EP4681314A1 - Elektrische maschine - Google Patents

Elektrische maschine

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Publication number
EP4681314A1
EP4681314A1 EP24708349.6A EP24708349A EP4681314A1 EP 4681314 A1 EP4681314 A1 EP 4681314A1 EP 24708349 A EP24708349 A EP 24708349A EP 4681314 A1 EP4681314 A1 EP 4681314A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
terminal
housing
guide structure
receiving space
electrical machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24708349.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrik Sanjkovic
Valentin LEHNER
Stefan Wörner
Sascha Essig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP4681314A1 publication Critical patent/EP4681314A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R9/00—Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, e.g. terminal strips or terminal blocks; Terminals or binding posts mounted upon a base or in a case; Bases therefor
    • H01R9/16—Fastening of connecting parts to base or case; Insulating connecting parts from base or case
    • H01R9/18—Fastening by means of screw or nut
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics

Definitions

  • the present invention relates to an electrical machine comprising a housing with a receiving space and an HV terminal with a terminal housing that can be mounted along a mounting direction in the receiving space.
  • High-voltage terminals are usually used to supply power to an electrical machine, for example in a motor vehicle.
  • the HV terminal can have a connection for each pole of the electrical machine.
  • the HV terminal can be conveniently mounted in a receiving space in the housing of the electrical machine.
  • the housing is usually a cast part with comparatively large manufacturing inaccuracies, i.e. with comparatively low dimensional accuracy, exact positioning of the HV terminal and thus the electrical connections of the HV terminal and the electrical machine relative to one another is problematic.
  • a concept for compensating for inaccurate positioning of a power electronics system relative to a stator, which is powered by contacts from this power electronics system, is described in DE 10 2018 214 104 A1.
  • the power electronics system has rigid contact rails and the stator has a connecting device next to the stator windings.
  • the connecting device in turn has a winding-side connection area and a power electronics-side connection area, whereby the latter can be pivoted relative to the winding-side connection area.
  • copper contacts of the connection device can be pivoted or bent in order to coincide with the rigid contact rails of the power electronics.
  • pivotable electrical connections that are larger than necessary ensure that the electrical connections of the electrical machine can be electrically connected to the electrical connections of the HV terminal or the power electronics.
  • the most precise possible positioning of the HV terminal in a receiving space of the housing of the electrical machine is not described.
  • the invention provides for the electrical machine of the type mentioned at the outset to have a first guide structure on an inner surface of the receiving space and a second guide structure on an outer surface of the terminal housing, wherein the first and second guide structures interact during a movement relative to one another in the assembly direction in such a way that the HV terminal is pivoted out in a first movement range relative to the assembly direction and pivoted back in a second movement range relative to the assembly direction in such a way that a fastening stud of the terminal housing is placed on a holding shoulder of the housing.
  • the HV terminal can preferably be inserted into the receiving space of the housing with the fastening piece leading along the assembly direction, wherein the assembly direction preferably runs axially, i.e. along an assembly axis.
  • the first guide structure on the inner surface of the receiving space and the second guide structure on the outer surface of the terminal housing are designed according to the invention such that they touch each other when the HV terminal is axially inserted into the receiving space along the assembly direction.
  • the HV terminal is thus Assembly is pivoted out relative to the assembly direction or axis by the interaction of the first and second guide structures in the first movement range. In other words, pivoting out can be understood as the end of the HV terminal with the fastening nozzle moving away from the inner surface of the receiving space.
  • pivoting back can be understood as the end of the HV terminal with the fastening nozzle moving back towards the inner surface of the receiving space.
  • the fastening piece which is used to attach the terminal housing to the housing of the electrical machine, can be spaced away from the inner surface of the receiving space and the holding shoulder of the housing in order to avoid an unwanted collision and/or wedging.
  • the fastening piece By swiveling back, the fastening piece can be placed in a defined position on the holding shoulder of the housing.
  • first guide structure of the housing and the second guide structure of the terminal housing slide against each other either continuously or in certain areas during assembly can prevent the HV terminal from tipping over. If, for example, the fastening nozzle of the terminal housing protrudes, the HV terminal can be prevented from colliding with the housing's retaining shoulder by swiveling it out and back. With a suitable geometry of the first and second guide structure, the HV terminal can be swiveled out and back far enough during assembly in the receiving space to avoid unwanted collisions despite existing assembly tolerances and deviations in the dimensional accuracy of the housing. This is particularly advantageous for housings of electrical machines, which are usually cast from aluminum, since these can have comparatively low dimensional accuracy without reworking the contact surfaces due to the casting process.
  • the first and second guide structures can each be understood as a wedge, ramp or slope. If the HV terminal is moved relative to the housing and axially in the assembly direction during assembly in the receiving space, the first and second guide structures can collide at a certain point along the assembly direction due to their ramp-like or trapezoidal geometry. Due to the geometry of the first and second guide structures, when both guide structures work together, the purely axial movement of the HV terminal along the assembly direction can be diverted into an oblique movement in a fixed-position housing.
