deflection points in the form of cross-section reductions QR are space-saving and easy to produce.
  • the load busbar LSS In the case of the right-hand load busbar LSS, provision is made for the load busbar LSS to be made of soft-annealed copper over its entire length. In other words, the entire load conductor rail LSS, including the distal end section DEA, is made from the same material and is designed in one piece. The costs of the LSS load busbar can thus be reduced. On the distal end section A cap KA made of an electrically conductive material is arranged DEA, which has increased strength compared to the load conductor rail LSS made of soft-annealed copper.
  • the cap KA preferably has a fastening opening BO, which is aligned with the fastening opening BO of the distal end section DEA, so that a fastening means BM can be guided through the cap KA and the distal end section DEA in order to be connected to the busbar SS. Since the cap KA has increased strength, a prestressing force of the fastening means BM can be permanently applied to the cap KA for fastening the load busbar LSS to the busbar SS.
  • the cap KA is preferably made of copper and/or at least partially has copper. It is conceivable for the cap KA to be arranged and/or attached to the distal end section DEA in a material-to-material and/or form-fitting manner.
  • the entire load busbar LSS is made of soft-annealed copper and/or has at least soft-annealed copper. This also applies to the area of the distal end section DEA.
  • the clamping force of the fastening means BM can decrease due to the reduced rigidity of the soft-annealed copper. It is therefore provided that a spring element FE is arranged between a head KO of the fastening means BM and the distal end section DEA.

Abstract

The invention relates to a phase connection (PA) for the electrically conductive connection of an inverter to a bus bar (SS) of an electric machine, having: a housing part (GT) having a housing wall (GW), the housing wall (GW) having a first side (ES) and a second side (ZS) which is different from the first side (ES), and an opening (OEF) being formed in the housing wall (GW), said opening extending between the first side (ES) and the second side (ZS); a load bus bar (LSS), which runs through the opening (OEF) and has a first connecting portion (EVA) which runs beyond the first side (ES) and is formed at least in some portions from a soft-annealed copper and/or contains soft-annealed copper.

Description

Beschreibung description
Phasenanschluss zwischen einem Inverter oder Konverter und einer elektrischen Maschine nebst Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung, elektrische Antriebseinrichtung Phase connection between an inverter or converter and an electrical machine, together with a method for establishing an electrical connection, electrical drive device
Die Erfindung betrifft einen Phasenanschluss zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters mit einer Stromschiene einer elektrischen Maschine, wobei der Phasenanschluss wenigstens eine Laststromschiene aufweist, und die Laststromschiene zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Laststromschiene aus weichgeglühtem Kupfer können Toleranzen im Bereich des elektrischen Anschlusses beim Zusammenbau von Inverter und elektrischer Maschine in einfacher Weise ausgeglichen werden. Zudem betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebseinrichtung mit einem Inverter und einer elektrischen Maschine, wobei der Inverter und die elektrische Maschine über den erfindungsgemäßen Phasenanschluss elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem Inverter und einer elektrischen Maschine über den erfindungsgemäßen Phasenanschluss. The invention relates to a phase connection for the electrically conductive connection of an inverter to a busbar of an electrical machine, the phase connection having at least one load busbar and the load busbar being formed at least in sections from soft-annealed copper. Because the load busbar is made of soft-annealed copper, tolerances in the area of the electrical connection can be compensated for in a simple manner when the inverter and the electrical machine are assembled. In addition, the invention relates to an electric drive device with an inverter and an electric machine, the inverter and the electric machine being electrically conductively connected to one another via the phase connection according to the invention. Furthermore, the invention relates to a method for producing an electrically conductive connection between an inverter and an electrical machine via the phase connection according to the invention.
Phasenanschlüsse zwischen einem Inverter und einer elektrischen Maschine sind grundsätzlich bekannt. Die bekannten Phasenanschlüsse werden dazu genutzt, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Stromschiene der elektrischen Maschine und dem Inverter herzustellen. Ein bekanntes Problem ist dabei, dass beim Aufsetzen des Inverters auf die elektrische Maschine, die elektrischen Anschlüsse auf beiden Seiten nicht immer präzise zueinander ausgerichtet sind. Mit anderen Worten ist nicht ausgeschlossen, dass bei der elektrischen Verbindung eines Leiters des Phasenanschlusses mit der Stromschiene der elektrischen Maschine eine gewisse Toleranz ausgeglichen werden muss. Um einen Toleranzausgleich zu ermöglichen, werden die elektrischen Leiter des Phasenanschlusses zumindest abschnittsweise lamellenartig ausgebildet. Mit anderen Worten werden eine Vielzahl dünner, elektrisch leitendender Blech in Längsrichtung des Leiters nebeneinander angeordnet, um einerseits ein gewisse Nachgiebigkeit des Leiters zu ermöglichen und andererseits, um einen gewissen Mindestquerschnitt des elektrischen Leiters bereitzustellen. Derartige bekannte Phasenanschlüsse sind teuer in dessen Herstellung. Phase connections between an inverter and an electrical machine are known in principle. The known phase connections are used to create an electrically conductive connection between a busbar of the electrical machine and the inverter. A well-known problem is that when the inverter is placed on the electrical machine, the electrical connections on both sides are not always precisely aligned with one another. In other words, it cannot be ruled out that a certain tolerance has to be compensated for in the electrical connection of a conductor of the phase connection to the busbar of the electrical machine. In order to enable tolerance compensation, the electrical conductors of the phase connection are designed in a lamellar manner, at least in sections. In other words, a large number of thin, electrically conductive metal sheets are Arranged side by side in the longitudinal direction of the conductor, on the one hand to allow a certain resilience of the conductor and on the other hand to provide a certain minimum cross-section of the electrical conductor. Such known phase connections are expensive to manufacture.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Phasenanschluss zwischen einem Inverter und einer elektrischen Maschine anzugeben, der preiswert herstellbar ist. One object of the invention is to specify a phase connection between an inverter and an electrical machine that can be produced inexpensively.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnungen, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit etwas Gegenteiliges ergibt. The object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims, the following description and the drawings, with each feature being able to represent an aspect of the invention both individually and in combination, unless the description explicitly states otherwise.