  • first guide structure and the second guide structure each have at least one interacting first slope or curve for pivoting the HV terminal in the first movement range. It is preferred that the first and second guide structures each have a smooth surface without edges or corners in order to enable the guide structures to slide against each other as best as possible. Depending on how quickly and/or strongly the HV terminal is to pivot during installation in the receiving space, a slope with a larger or smaller gradient or a correspondingly large or small curve can be provided on the first and/or second guide structure.
  • a height HG by which the first guide structure protrudes from the inner surface of the receiving space and/or a height HT by which the second guide structure protrudes from the outer surface of the terminal housing can be correspondingly large or small.
  • the first and second guide structures can be provided, for example, as flat ramps with a low height HG and HT respectively. The greater the heights HG and HT of the first and second guide structures, the more the HV terminal can swing out relative to the mounting axis when mounted in the housing's receiving space.
  • the first guide structure and the second guide structure for pivoting back the HV terminal in the second movement range each have at least one interacting slope or curve.
  • a slope or curve is also advantageously provided on the first and second guide structure in the second movement range, which here, however, causes the HV terminal to pivot back towards the assembly direction or axis.
  • the second slope or curve in the second movement range can advantageously cause a defined pivoting back towards the assembly axis, whereby a sudden falling back or sudden movement back of the HV terminal can be avoided.
  • the HV terminal can thus be guided evenly along the housing of the electrical machine during the entire assembly process, in particular also in the second movement range, without the HV terminal moving suddenly. Damage to the HV terminal and/or the housing of the electrical machine can thus be avoided.
  • the geometry of the first and second guide structures can differ from one another.
  • one guide structure can protrude from the respective outer surface or inner surface or have a steeper slope or a greater curve than the other guide structure.
  • a different geometry of both guide structures can lead to manufacturing advantages.
  • the larger or heavier guide structure can be provided on the housing of the electrical machine or on the terminal housing, depending on the desired design.
  • the second guide structure does not touch the inner surface of the receiving space and/or the first guide structure in a final assembly position in which the fastening piece rests on the retaining shoulder.
  • the HV terminal In the final assembly position, the HV terminal is in the desired position and orientation in the receiving space of the housing of the electrical machine.
  • the first guide structure and the second guide structure can be moved completely past each other in the assembly direction.
  • the guide structures can be designed in such a way that they no longer touch each other, and therefore no longer interact, when the HV terminal is in the
  • the receiving space and the second guide structure of the terminal housing can be designed in such a way that they no longer touch each other when the HV terminal is positioned in the receiving space in the final assembly position. This can advantageously ensure that the fastening support of the terminal housing rests flat on the retaining shoulder of the housing.
  • the position and alignment of the HV terminal in the receiving space can thus be determined by the contact between the fastening nozzle and the retaining shoulder. Due to the relevance of the fastening nozzle and the retaining shoulder for the positioning of the HV terminal in the receiving space of the housing, a respective contact surface of the fastening nozzle and the retaining shoulder, which contact each other in the final assembly position, can have a high degree of accuracy, and can therefore be provided with suitable tolerances and/or reworked. However, unworked contact surfaces are preferably sufficient to achieve a defined position and alignment of the HV terminal in the receiving space of the housing and at the same time save costs for rework and/or high dimensional accuracy during production.
  • the opening and the receiving structure preferably coincide in the final assembly position in such a way that they extend along a common fastening axis along which the fastening means can be introduced into the opening and the receiving structure.
  • the fastening piece can also have several openings, whereby the holding shoulder can also have several receiving structures.
  • the number of receiving structures in the holding shoulder corresponds to the number of openings in the fastening piece. Accordingly, the fastening piece can be fixed to the holding shoulder using several identical or different fastening means.
  • the HV terminal is preferably fixed to the housing with at least one fastening means, wherein a fastening means, in particular a screw, is provided for fixing in each opening of the fastening nozzle and the receiving structure coinciding with the fastening axis of the respective opening.
  • a fastening means in particular a screw
  • the HV terminal has a seal and the housing's receiving space has a sealing surface, the seal sealing the receiving space to the outside in the final assembly position and the HV terminal being fixed to the sealing surface.
  • the seal can seal the housing's receiving space to the outside when the HV terminal is positioned in the receiving space in the final assembly position. This is particularly advantageous because the seal can prevent liquid from entering the receiving space. This effectively prevents damage that can occur due to liquid entering, in particular to the current-carrying parts of the HV terminal or the electrical machine.
  • the seal can preferably be a rubber seal, in particular an O-ring. Several sealing rings can also be provided, which are arranged one behind the other, in particular in the assembly direction.
  • the seal in particular the O-ring, is preferably pressed together between the HV terminal and the sealing surface of the housing, so that the receiving space is sealed liquid-tight to the outside.
  • the seal between the HV terminal and the housing of the electrical machine can provide a defined frictional contact, which enables improved fixation of the HV terminal in the receiving space.
  • the HV terminal is only fixed in the receiving space of the housing by the fastening means and the seal.
  • the first guide structure and/or the second guide structure are produced by casting, in particular injection molding.
  • This enables particularly economical production of the first and/or second guide structure.
  • the Housings of common electrical machines are cast from aluminum, which makes it particularly preferred if the first guide structure is also manufactured by casting, in particular injection molding.
  • HV terminals also usually have a terminal housing, which is also manufactured from plastic by casting, in particular injection molding. It is therefore analogously preferred that the second guide structure of the terminal housing is also manufactured by casting, in particular injection molding.
  • first guide structure and the housing and/or the second guide structure and the terminal housing are cast in a common manufacturing step. No further manufacturing steps or tools are required to produce the first and/or second guide structure.
  • the first and/or second guide structure can be cast together with the rest of the housing and/or the terminal housing in a molding process using an adapted cavity of the mold of the housing and/or the terminal housing.
  • the terminal housing and the second guide structure are made from plastic by injection molding.
  • the housing and the first guide structure are preferably made from metal, in particular aluminum, by injection molding.
  • first guide structure and/or the second guide structure can be fixed as separate attachments to the housing and/or terminal housing by means of connecting means, in particular screws or adhesives. If a guide structure cannot be produced with the housing or the terminal housing in a common manufacturing step or can only be produced with difficulty, it can be fixed as an additional component to the housing or the terminal housing by means of one or more connecting means. The fixation of the guide structure must then be designed to be sufficiently stable in order to prevent the guide structure from moving relative to the housing or the terminal housing to which the guide structure is fixed.
  • An electric machine according to the invention with all the features and advantages described above can be used in particular in a motor vehicle. In this case, the electric machine can preferably serve to drive the motor vehicle. The previously mentioned advantages then also arise for the motor vehicle with the electric machine according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic sectional view of an embodiment of an electrical machine according to the invention with an HV terminal, in a first assembly position;
  • Figure 2 is a schematic representation of the electrical machine according to the invention from Figure 1, the HV terminal in a pivoted-out, second mounting position;
  • Figure 3 is a schematic representation of the electrical machine according to the invention from Figure 1, the HV terminal in a maximally pivoted, third mounting position;
  • Figure 4 is a schematic representation of the electrical machine according to the invention from Figure 1 with the HV terminal in a pivoted-back, fourth mounting position;
  • Figure 5 is a schematic representation of the electrical machine according to the invention from Figure 1 with the HV terminal in a final assembly position;
  • Figure 6 is a schematic detailed view of the first and second guide structure of the electrical machine according to the invention from Figure 5 in the final assembly position.
  • An embodiment of an electrical machine according to the invention with a housing that has a receiving space for receiving an HV terminal is described schematically with reference to the following figures 1 to 5.
  • Figures 1 to 5 show an installation of the HV terminal in the housing of the electrical machine and each show schematically the position and orientation of the HV terminal at different times in the assembly process.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an electrical machine 1 according to the invention.
  • the electrical machine 1 comprises a housing 2 with a receiving space 3 and an HV terminal 4 with a terminal housing 5, which can be inserted axially along an assembly direction 6 into the receiving space 3 for fastening in the housing 2.
  • the HV terminal 4 is used to supply power to the electrical machine 1 and has connections 7 for this purpose.
  • the HV terminal 4 is inserted axially along the assembly direction 6 (from left to right in the figure) into the receiving space 3.
  • the housing 2 also has a first guide structure 9 on an inner surface 8.
  • the terminal housing 5 has a second guide structure 11 on an outer surface 10.
  • Both guide structures 9, 11 are designed such that they touch each other when the HV terminal 4 is moved axially into the receiving space 3 along the assembly direction 6 as soon as the HV terminal 4 has reached a certain position along the assembly direction 6.
  • the housing 2, and thus the first guide structure 9, are fixed in position. Only the HV terminal 4 can be moved along the assembly direction 6.
  • the HV terminal 4 has a fastening socket 12 on the terminal housing 5, in which an opening 13 is provided for a fastening means.
  • the housing 2 has a holding shoulder 14 with a receiving structure 15, which can receive the fastening means guided through the opening 13.
  • a seal 16 is provided on the HV terminal 4, which, in an assembly end position (see Figure 5), cooperates with a sealing surface 17 of the housing 2 to seal the receiving space 3 to the outside in a liquid-tight manner.
  • the seal 16 is an O-ring.
  • all common sealing means are conceivable.
  • a sealing lip could alternatively be provided on the housing 2.
  • the use of several seals 16 is also conceivable.
  • the terminal housing 5 is made of plastic by injection molding. Depending on the application, all common plastics are conceivable.
  • the terminal housing 5 can be made of ABS, PC or PS.
  • the second guide structure 11 is an integral part of the terminal housing 5 and is manufactured with it in a common casting process.
  • the housing 2 of the electrical machine 1 is also a cast part.