Erfindungsgemäß ist ein Phasenanschluss zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters oder eines Konverters mit einer Stromschiene einer elektrischen Maschine vorgesehen, aufweisend ein eine Gehäusewandung aufweisendes Gehäuseteil, wobei die Gehäusewandung eine erste Seite und eine von der ersten Seite verschiedene zweite Seite aufweist, und in der Gehäusewandung eine sich zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erstreckende Öffnung ausgebildet ist, eine durch die Öffnung geführte Laststromschiene, die einen über die erste Seite hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt aufweist, der zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. According to the invention, a phase connection for the electrically conductive connection of an inverter or a converter to a busbar of an electrical machine is provided, having a housing part having a housing wall, the housing wall having a first side and a second side different from the first side, and in the housing wall a extending between the first side and the second side is formed, a load conductor rail guided through the opening, which has a first connecting section which extends beyond the first side and which is made at least in sections of soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper.
Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der Erfindung, dass ein Phasenanschluss zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters oder eines Konverters mit einer Stromschiene einer elektrischen Maschine angegeben wird. Der Inverter kann auch als Wechselrichter bezeichnet werden. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs Anwendung findet. Für gewöhnlich weist die elektrische Maschine einen Stator mit einer Statorwicklung auf. Die Phasen der Statorwicklung werden zu einer Stromschiene geführt, um diese elektrisch leitend anzuschließen. In other words, one aspect of the invention is that a phase connection for the electrically conductive connection of an inverter or a converter to a busbar of an electrical machine is specified. The inverter can also be referred to as an inverter. The electrical machine is preferably an electrical machine of an at least partially electrically driven motor vehicle, the electrical machine being used in the drive train of the motor vehicle. Usually, the electric machine a stator with a stator winding. The phases of the stator winding are routed to a conductor rail in order to connect them in an electrically conductive manner.
Der Phasenanschluss weist ein Gehäuseteil auf. Das Gehäuseteil kann vorzugsweise ein Bestandteil eines den Inverter zumindest abschnittsweise umgebenden Invertergehäuses sein. In der Regel ist das Gehäuseteil aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff, ausgebildet. Weiter ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil eine Wandung aufweist. Die Gehäusewandung bildet eine erste Seite und eine zweite Seite aus. Die beiden Seiten sind voneinander verschieden. Die erste Seite kann vorzugsweise der elektrischen Maschine zugewandt sein, und die zweite Seite ist vorzugsweise in Richtung des Inverters gerichtet. Vorzugsweise sind die erste Seite und die zweite Seite parallel zueinander ausgerichtet. The phase connection has a housing part. The housing part can preferably be a component part of an inverter housing which at least partially surrounds the inverter. As a rule, the housing part is made of an electrically insulating material, such as plastic. It is further provided that the housing part has a wall. The housing wall forms a first side and a second side. The two sides are different from each other. The first side may preferably face the electric machine and the second side preferably faces towards the inverter. Preferably, the first side and the second side are aligned parallel to each other.
Zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erstreckt sich durch die Gehäusewandung eine Öffnung. Die Öffnung ist vorzugsweise eine randgeschlossene Durchtrittsöffnung. Durch die Öffnung ist eine Laststromschiene geführt, die einen über die erste Seite hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt aufweist. Die Laststromschiene ist elektrisch leitend ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. Weichgeglühtes Kupfer weist insbesondere im kalten Zustand eine gute bzw. eine erhöhte Verformbarkeit und/oder eine reduzierte Steifigkeit auf, so dass der erste Verbindungsabschnitt bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts mit der Stromschiene der elektrischen Maschine fertigungsbedingte Toleranzen im Bereich des Stromanschlusses ausgleichen kann. Durch die erhöhte Nachgiebigkeit des Verbindungsabschnitts können Spannungen des Verbindungsabschnitts im Bereich der Öffnung der Gehäusewandung reduziert werden. Eine derartige lamellenbandfreie Laststromschiene ist preiswert herstellbar, so dass die Kosten des Phasenanschlusses reduziert werden können. An opening extends through the housing wall between the first side and the second side. The opening is preferably an edge-closed passage opening. A load busbar is guided through the opening and has a first connecting section that extends beyond the first side. The load busbar is designed to be electrically conductive. Provision is made for the first connecting section to be formed at least in sections from soft-annealed copper and/or to have soft-annealed copper. Soft-annealed copper has good or increased deformability and/or reduced rigidity, especially when cold, so that the first connection section can compensate for production-related tolerances in the area of the power connection when the first connection section is fastened to the busbar of the electrical machine. Due to the increased resilience of the connecting section, stresses in the connecting section in the area of the opening in the housing wall can be reduced. Such a load busbar without a lamellar strip can be produced inexpensively, so that the costs of the phase connection can be reduced.
Unter weichgeglühtem Kupfer wird vorzugsweise ein Kupfermaterial verstanden, dass eine Festigkeit von 200 bis 240 MPa aufweist, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Die Bruchdehnung des weichgeglühten Kupfers ist größer 38% und der Härtewert des weichgeglühten Kupfers liegt zwischen 45 HB und 55 HB (Brinellhärte). Soft-annealed copper is preferably understood to mean a copper material that has a strength of 200 to 240 MPa, with the limits are included. The elongation at break of the soft-annealed copper is greater than 38% and the hardness value of the soft-annealed copper is between 45 HB and 55 HB (Brinell hardness).
Denkbar ist, dass der Verbindungsabschnitt über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere über eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung mit der Stromschiene der elektrischen Maschine verbunden werden kann. It is conceivable that the connecting section can be connected to the busbar of the electrical machine via a material connection, in particular via a welded connection and/or a soldered connection.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der erste Verbindungsabschnitt auf einer der Gehäusewandung abgewandten Seite einen distalen Endabschnitt mit einer Befestigungsöffnung aufweist. Auf diese Weise kann die Laststromschiene bzw. der erste Verbindungsabschnitt vorzugsweise über ein durch die Befestigungsöffnung geführtes Befestigungsmittel in einfacher Weise kraftschlüssig mit der Stromschiene verbunden werden. Das Befestigungsmittel kann vorzugsweise eine Schraubverbindung, eine Nietverbindung und/oder ein Bolzen sein. Auf diese Weise kann vorzugsweise die Verbindung für einen Reparaturfall zerstörungsfrei gelöst werden. An advantageous development of the invention lies in the fact that the first connecting section has a distal end section with a fastening opening on a side facing away from the housing wall. In this way, the load current rail or the first connecting section can be connected to the current rail in a simple, friction-locked manner, preferably via a fastening means guided through the fastening opening. The fastening means can preferably be a screw connection, a rivet connection and/or a bolt. In this way, the connection can preferably be released non-destructively for repairs.
In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Befestigungsöffnung als Langloch ausgebildet ist. Die Längsrichtung des Langlochs erstreckt sich dabei vorzugsweise in einer Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitts. Bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts mit der Stromschiene mit Hilfe des Befestigungsmittels können über das Langloch Spannungen im Bereich der Öffnung bei einer toleranzbedingten Auslenkung des ersten Verbindungsabschnitts reduziert werden. Ebenso können die Spannungen im Bereich der Stromschiene, die für gewöhnlich mit den Phasen des Statorwicklungskopfes verbunden ist, reduziert werden. Der Wicklungskopf kann eine spröde, zum Teil glasartige Ummantelung und/oder Beschichtung aufweisen, die leicht brüchig ist. Folglich können somit über das Langloch im distalen Endabschnitt auch die mechanischen Einflüsse auf den Wicklungskopf des Stators bei einer Befestigung des Phasenanschlusses an die Stromschiene minimiert werden. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitts zwischen dem distalen Endabschnitt und der ersten Seite aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist, und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist, und der distale Endabschnitt eine gegenüber dem Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitt erhöhte Festigkeit aufweist. Denkbar ist demnach auch, dass die gesamte Laststromschiene, bis auf den distalen Endabschnitt, aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist, und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. Der distale Endabschnitt weist eine höhere strukturelle Festigkeit und/oder Steifigkeit als der Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitt zwischen der ersten Seite und dem distalen Endabschnitt auf, welcher aus dem weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. Der distale Endabschnitt ist vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus Kupfer, ausgebildet. Vorzugsweise ist der distale Endabschnitt stoffschlüssig an einen Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitts angebunden. Bedingt dadurch, dass der distale Endabschnitt eine erhöhte strukturelle Steifigkeit aufweist, kann eine dauerhafte Vorspannkraft bei einer kraftschlüssigen Verbindung der Laststromschiene an die Stromschiene ermöglicht werden. In this context, an advantageous further development of the invention is that the fastening opening is in the form of an elongated hole. The longitudinal direction of the elongated hole preferably extends in a longitudinal direction of the first connecting section. When the first connecting section is fastened to the conductor rail with the aid of the fastening means, stresses in the region of the opening can be reduced via the elongated hole when the first connecting section deflects due to tolerances. Likewise, the voltages in the area of the busbar, which is usually connected to the phases of the stator end winding, can be reduced. The winding overhang can have a brittle, partially glass-like covering and/or coating that is easily brittle. Consequently, the mechanical influences on the end winding of the stator when the phase connection is fastened to the busbar can also be minimized via the elongated hole in the distal end section. A preferred development of the invention provides that at least a partial area of the first connecting section between the distal end section and the first side is made of soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper, and the distal end section has increased strength compared to the partial area of the first connecting section . It is therefore also conceivable that the entire load busbar, apart from the distal end section, is made of soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper. The distal end portion has higher structural strength and/or rigidity than the portion of the first connecting portion between the first side and the distal end portion formed of the annealed copper. The distal end section is preferably made of a metal, in particular copper. The distal end section is preferably bonded to a partial area of the first connecting section. Due to the fact that the distal end section has an increased structural rigidity, a permanent prestressing force can be made possible with a non-positive connection of the load conductor rail to the conductor rail.
Alternativ dazu liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Laststromschiene über ihre gesamte Länge aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die gesamte Laststromschiene samt distalem Endabschnitt aus dem gleichen Material und vorzugsweise einstückig ausgebildet. Somit können die Kosten der Laststromschiene reduziert werden. Da bei einer kraftschlüssigen Befestigung der Laststromschiene an die Stromschiene die Spannkraft des Befestigungsmittels aufgrund der reduzierte Steifigkeit des weichgeglühtem Kupfers über eine Dauer nachlassen kann, bedingt durch eine Relaxation des Materials, kann vorgesehen sein, dass zwischen einem Kopf des Befestigungsmittels und dem distalen Ende und/oder zwischen dem distalen Ende und der Stromschiene eine Federelement angeordnet ist bzw. wird. As an alternative to this, an advantageous development of the invention lies in the fact that the load conductor rail is made of soft-annealed copper over its entire length. In other words, the entire load busbar, including the distal end section, is made of the same material and is preferably designed in one piece. Thus, the cost of the load bus bar can be reduced. Since with a non-positive connection of the load conductor rail to the conductor rail, the clamping force of the fastening means can decrease over a period of time due to the reduced rigidity of the soft-annealed copper, caused by a relaxation of the material, it can be provided that between a head of the fastening means and the distal end and/or or a spring element is or is arranged between the distal end and the busbar.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass auf dem distalen Endabschnitt eine Kappe aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, das gegenüber der aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildeten Laststromschiene eine erhöhte Festigkeit aufweist. Die Kappe weist vorzugsweise eine Befestigungsöffnung auf, die zur Befestigungsöffnung des distalen Endabschnitts ausgerichtet ist, so dass ein Befestigungsmittel durch die Kappe und den distalen Endabschnitt geführt werden kann, um mit der Stromschiene oder einem Gegenlager verbunden zu werden. Da die Kappe eine erhöhte Festigkeit aufweist, kann eine Vorspannkraft des Befestigungsmittels dauerhaft auf die Kappe zur Befestigung der Laststromschiene an die Stromschiene aufgebracht werden. Die Kappe ist vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet und/oder weist zumindest teilweise Kupfer auf. Denkbar ist, dass die Kappe stoffschlüssig und/oder formschlüssig auf dem distalen Endabschnitt angeordnet und/oder befestigt ist. A preferred further development of the invention lies in the fact that a cap made of an electrically conductive material is arranged on the distal end section, which is opposite the load conductor rail made of soft-annealed copper has increased strength. The cap preferably has an attachment opening aligned with the attachment opening of the distal end portion so that a fastener can be passed through the cap and distal end portion for connection to the bus bar or an anvil. Since the cap has an increased strength, a prestressing force of the fastening means can be permanently applied to the cap for fastening the load bus bar to the bus bar. The cap is preferably made of copper and/or at least partially has copper. It is conceivable that the cap is arranged and/or fastened on the distal end section in a material-to-material and/or form-fitting manner.