  • the housing 2 is made of an aluminum alloy, whereby here too the first guide structure 9 is an integral part of the housing 2 and is manufactured with it in a common casting process.
  • the guide structures 9, 11 can be provided as separate add-on parts which are fixed to the housing 2 or to the terminal housing 5 by means of connecting means, for example screws or adhesive.
  • an assembly axis 18 is shown in Figures 1 to 5, which describes the course of the assembly direction 6, i.e. the guided movement of the HV terminal 4.
  • a longitudinal axis 19 is also shown, which describes the resulting alignment of the HV terminal 4.
  • the assembly axis 18 and the longitudinal axis 19 meet at a common reference point 20.
  • the alignment of the HV terminal 4 relative to the housing 2 can be better visualized using the axes 18, 19 and the common reference point 20.
  • the first guide structure 9 and the second guide structure 11 are designed such that they touch one another when the HV terminal 4 is moved purely axially along the assembly direction 6 or axis 18 as soon as the HV terminal 4 has reached a certain position along the assembly direction 6.
  • the first guide structure 9 has a height HG by which it protrudes from the inner surface 8 of the housing 2 (see the detailed view in Figure 6).
  • the second guide structure 11 of the terminal housing 5 also has a height HT by which it protrudes from the outer surface 10 of the terminal housing 5.
  • the sum of the heights HT, HG of both guide structures is greater than the distance G between the outer surface 10 of the terminal housing 5 and the inner surface 8 of the housing 2 (see the detailed view in Figure 6).
  • Figure 1 shows the assembly time at which the first guide structure 9 of the housing 2 and the second guide structure 11 of the terminal housing 5 touch each other for the first time.
  • the first guide structure 9 and the second guide structure 11 touch each other in a first movement range B (see Figure 6).
  • the two guide structures 9, 11 have first bevels with curves in order to cause the HV terminal 4 to pivot out relative to the assembly direction 6 by further moving the HV terminal 4 along the assembly direction 6.
  • the HV terminal 4 is moved further to the right along the mounting direction 6, i.e. into the interior of the receiving space 3. Due to the geometry of the guide structures 9, 11 and the mutual contact, i.e. the interaction, of the guide structures 9, 11, the HV terminal 4 is pivoted out relative to the mounting direction 6 and the mounting axis 18. This is clear from the fact that the longitudinal axis 19 of the HV terminal 4 intersects the mounting axis 18 at the reference point 20 and is pivoted by the angle w1 to the mounting axis 18. In Figure 2, the first guide structure 9 and the second guide structure 11 continue to touch in the first movement area B (see the detailed view of Figure 6).
  • the HV terminal 4 is inserted into the receiving space 3 to such an extent that the first guide structure 9 and the second guide structure 11 touch each other at the points furthest from the respective outer surface 10 of the Terminal housing 5 or inner surface 8 of the housing 2.
  • the first guide structure 9 and the second guide structure 11 touch in the area between the first movement area B and the second movement area (see the detailed view of Figure 6).
  • the HV terminal 4 is pivoted as far as possible relative to the mounting direction 6. This is made clear by the angle w2 between the mounting axis 18 and the pivoted longitudinal axis 19, which is greater than the angle w1 in Figure 2.
  • the HV terminal 4 is pivoted as far as possible in the position shown with respect to the mounting direction 6.
  • the fastening nozzle 12 is distanced from the inner surface 8 of the housing 2 by a maximum value. Thus, when the HV terminal 4 is inserted further, a collision between the fastening nozzle 12 and the holding shoulder 14 can be avoided, since the fastening nozzle 12 is further away from the inner surface 8 than the holding shoulder 14 protrudes from the same.
  • the second guide structure 11 of the exemplary embodiment has a slope, while the first guide structure 9 is provided with curves.
  • the height by which the guide structures 9, 11 protrude from the respective inner surface 8 or outer surface 10 decreases in the second movement range C, which is why the HV terminal is pivoted back towards the mounting direction 6.
  • the angle w3 by which the longitudinal axis 19 of the HV terminal 4 is now pivoted towards the mounting axis 18 and the mounting direction 6, is smaller in Figure 4 than the angle w2 in Figure 3.
  • the fastening nozzle 12 protrudes slightly over the holding shoulder 14 in the mounting direction 6 without touching it.
  • FIG 5 which shows the HV terminal 4 in the final assembly position in the receiving space 3 of the housing 2
  • the HV terminal 4 is shifted to the right along the assembly direction 6 so far that the opening 13 of the fastening nozzle 12 coincides with the receiving structure 15 of the holding shoulder 14.
  • the opening 13 and the receiving structure 15 therefore have a common mounting axis 21, along which a fastening means 22, in this case a screw 23 with a washer 24, is inserted to fix the HV terminal 4 to the housing 2.
  • the fastening nozzle 12 rests with a contact surface 26 on a contact surface 25 of the housing.
  • the contact surfaces 25, 26 are not reworked in this case. However, they can be reworked in order to have a higher surface quality.
  • the HV terminal 4 is positioned by the seal 16 on the sealing surface 17 of the housing 2.
  • the seal 16 and the screw 23 ensure that the HV terminal 4 is positioned sufficiently precisely in the receiving space 3 even without reworking the contact surfaces 25, 26.
  • the sealing surface 17, on the other hand, is reworked to provide a sufficiently good surface quality so that the seal 16 is not damaged by contact with the sealing surface 17.
  • the seal 16, in this case an O-ring is compressed between the HV terminal 4 and the sealing surface 17, whereby on the one hand the receiving space 3 is sealed liquid-tight to the outside and on the other hand there is a frictional connection which fixes the HV terminal 4 in the housing 2.
  • the second guide structure 11 touches neither the inner surface 8 of the receiving space 3 nor the first guide structure 9.
  • the HV terminal 4 is therefore fixed to the sealing surface 17 of the housing 2 by the seal 16, with the HV terminal 4 being prevented from tipping over by the fastening nozzle 12 resting on the holding shoulder 14.
  • the HV terminal 4 is therefore only fixed in the receiving space 3 of the housing 2 by the seal 16 and the screw 23.
  • seals 16 connected in series can also be provided on the HV terminal 4, which in the final assembly position ( Figure 5) rest against the sealing surface 17 of the housing.
  • fastening means 22 for example in the form of bolts or pins, can also be provided in order to fix the fastening piece 12 to the retaining shoulder 14 of the housing 2.
  • the size and/or number of the openings 13 should preferably correspond to the size and/or number of the receiving structures 15 and the size and/or number of the fastening means 22.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Abstract

Elektrische Maschine (1), umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Aufnahmeraum (3) und ein entlang einer Montagerichtung (6) im Aufnahmeraum (3) montierbares HV-Terminal (4) mit einem Terminalgehäuse (5), wobei das Gehäuse (2) an einer Innenfläche (8) des Aufnahmeraums (3) eine erste Führungsstruktur (9) aufweist und das Terminalgehäuse (5) an einer Außenfläche (10) eine zweite Führungsstruktur (11) aufweist, wobei die erste und zweite Führungsstruktur (9, 11) bei einer Bewegung relativ zueinander in Montagerichtung (6) derart Zusammenwirken, dass das HV-Terminal (4) in einem ersten Bewegungsbereich (B) relativ zur Montagerichtung (6) ausgeschwenkt wird und in einem zweiten Bewegungsbereich (C) relativ zur Montagerichtung (6) derart zurückgeschwenkt wird, dass ein Befestigungsstutzen (12) des Terminalgehäuse (5) auf einen Halteabsatz (14) des Gehäuses (2) aufgelegt wird.

Description

Elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine, umfassend ein Gehäuse mit einem Aufnahmeraum und ein entlang einer Montagerichtung im Aufnahmeraum montierbares HV-Terminal mit einem Terminalgehäuse.
Hochvolt-Terminals (im Folgenden kurz: HV-Terminals) werden üblicherweise zur Bestromung einer elektrischen Maschine, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, verwendet. Hierzu kann das HV-Terminal für jeden Pol der elektrischen Maschine einen Anschluss aufweisen. Zur Bestromung der elektrischen Maschine ist es entscheidend, dass das alle Anschlüsse des HV-Terminals relativ den jeweiligen elektrischen Anschlüssen der elektrischen Maschine exakt positioniert sind. Hierzu kann das HV-Ter- minal zweckmäßigerweise in einem Aufnahmeraum des Gehäuses der elektrischen Maschine montiert werden. Da das Gehäuse aber für gewöhnlich ein Gussteil mit vergleichsweise großen Fertigungsungenauigkeiten, also mit vergleichsweise geringer Maßhaltigkeit ist, ist eine exakte Positionierung des HV-Terminals und damit der elektrischen Anschlüsse des HV-Terminals und der elektrischen Maschine relativ zueinander problematisch.
Zum Einführen des HV-Terminals in den Aufnahmeraum des Gehäuses sind überdies bestimmte Montagetoleranzen vorzusehen, um eine Montage auch bei geringfügig versetzter oder verdrehter Positionierung des HV-Terminals relativ zum Gehäuse zu gewährleisten. Diese Montagetoleranzen können allerdings dazu führen, dass das HV-Terminal beim Montageprozess beziehungsweise beim Einführen in das Gehäuse verkippt und/oder verkeilt, was zu einer Beschädigung des HV-Terminals und/oder des Gehäuses führen kann.
Ein Konzept zum Ausgleich einer ungenauen Positionierung einer Leistungselektronik relativ zu einem Stator, der über Kontakte von dieser Leistungselektronik bestromt wird, wird in DE 10 2018 214 104 A1 beschrieben. Hierbei weist die Leistungselektronik starre Kontaktschienen und der Stator neben den Statorwicklungen eine Verbindungsvorrichtung auf. Die Verbindungsvorrichtung weist wiederum einen wicklungsseitigen Verbindungsbereich und einen leistungselektronikseitigen Verbindungsbereich auf, wobei der letzterer relativ zum wicklungsseitigen Verbindungsbereich verschwenkbar ist. So können beispielsweise Kupferkontakte der Verbindungsvorrichtung verschwenkt beziehungsweise gebogen werden, um mit den starren Kontaktschienen der Leistungselektronik zusammenzufallen.