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laststromschiene in der Öffnung mediendicht zur Gehäusewandung angebunden ist. Eine mediendichte Anbindung ist vorzugsweise ein fluiddichte Anbindung. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein Fluid, beispielweise ein Öl, aus der elektrischen Maschine über den Phasenanschluss in den Inverter gelangt. In an advantageous development of the invention, it is provided that the load busbar is connected to the housing wall in a media-tight manner in the opening. A media-tight connection is preferably a fluid-tight connection. In this way it can be prevented that a fluid, for example an oil, gets from the electrical machine via the phase connection into the inverter.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laststromschiene ein rechteckiges Profil mit einer erste Breite bi und einer zur ersten Breite bi im rechten Winkel angeordneten zweiten Breite b2 aufweist, wobei die erste Breite bi kleiner als die zweite Breite b2 ist. Vorzugsweise gilt für die Breite b2: 2bi < b2 ^ 10bi, insbesondere 3bi < b2 ^ 8bi. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Laststromschiene eine Breite bi von 3 mm aufweist und eine Breite b2 von 17 mm hat. Um Toleranzen im Bereich des elektrischen Anschlusses beim Zusammenbau von Inverter und elektrischer Maschine auszugleichen, wird die Laststromschiene bzw. der erste Verbindungsabschnitt um die schwache Achse der Laststromschiene zumindest teilweise gebogen und/oder ausgelenkt. According to a preferred development of the invention, it is provided that the load busbar has a rectangular profile with a first width bi and a second width b2 arranged at right angles to the first width bi, the first width bi being smaller than the second width b2. The following preferably applies to the width b2: 2bi<b2^10bi, in particular 3bi<b2^8bi. It can thus be provided, for example, that the load busbar has a width bi of 3 mm and a width b2 of 17 mm. In order to compensate for tolerances in the area of the electrical connection when the inverter and electrical machine are assembled, the load current rail or the first connecting section is at least partially bent and/or deflected about the weak axis of the load current rail.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Stirnseite des distalen Endabschnitts zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist. Die Stirnseite des distalen Endabschnitts ist somit ein Ende der Laststromschiene in dessen Längsrichtung bzw. Längserstreckung. Durch die abgeschrägte bzw. geneigte Ausbildung der Stirnseite kann der erste Verbindungsabschnitt ausgelenkt werden, sofern dieser bei der Anordnung des Inverters auf die elektrische Maschine frontal auf das zu verbindende Gegenstück trifft. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that an end face of the distal end section is beveled and/or inclined at least in sections, preferably completely. The end face of the distal end section is thus an end of the load busbar in its Longitudinal or longitudinal extension. Due to the beveled or inclined design of the end face, the first connecting section can be deflected if, when the inverter is arranged on the electrical machine, it strikes the counterpart to be connected frontally.
Sofern auf dem distalen Ende eine Kappe aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Stirnseite der Kappe zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist. Die Stirnseite der Kappe ist auf einer der Befestigungsöffnung abgewandten Seite ausgebildet. Durch die abgeschrägte bzw. geneigte Ausbildung der Stirnseite kann der erste Verbindungsabschnitt ausgelenkt werden, sofern dieser bei der Anordnung des Inverters auf die elektrische Maschine frontal auf das zu verbindende Gegenstück trifft. If a cap made of an electrically conductive material is arranged on the distal end, it can preferably be provided that an end face of the cap is at least partially, preferably completely, bevelled and/or inclined. The end face of the cap is formed on a side facing away from the fastening opening. Due to the beveled or inclined design of the end face, the first connecting section can be deflected if, when the inverter is arranged on the electrical machine, it strikes the counterpart to be connected frontally.
Die Längsrichtung der geneigten Stirnseite des distalen Endabschnitts bzw. der geneigten Stirnseite des Kappe verläuft in einem rechten Winkel zur Längsrichtung der Laststromschiene. Insbesondere verläuft die Längsrichtung der geneigten Stirnseite des distalen Endabschnitts und/oder die Stirnseite der Kappe in Längsrichtung der zweiten Breite b2. Zumindest teilweise und/oder abschnittsweise geneigt bzw. abgeschrägt bedeutet, dass, bezogen auf die erste Breite bi, ein Abschnitt von größer 0,1 xbi und kleiner 0,8x bi, bevorzugt von größer 0,2xbi und kleiner 0,7x bi, besonders bevorzugt von größer 0,3xbi und kleiner 0,6xbi, geneigt ausgebildet ist, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. The longitudinal direction of the inclined end face of the distal end section or the inclined end face of the cap runs at a right angle to the longitudinal direction of the load bus bar. In particular, the longitudinal direction of the inclined end face of the distal end section and/or the end face of the cap runs in the longitudinal direction of the second width b2. At least partially and/or in sections inclined or beveled means that, based on the first width bi, a section of greater than 0.1xbi and less than 0.8xbi, preferably greater than 0.2xbi and less than 0.7xbi, particularly preferably greater than 0.3xbi and less than 0.6xbi , is inclined, the limits being included.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt zwischen dem distalen Endabschnitt und der ersten Seite der Gehäusewandung wenigstens eine Querschnittsreduzierung aufweist. Denkbar ist, dass zwei oder mehrere Querschnittsreduzierungen vorgesehen sind, die vorzugsweise in Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitts zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Mehrzahl der Querschnittsreduzierungen können auf einer Seite und/oder vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten der Laststromschiene ausgebildet sein. Die Querschnittsreduzierung dient als Umlenkpunkt, sodass der Verbindungsabschnitt gezielt ausgelenkt werden kann. Somit können Spannungen, insbesondere im Bereich der Öffnung durch die Gehäusewandung im Bereich des distalen Endes beim Auslenken des ersten Verbindungsabschnitts reduziert werden. Die Querschnittsreduzierung kann beispielsweise eine über die erste Breite bi und/oder die zweite Breite b2 erstreckende Materialausnehmung und/oder Kerbe sein. Die Umlenkpunkte in Form von Querschnittsreduzierungen sind platzsparend und einfach herstellbar. It is advantageously provided that the first connection section between the distal end section and the first side of the housing wall has at least one cross-sectional reduction. It is conceivable that two or more cross-sectional reductions are provided, which are preferably arranged at a distance from one another in the longitudinal direction of the first connecting section. The majority of the cross-sectional reductions can be formed on one side and/or preferably on opposite sides of the load busbar. The reduction in cross section serves as a deflection point, so that the connecting section can be deflected in a targeted manner. Thus, tensions be reduced in particular in the area of the opening through the housing wall in the area of the distal end when the first connecting section is deflected. The cross-sectional reduction can be, for example, a material recess and/or notch extending over the first width bi and/or the second width b 2 . The deflection points in the form of cross-section reductions are space-saving and easy to produce.
Alternativ und/oder in Ergänzung kann eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass der erste Verbindungsabschnitt zwischen dem distalen Endabschnitt und der ersten Seite der Gehäusewandung einen Dehnungsabschnitt aufweist, der senkrecht zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts eine U-förmige und/oder V-förmige Ausgestaltung aufweist. Der Dehnungsabschnitt kann einerseits eine Längentoleranz kompensieren und zudem als Umlenkpunkt dienen, um die Spannungen bei einer Befestigung der Laststromschiene mit der Stromschiene im Bereich der Öffnung der Gehäusewandung und/oder am distalen Endabschnitt bzw. an der Stromschiene zu reduzieren. Alternatively and/or in addition, an advantageous development of the invention can provide that the first connection section has an expansion section between the distal end section and the first side of the housing wall, which has a U-shaped and/or V-shaped configuration perpendicular to the longitudinal direction of the connection section . The expansion section can on the one hand compensate for a length tolerance and also serve as a deflection point in order to reduce the stresses when the load conductor rail is fastened to the conductor rail in the area of the opening in the housing wall and/or at the distal end section or on the conductor rail.
Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Antriebseinrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, aufweisend einen Inverter, eine elektrische Maschine mit einer Stromschiene, und den erfindungsgemäßen Phasenanschluss, der den Inverter und die Stromschiene elektrisch leitend miteinander verbindet. The invention also relates to an electric drive device for an at least partially electrically driven motor vehicle, having an inverter, an electric machine with a busbar, and the phase connection according to the invention, which electrically conductively connects the inverter and the busbar to one another.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem Inverter und einer Stromschiene einer elektrischen Maschine, mit dem erfindungsgemäßen Phasenanschluss, wobei ein über die zweite Seite hinausgeführter zweiter Verbindungsabschnitt elektrisch leitend mit dem Inverter verbunden ist, der Inverter auf ein Gehäuse der elektrischen Maschine aufgesetzt wird, und der erste Verbindungsabschnitt über ein Befestigungsmittel mit einer Stromschiene der elektrischen Maschinen elektrisch leitend verbunden wird. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachstehenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Ansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Furthermore, the invention relates to a method for producing an electrical connection between an inverter and a busbar of an electrical machine, with the phase connection according to the invention, wherein a second connection section that extends beyond the second side is electrically conductively connected to the inverter, the inverter on a housing of the electrical machine is placed, and the first connecting section is electrically conductively connected via a fastener to a busbar of the electrical machine. Further features and advantages of the present invention result from the dependent claims and the exemplary embodiments below. The exemplary embodiments are not intended to be limiting, but rather to be understood as exemplary. They are intended to enable those skilled in the art to carry out the invention. The applicant reserves the right to make individual and/or several of the features disclosed in the exemplary embodiments the subject of patent claims or to include such features in existing claims. The exemplary embodiments are explained in more detail with reference to drawings.
In diesen zeigen: In these show:
Fig. 1 eine Ansicht eines Phasenanschluss, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 shows a view of a phase connection according to an embodiment of the invention;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Phasenanschluss zum Toleranzausgleich, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 shows a section through the phase connection for tolerance compensation, according to the preferred embodiment of the invention;
Fig. 3 eine Ansicht eines Phasenanschlusses mit Laststromschienen, die verschiedenartig ausgebildet sind; 3 shows a view of a phase connection with load busbars, which are designed in different ways;
Fig. 4 einen Schnitt durch den Phasenanschluss zum Toleranzausgleich mit einer Schraubverbindung und einem Federelement. 4 shows a section through the phase connection for tolerance compensation with a screw connection and a spring element.
In Fig. 1 ist eine dreidimensionale Ansicht eines Phasenanschlusses PA zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters mit einer Stromschiene SS einer elektrischen Maschine gezeigt. Der Inverter kann auch als Wechselrichter bezeichnet werden. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs Anwendung findet. Für gewöhnlich weist die elektrische Maschine einen Stator mit einer Statorwicklung auf. Die Phasen (U,V,W) der Statorwicklung werden zur Stromschiene SS geführt um diese elektrisch leitend anzuschließen. 1 shows a three-dimensional view of a phase connection PA for the electrically conductive connection of an inverter to a busbar SS of an electrical machine. The inverter can also be referred to as an inverter. The electrical machine is preferably an electrical machine of an at least partially electrically driven motor vehicle, the electrical machine being used in the drive train of the motor vehicle. The electrical machine usually has a stator with a stator winding. The phases (U,V,W) of the stator winding are routed to the busbar SS in order to connect them electrically.
Der Phasenanschluss PA weist ein Gehäuseteil GT aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, auf. Das Gehäuseteil GT kann vorzugsweise ein Bestandteil eines den Inverter zumindest abschnittsweise umgebenden Invertergehäuses sein. Es ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil GT eine Gehäusewandung GW aufweist. Die Gehäusewandung GW bildet eine erste Seite ES und eine zweite Seite ZS aus. Die beiden Seiten ES, ZS sind voneinander verschieden. Die erste Seite ES ist vorzugsweise der elektrischen Maschine zugewandt, und die zweite Seite ZS ist vorzugsweise in Richtung des Inverters gerichtet. The phase connection PA has a housing part GT made of an electrically insulating material, for example a plastic. The housing part GT can preferably be a component part of an inverter housing which at least partially surrounds the inverter. It is provided that the housing part GT has a housing wall GW. The housing wall GW forms a first side ES and a second side ZS. The two sides ES, ZS are different from each other. The first side ES preferably faces the electrical machine, and the second side ZS preferably faces in the direction of the inverter.