Im Stand der Technik wird somit zwar mittels verschwenkbarer elektrischer Anschlüsse, die größer als erforderlich sind, sichergestellt, dass die elektrischen Anschlüsse der elektrischen Maschine mit den elektrischen Anschlüssen des HV-Termi- nals, respektive der Leistungselektronik, elektrisch verbindbar sind. Eine möglichst exakte Positionierung des HV-Terminals in einem Aufnahmeraum des Gehäuses der elektrischen Maschine wird jedoch nicht beschrieben.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Montage eines HV-Termi- nals in einem Aufnahmeraum eines Gehäuses einer elektrischen Maschine zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Positionierung des HV-Terminals und unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der elektrischen Maschine eingangs genannter Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Gehäuse an einer Innenfläche des Aufnahmeraums eine erste Führungsstruktur aufweist und das Terminalgehäuse an einer Außenfläche eine zweite Führungsstruktur aufweist, wobei die erste und die zweite Führungsstruktur bei einer Bewegung relativ zueinander in Montagerichtung derart Zusammenwirken, dass das HV-Terminal in einem ersten Bewegungsbereich relativ zur Montagerichtung ausgeschwenkt wird und in einem zweiten Bewegungsbereich relativ zur Montagerichtung derart zurückgeschwenkt wird, dass ein Befestigungsstutzen des Terminalgehäuse auf einen Halteabsatz des Gehäuses aufgelegt wird.
Das HV-Terminal kann vorzugsweise mit dem Befestigungsstutzen voran entlang der Montagerichtung in den Aufnahmeraum des Gehäuses eingeführt werden, wobei die Montagerichtung vorzugsweise axial, also entlang einer Montageachse verläuft. Die erste Führungsstruktur an der Innenfläche des Aufnahmeraums und die zweite Führungsstruktur an der Außenfläche des Terminalgehäuses sind erfindungsgemäß so ausgebildet, dass sie sich bei axialem Einführen des HV-Terminals in den Aufnahmeraum entlang der Montagerichtung berühren. So wird das HV-Terminal während der Montage durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Führungsstruktur im ersten Bewegungsbereich relativ zur Montagerichtung beziehungsweise -achse ausgeschwenkt. In anderen Worten kann das Ausschwenken so verstanden werden, dass sich das Ende des HV-Terminals mit dem Befestigungsstutzen von der Innenfläche des Aufnahmeraums wegbewegt. Durch weiteres Bewegen des das HV-Terminal entlang der Montagerichtung in den Aufnahmeraum, wird das HV-Terminal durch das Zusammenwirken der ersten und zweiten Führungsstruktur im zweiten Bewegungsbereich relativ zu der Montagerichtung beziehungsweise -achse derart zurückgeschwenkt, dass der Befestigungsstutzen auf dem Halteabsatz des Gehäuses aufgelegt wird. In anderen Worten kann das Zurückschwenken so verstanden werden, dass sich das Ende des HV-Terminals mit dem Befestigungsstutzen wieder zu der Innenfläche des Aufnahmeraums hinbewegt.
Durch das Ausschwenken kann der Befestigungsstutzen, der der Befestigung des Terminalgehäuses am Gehäuse der elektrischen Maschine dient, somit von der Innenfläche des Aufnahmeraums und dem Halteabsatz des Gehäuses beabstandet werden, um eine ungewollte Kollision und/oder ein Verkeilen zu vermeiden. Durch das Zurückschwenken kann der Befestigungsstutzen definiert auf dem Halteabsatz des Gehäuses aufgelegt werden.