Zwischen der ersten Seite ES und der zweiten Seite ZS erstreckt sich durch die Gehäusewandung GW eine Öffnung OEF. Vorliegend sind es drei zueinander beabstandet angeordnete Öffnungen OEF. Die Öffnungen OEF sind randgeschlossene Durchtrittsöffnungen. Durch jede Öffnung OEF ist eine Laststromschiene LSS geführt. Jede Laststromschiene LSS weist einen über die erste Seite ES hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt EVA auf. Die Laststromschienen LSS sind elektrisch leitend ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt EVA zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. Weichgeglühtes Kupfer weist ein erhöhte Verformbarkeit auf, so dass der erste Verbindungsabschnitt EVA bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts EVA mit der Stromschiene SS der elektrischen Maschine fertigungsbedingte Toleranzen T ausgleichen kann. Durch die erhöhte Nachgiebigkeit des ersten Verbindungsabschnitts EVA können Spannungen des ersten Verbindungsabschnitts EVA im Bereich der Öffnung OEF der Gehäusewandung GW reduziert werden. Zudem ist ein derartiger Phasenanschluss PA preiswert herstellbar. An opening OEF extends through the housing wall GW between the first side ES and the second side ZS. In the present case there are three openings OEF arranged spaced apart from one another. The openings OEF are edge-closed passage openings. A load busbar LSS is routed through each opening OEF. Each load busbar LSS has a first connection section EVA that extends beyond the first side ES. The load busbars LSS are designed to be electrically conductive. Provision is made for the first connecting section EVA to be formed at least in sections from soft-annealed copper and/or to have soft-annealed copper. Soft-annealed copper has increased deformability, so that the first connection section EVA can compensate for production-related tolerances T when the first connection section EVA is fastened to the busbar SS of the electrical machine. Due to the increased flexibility of the first connection section EVA, stresses in the first connection section EVA in the area of the opening OEF in the housing wall GW can be reduced. In addition, such a phase connection PA can be produced inexpensively.
Die Laststromschienen LSS weisen ein rechteckiges Profil bzw. Querschnitt mit einer erste Breite bi und einer zur ersten Breite bi im rechten Winkel angeordneten zweiten Breite b2 auf, wobei die erste Breite bi kleiner als die zweite Breite b2 ist. Vorliegend gilt 4bi < b2 ^ 7bi. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Laststromschiene LSS eine erste Breite bi von 3 mm aufweist und eine zweite Breite b2 von 17 mm hat. Um Toleranzen T zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt EVA und der Stromschiene SS auszugleichen, wird die Laststromschiene LSS bzw. der erste Verbindungsabschnitt EVA um die schwache Achse der Laststromschiene LSS gebogen und/oder ausgelenkt. The load busbars LSS have a rectangular profile or cross section with a first width bi and a second width b2 arranged at right angles to the first width bi, the first width bi being smaller than the second width b2. In the present case, 4bi < b2 ^ 7bi applies. It can thus be provided, for example, that the load busbar LSS has a first width bi of 3 mm and a second width b2 of 17 mm. In order to compensate for tolerances T between the first connection section EVA and the busbar SS, the Load current rail LSS or the first connecting section EVA is bent and/or deflected around the weak axis of the load current rail LSS.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Phasenanschluss PA zum Toleranzausgleich, wie er aus Fig. 1 bekannt ist. Der erste Verbindungsabschnitt EVA weist auf einer der Gehäusewandung GW abgewandten Seite einen distalen Endabschnitt DEA mit einer Befestigungsöffnung BO auf. Ein Befestigungsmittel BM, vorzugsweise eine Schraube, ist durch die Befestigungsöffnung BO und die Stromschiene SS geführt und mit einem Gegenlager GL kraftschlüssig verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung ist beispielsweise eine Schraubverbindung. Durch die Befestigung des distalen Endabschnitts DEA and die Stromschiene SS kann über den nachgiebig ausgebildeten ersten Verbindungsabschnitt EVA zwischen der ersten Seite ES und dem distalen Endabschnitt DEA eine Toleranz T zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt EVA und der Stromschiene SS in einfacher Weise ausgeglichen werden. FIG. 2 shows a section through the phase connection PA for tolerance compensation, as is known from FIG. The first connecting section EVA has a distal end section DEA with a fastening opening BO on a side facing away from the housing wall GW. A fastening means BM, preferably a screw, is guided through the fastening opening BO and the conductor rail SS and is connected in a non-positive manner to a counter bearing GL. The non-positive connection is, for example, a screw connection. By attaching the distal end section DEA to the busbar SS, a tolerance T between the first connection section EVA and the busbar SS can easily be compensated for via the flexible first connecting section EVA between the first side ES and the distal end section DEA.
Die Befestigungsöffnung BO ist als Langloch ausgebildet. Die Längsrichtung des Langlochs erstreckt sich dabei in einer Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitts EVA. Bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts EVA mit der Stromschiene SS mit Hilfe des Befestigungsmittels BM können über das Langloch Spannungen im Bereich der Öffnung OEF bei einer toleranzbedingten Auslenkung des ersten Verbindungsabschnitts EVA reduziert werden. Ebenso können die Spannungen im Bereich der Stromschiene SS, die für gewöhnlich mit den Phasen des Statorwicklungskopfes verbunden ist, reduziert werden. The fastening opening BO is designed as a slot. The longitudinal direction of the elongated hole extends in a longitudinal direction of the first connecting section EVA. When the first connecting section EVA is fastened to the busbar SS using the fastening means BM, stresses in the area of the opening OEF can be reduced via the elongated hole when the first connecting section EVA is deflected due to tolerances. Likewise, the voltages in the area of the bus bar SS, which is usually connected to the phases of the stator end winding, can be reduced.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Phasenanschlusses PA mit drei unterschiedlich ausgebildeten Laststromschienen LSS. Denkbar ist, dass ein Phasenanschluss PA mit unterschiedlichen Laststromschienen LSS vorgesehen sein kann. In der Regel weist der Phasenanschluss PA jedoch Laststromschienen LSS auf, die gleichartig ausgebildet sind. Sie können aber in ihrer Länge variieren. Bei der linken Laststromschiene LSS ist vorsehen, dass der erste Verbindungsabschnitt EVA zwischen dem distalen Endabschnitt DEA und der ersten Seite ES der Gehäusewandung GW einen Dehnungsabschnitt DA aufweist, der senkrecht zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts eine U-förmige und/oder eine V-förmige Ausgestaltung aufweist. Der Dehnungsabschnitt DA kann einerseits eine Längentoleranz kompensieren und zudem als Umlenkpunkt dienen, um die Spannungen bei einer Befestigung der Laststromschiene LSS mit der Stromschiene SS im Bereich der Öffnung OEF der Gehäusewandung GW und/oder am distalen Endabschnitt DEA bzw. an der Stromschiene SS zu reduzieren. FIG. 3 shows a view of the phase connection PA with three differently configured load busbars LSS. It is conceivable that a phase connection PA can be provided with different load busbars LSS. As a rule, however, the phase connection PA has load busbars LSS, which are designed in the same way. But they can vary in length. In the case of the left load current rail LSS, provision is made for the first connecting section EVA to have an expansion section DA between the distal end section DEA and the first side ES of the housing wall GW, which is U-shaped and/or V-shaped perpendicularly to the longitudinal direction of the connecting section . The expansion section DA can on the one hand compensate for a length tolerance and also serve as a deflection point in order to reduce the stresses when the load busbar LSS is fastened to the busbar SS in the area of the opening OEF in the housing wall GW and/or at the distal end section DEA or on the busbar SS .