Dadurch, dass die erste Führungsstruktur des Gehäuses und die zweite Führungsstruktur des Terminalgehäuses während der Montage entweder durchgehend oder bereichsweise aneinander gleiten, kann ein Verkippen des HV-Terminals verhindert werden. Steht beispielsweise der Befestigungsstutzen des Terminalgehäuses hervor, so kann durch das Ausschwenken und Zurückschwenken des HV-Terminals verhindert werden, dass der Befestigungsstutzen mit dem Halteabsatz des Gehäuses kollidiert. Durch eine geeignete Geometrie der ersten und zweiten Führungsstruktur kann das HV-Terminal bei der Montage im Aufnahmeraum weit genug ausgeschwenkt und wieder zurückgeschwenkt werden, um trotz vorhandener Montagetoleranzen und Abweichungen in der Maßhaltigkeit des Gehäuses ungewollte Kollisionen zu vermeiden. Dies ist gerade bei üblicherweise aus Aluminium gegossenen Gehäusen elektrischer Maschinen vorteilhaft, da diese ohne Nachbearbeitung der Kontaktflächen aufgrund des Gießprozesses eine vergleichsweise geringe Maßhaltigkeit aufweisen können. Die erste und die zweite Führungsstruktur kann jeweils als Keil oder Rampe oder Schräge verstanden werden. Wird das HV-Terminal bei der Montage im Aufnahmeraum relativ zum Gehäuse und axial in Montagerichtung bewegt, so können die erste und die zweite Führungsstruktur aufgrund deren rampenartiger beziehungsweise trapezartiger Geometrie, an einem bestimmten Punkt entlang der Montagerichtung kollidieren. Durch die Geometrie der ersten und zweiten Führungsstruktur kann bei einem Zusammenwirken beider Führungsstrukturen die rein axiale Bewegung des HV-Termi- nals entlang der Montagerichtung bei einem positionsfesten Gehäuse der in eine schräge Bewegung umgelenkt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die erste Führungsstruktur und die zweite Führungsstruktur zum Ausschwenken des HV-Terminals im ersten Bewegungsbereich jeweils wenigstens eine zusammenwirkende erste Schräge oder Rundung auf. Dabei ist es bevorzugt, dass die erste und die zweite Führungsstruktur jeweils eine glatte Oberfläche ohne Kanten oder Ecken aufweisen, um ein bestmögliches Aneinandergleiten der Führungsstrukturen zu ermöglichen. Abhängig davon, wie schnell und/oder stark das HV-Terminal bei der Montage im Aufnahmeraum ausschwenken soll, kann eine Schräge mit größerer oder geringerer Steigung oder eine entsprechend große oder kleine Rundung an der ersten und/oder zweiten Führungsstruktur vorgesehen sein.
Abhängig davon, wie stark das HV-Terminal bei der Montage im Aufnahmeraum des Gehäuses relativ zur Montagerichtung ausschwenken soll, kann eine Höhe HG, um die die erste Führungsstruktur maximal von der Innenfläche des Aufnahmeraums hervorragt, und/oder eine Höhe HT, um die die zweite Führungsstruktur maximal von der Außenfläche des Terminalgehäuses entsprechend groß oder klein sein. Ist ein geringes Ausschwenken des HV-Terminals ausreichend, so können die erste und die zweite Führungsstruktur beispielsweise als flache Rampen mit einer geringen Höhe HG beziehungsweise HT vorgesehen sein. Je größer die Höhen HG und HT der ersten und zweiten Führungsstruktur sind, desto stärker kann das HV-Terminal bei der Montage im Aufnahmeraum des Gehäuses relativ zur Montageachse ausschwenken.
Erfindungsgemäß ist es weiterführend besonders bevorzugt, dass die erste Führungsstruktur und die zweite Führungsstruktur zum Zurückschwenken des HV-Terminals im zweiten Bewegungsbereich jeweils wenigstens eine zusammenwirkende Schräge o- der Rundung aufweisen. Analog zu der zuvor beschriebenen Schräge oder Rundung im ersten Bewegungsbereich ist im zweiten Bewegungsbereich vorteilhafterweise ebenfalls eine Schräge oder Rundung an der ersten und zweiten Führungsstruktur vorgesehen, die hier allerdings ein Zurückschwenken des HV-Terminals zur Montagerichtung beziehungsweise -achse hin bewirkt. Neben dem Zurückschwenken kann durch die zweite Schräge oder Rundung im zweiten Bewegungsbereich kann vorteilhafterweise ein definiertes Zurückschwenken zu der Montageachse hin bewirkt werden, wobei ein plötzliches Zurückfallen oder schlagartiges Zurückbewegen des HV- Terminals vermeiden werden kann. Das HV-Terminal kann so während des gesamten Montageprozesses, insbesondere auch im zweiten Bewegungsbereich, gleichmäßig am Gehäuse der elektrischen Maschine entlanggeführt werden, ohne, dass es dabei zu einer ruckartigen Bewegung des HV-Terminals kommt. So kann eine Beschädigung des HV-Terminals und/oder des Gehäuses der elektrischen Maschine vermieden werden.