Bei der mittig angeordneten Laststromschiene LSS ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt EVA zwischen dem distalen Endabschnitt DEA und der ersten Seite ES der Gehäusewandung GW wenigstens eine Querschnittsreduzierung QR aufweist. Die Querschnittsreduzierung QR kann vorzugsweise, wie dargestellt, eine Kerbe sein, die sich entlang der zweiten Breite b2 der Laststromschiene LSS erstreckt. Vorliegend sind zwei in Längsrichtung der Laststromschiene LSS zueinander beabstandete Querschnittsreduzierungen QR angeordnet bzw. ausgebildet. Die Querschnittsreduzierungen QR können auf einer Seite des ersten Verbindungsabschnitts EVA angeordnet sein. Denkbar ist aber auch, dass die Querschnittsreduzierungen QR auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Verbindungsabschnitts EVA angeordnet sind. Die Querschnittsreduzierung QR dient als Umlenkpunkt, sodass der erste Verbindungsabschnitt EVA gezielt ausgelenkt werden kann. Somit können Spannungen, insbesondere im Bereich der Öffnung OEF durch die Gehäusewandung GW und/oder im Bereich des distalen Endabschnitts DEA beim Auslenken des ersten Verbindungsabschnitts EVA reduziert werden. Die Umlenkpunkte in Form von Querschnittsreduzierungen QR sind platzsparend und einfach herstellbar. In the case of the centrally arranged load conductor rail LSS, provision is made for the first connecting section EVA to have at least one cross-sectional reduction QR between the distal end section DEA and the first side ES of the housing wall GW. As illustrated, the cross-sectional reduction QR can preferably be a notch that extends along the second width b 2 of the load busbar LSS. In the present case, two cross-sectional reductions QR spaced apart from one another in the longitudinal direction of the load conductor rail LSS are arranged or formed. The cross-sectional reductions QR can be arranged on one side of the first connection section EVA. However, it is also conceivable that the cross-sectional reductions QR are arranged on opposite sides of the first connecting section EVA. The reduction in cross section QR serves as a deflection point, so that the first connecting section EVA can be deflected in a targeted manner. In this way, stresses, particularly in the area of the opening OEF through the housing wall GW and/or in the area of the distal end section DEA, can be reduced when the first connecting section EVA is deflected. The deflection points in the form of cross-section reductions QR are space-saving and easy to produce.
Bei der rechten Laststromschiene LSS ist vorgesehen, dass die Laststromschiene LSS über ihre gesamte Länge aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die gesamte Laststromschiene LSS samt distalem Endabschnitt DEA aus dem gleichen Material und einstückig ausgebildet. Somit können die Kosten der Laststromschiene LSS reduziert werden. Auf dem distalen Endabschnitt DEA ist eine Kappe KA aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet, das gegenüber der aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildeten Laststromschiene LSS eine erhöhte Festigkeit aufweist. Die Kappe KA weist vorzugsweise eine Befestigungsöffnung BO auf, die zur Befestigungsöffnung BO des distalen Endabschnitts DEA ausgerichtet ist, so dass ein Befestigungsmittel BM durch die Kappe KA und den distalen Endabschnitt DEA geführt werden kann, um mit der Stromschiene SS verbunden zu werden. Da die Kappe KA eine erhöhte Festigkeit aufweist, kann eine Vorspannkraft des Befestigungsmittels BM dauerhaft auf die Kappe KA zur Befestigung der Laststromschiene LSS an die Stromschiene SS aufgebracht werden. Die Kappe KA ist vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet und/oder weist zumindest teilweise Kupfer auf. Denkbar ist, dass die Kappe KA stoffschlüssig und/oder formschlüssig auf dem distalen Endabschnitt DEA angeordnet und/oder befestigt ist. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Phasenanschluss PA, bei dem die gesamte Laststromschiene LSS aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist und/oder zumindest weichgeglühtes Kupfer aufweist. Dies gilt auch für den Bereich des distalen Endabschnitts DEA. Bei einer kraftschlüssigen Befestigung der Laststromschiene LSS an die Stromschiene SS kann die Spannkraft des Befestigungsmittels BM aufgrund der reduzierte Steifigkeit des weichgeglühten Kupfers nachlassen. Daher ist vorgesehen, dass zwischen einem Kopf KO des Befestigungsmittels BM und dem distalen Endabschnitt DEA ein Federelement FE angeordnet ist. In the case of the right-hand load busbar LSS, provision is made for the load busbar LSS to be made of soft-annealed copper over its entire length. In other words, the entire load conductor rail LSS, including the distal end section DEA, is made from the same material and is designed in one piece. The costs of the LSS load busbar can thus be reduced. On the distal end section A cap KA made of an electrically conductive material is arranged DEA, which has increased strength compared to the load conductor rail LSS made of soft-annealed copper. The cap KA preferably has a fastening opening BO, which is aligned with the fastening opening BO of the distal end section DEA, so that a fastening means BM can be guided through the cap KA and the distal end section DEA in order to be connected to the busbar SS. Since the cap KA has increased strength, a prestressing force of the fastening means BM can be permanently applied to the cap KA for fastening the load busbar LSS to the busbar SS. The cap KA is preferably made of copper and/or at least partially has copper. It is conceivable for the cap KA to be arranged and/or attached to the distal end section DEA in a material-to-material and/or form-fitting manner. 4 shows a section through the phase connection PA, in which the entire load busbar LSS is made of soft-annealed copper and/or has at least soft-annealed copper. This also applies to the area of the distal end section DEA. In the case of a non-positive fastening of the load conductor rail LSS to the conductor rail SS, the clamping force of the fastening means BM can decrease due to the reduced rigidity of the soft-annealed copper. It is therefore provided that a spring element FE is arranged between a head KO of the fastening means BM and the distal end section DEA.

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Phasenanschluss (PA) zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters oder Konverters mit einer Stromschiene (SS) einer elektrischen Maschine, aufweisend ein eine Gehäusewandung (GW) aufweisendes Gehäuseteil (GT), wobei die Gehäusewandung (GW) eine erste Seite (ES) und eine von der ersten Seite (ES) verschiedene zweite Seite (ZS) aufweist, und in der Gehäusewandung (GW) eine sich zwischen der ersten Seite (ES) und der zweiten Seite (ZS) erstreckende Öffnung (OEF) ausgebildet ist, eine durch die Öffnung (OEF) geführte Laststromschiene (LSS) , die einen über die erste Seite (ES) hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt (EVA) aufweist, der zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. 1. Phase connection (PA) for the electrically conductive connection of an inverter or converter to a busbar (SS) of an electrical machine, having a housing part (GT) with a housing wall (GW), the housing wall (GW) having a first side (ES) and one of the first side (ES) different second side (ZS), and in the housing wall (GW) between the first side (ES) and the second side (ZS) extending opening (OEF) is formed, a through the Opening (OEF) guided load conductor rail (LSS), which has a first connection section (EVA) which extends beyond the first side (ES) and which is formed at least in sections from soft-annealed copper and/or has soft-annealed copper.
2. Phasenanschluss nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (EVA) auf einer der Gehäusewandung (GW) abgewandten Seite einen distalen Endabschnitt (DEA) mit einer Befestigungsöffnung (BO) aufweist. 2. Phase connection according to claim 1, characterized in that the first connecting section (EVA) has a distal end section (DEA) with a fastening opening (BO) on one of the housing walls (GW) facing away from it.
3. Phasenanschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsöffnung (BO) als Langloch ausgebildet ist. 3. phase connection according to claim 2, characterized in that the fastening opening (BO) is designed as a slot.
4. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitts (EVA) zwischen dem distalen Endabschnitt (DEA) und der ersten Seite (ES) aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist und der distale Endabschnitt (DEA) eine gegenüber dem Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitt (EVA) erhöhte Festigkeit aufweist. 4. Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that at least a partial area of the first connecting section (EVA) between the distal end section (DEA) and the first side (ES) is made of soft-annealed copper and the distal end section (DEA) is opposite the portion of the first connecting portion (EVA) has increased strength.
5. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromschiene (LSS) über ihre gesamte Länge aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. 5. Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that the load busbar (LSS) is formed over its entire length from annealed copper.
6. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem distalen Endabschnitt (DEA) eine Kappe (KA) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, das gegenüber der aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildeten Laststromschiene (LSS) eine erhöhte Festigkeit aufweist. 6. Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that a cap (KA) made of an electrically conductive material is arranged on the distal end section (DEA), which has increased strength compared to the load busbar (LSS) made of soft annealed copper.
7. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromschiene (LSS) in der Öffnung mediendicht zur Gehäusewandung (GW) angebunden ist. 7. Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that the load busbar (LSS) is connected to the housing wall (GW) in a media-tight manner in the opening.
8. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromschiene (LSS) ein rechteckiges Profil mit einer erste Breite (bi) und einer zur ersten Breite (bi) im rechten Winkel angeordneten zweiten Breite (b2 aufweist, wobei die erste Breite (bi) kleiner als die zweite Breite (b2) ist. 8. Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that the load busbar (LSS) has a rectangular profile with a first width (bi) and a second width (b2) arranged at right angles to the first width (bi), the first width (bi) is smaller than the second width (b 2 ).
9. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des distalen Endabschnitts zumindest abschnittsweise abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist. 9. phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that a front side of the distal end portion is at least partially beveled and / or inclined.
10. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite der Kappe zumindest teilweise abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist. 10. phase connection according to one of the preceding claims in conjunction with claim 6, characterized in that an end face of the cap is at least partially beveled and / or inclined.
11 . Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (EVA) zwischen dem distalen Endabschnitt (DEA) und der ersten Seite (ES) der Gehäusewandung (GW) wenigstens eine Querschnittsreduzierung (QR) aufweist. 11 . Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first connecting section (EVA) between the distal end section (DEA) and the first side (ES) of the housing wall (GW) has at least one cross-sectional reduction (QR).
12. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (EVA) zwischen dem distalen Endabschnitt (DEA) und der ersten Seite (ES) der Gehäusewandung (GW) einen Dehnungsabschnitt (DA) aufweist, der, senkrecht zur Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitt (EVA), eine U-förmigen und/oder V-förmige Ausgestaltung aufweist. 12. Phase connection according to one of the preceding claims, characterized in that the first connecting section (EVA) between the distal end section (DEA) and the first side (ES) of the housing wall (GW) has an expansion section (DA) which, perpendicular to the longitudinal direction of first connecting section (EVA), has a U-shaped and/or V-shaped configuration.
13. Elektrische Antriebseinrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, aufweisend einen Inverter, eine elektrische Maschine mit einer Stromschiene, und einen Phasenanschluss (PA) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der den Inverter und die Stromschiene (SS) elektrisch leitend miteinander verbindet. 13. Electrical drive device for an at least partially electrically powered motor vehicle, having an inverter, an electrical machine with a busbar, and a phase connection (PA) according to one of the preceding claims, which electrically conductively connects the inverter and the busbar (SS) to one another.
14. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem14. A method of making an electrical connection between a
Inverter und einer Stromschiene (SS) einer elektrischen Maschine, mit einem Phasenanschluss (PA) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein über die zweite Seite hinausgeführterzweiter Verbindungsabschnitt elektrisch leitend mit dem Inverter verbunden ist, der Inverter auf ein Gehäuse der elektrischen Maschine aufgesetzt wird, und der erste Verbindungsabschnitt (EVA) über ein Befestigungsmittel (BM) mit einer Stromschiene (SS) der elektrischen Maschinen elektrisch leitend verbunden wird. Inverter and a busbar (SS) of an electrical machine, with a phase connection (PA) according to one of Claims 1 to 12, wherein a second connection section led out beyond the second side is electrically conductively connected to the inverter, the inverter being placed on a housing of the electrical machine is, and the first connecting section (EVA) via a fastener (BM) with a busbar (SS) of the electrical machines is electrically conductively connected.
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