Die Geometrie der ersten und der zweiten Führungsstruktur kann voneinander abweichen. Beispielsweise kann eine Führungsstruktur von der jeweiligen Außenfläche oder Innenfläche hervorragen oder eine steilere Schräge beziehungsweise eine größere Rundung aufweisen, als die andere Führungsstruktur. Eine unterschiedliche Geometrie beider Führungsstrukturen kann zu fertigungstechnischen Vorteilen führen. So kann beispielsweise die größere oder schwerere Führungsstruktur, je nach gewünschter Ausgestaltung, am Gehäuse der elektrischen Maschine oder am Terminalgehäuse vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß ist es von besonderem Vorteil, wenn die zweite Führungsstruktur die Innenfläche des Aufnahmeraums und/oder die erste Führungsstruktur in einer Montageendstellung, in der der Befestigungsstutzen auf dem Halteabsatz aufliegt, nicht berührt. In der Montageendstellung befindest sich das HV-Terminal in der gewünschten Position und Ausrichtung im Aufnahmeraum des Gehäuses der elektrischen Maschine. In der Montageentstellung können die erste Führungsstruktur und die zweite Führungsstruktur in Montagerichtung vollständig aneinander vorbeibewegt sein. Die Führungsstrukturen können so gestaltet sein, dass sie sich nicht mehr berühren, mithin auch nicht mehr Zusammenwirken, wenn das HV-Terminal in der Montageendstellung im Aufnahmeraum positioniert ist. Gleichzeitig können der Aufnahmeraum und die zweite Führungsstruktur des Terminalgehäuses so gestaltet sein, dass sie sich nichtmehr berühren, wenn das HV-Terminal in der Montageendstellung im Aufnahmeraum positioniert ist. Dadurch kann vorteilhaft bewirkt werden, dass der Befestigungsstutzen des Terminalgehäuses flächig auf dem Halteabsatz des Gehäuses aufliegt.
Eine verkippte Stellung des Befestigungsstutzen relativ zum Halteabsatz kann dadurch vermieden werden. Die Position und Ausrichtung des HV-Terminals im Aufnahmeraum kann somit durch den Kontakt zwischen dem Befestigungsstutzen und dem Halteabsatz vorgegeben sein. Aufgrund der Relevanz des Befestigungsstutzens und des Halteabsatzes für die Positionierung des HV-Terminals im Aufnahmeraum des Gehäuses, kann eine jeweilige Kontaktfläche des Befestigungsstutzens und des Halteabsatzes, die einander in der Montageendstellung kontaktieren, eine hohe Genauigkeit aufweisen, mithin mit geeigneten Toleranzen versehen und/oder nachbearbeitet seien. Bevorzugt sind aber unbearbeitete Kontaktflächen ausreichend, um eine definierte Position und Ausrichtung des HV-Terminals im Aufnahmeraum des Gehäuses zu erzielen und gleichzeitig Kosten für Nachbearbeitung und/oder hohe Maßhaltigkeit bei der Fertigung zu sparen.
Erfindungsgemäß ist es besonders bevorzugt, dass der Befestigungsstutzen eine Durchbrechung für ein Befestigungsmittel aufweist und das Gehäuse zur Aufnahme des Befestigungsmittels am Halteabsatz eine Aufnahmestruktur aufweist, wobei die wenigstens eine Durchbrechung und die Aufnahmestruktur in der Montageendstellung zusammenfallen. Durch das Befestigungsmittel kann der Befestigungsstutzen, und damit das HV-Terminal, fest mit dem Gehäuse verbunden werden. Bei der Durchbrechung kann es sich beispielsweise um eine Bohrung, insbesondere eine Bohrung mit einem Innengewinde, handeln. Analog kann es sich bei der Aufnahmestruktur ebenfalls um eine Bohrung mit einem Innengewinde handeln, so dass der Befestigungsstutzen mit einer Schraube als Befestigungsmittel an dem Gehäuse befestigt werden kann. Alternativ kann das Befestigungsmittel ein Bolzen oder ein Stift sein. Die Durchbrechung und/oder die Aufnahmestruktur muss kein Innengewinde aufweisen. Um die Verbindung des HV-Terminals mit dem Gehäuse möglichst einfach zu gestalten, fallen die Durchbrechung und die Aufnahmestruktur in der Montageendstellung vorzugsweise derart zusammen, dass sie sich entlang einer gemeinsamen Befestigungsachse erstrecken, entlang welcher das Befestigungsmittel in die Durchbrechung und die Aufnahmestruktur eingeführt werden kann.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann der Befestigungsstutzen auch mehrere Durchbrechungen aufweisen, wobei auch der Halteabsatz mehrere Aufnahmestrukturen aufweisen kann. Praktischerweise entspricht die Anzahl der Aufnahmestrukturen im Halteabsatz der Anzahl an Durchbrechungen im Befestigungsstutzen. Entsprechend kann der Befestigungsstutzens durch mehrere gleiche oder unterschiedliche Befestigungsmittel am Halteabsatz fixiert sein.
In der Montageendstellung ist das HV-Terminal vorzugsweise mit wenigstens einem Befestigungsmittel am Gehäuse fixiert, wobei zur Fixierung in jeder Durchbrechung des Befestigungsstutzens und der mit der Befestigungsachse der jeweiligen Durchbrechung zusammenfallenden Aufnahmestruktur ein Befestigungsmittel, insbesondere eine Schraube, vorgesehen ist.
In einer erfindungsgemäßen Ausführung weist das HV-Terminal eine Dichtung und der Aufnahmeraum des Gehäuses eine Dichtfläche auf, wobei die Dichtung in der Montageendstellung den Aufnahmeraum nach außen abdichtend und das HV-Termi- nal fixierend an der Dichtfläche anliegt. Durch die Dichtung kann der Aufnahmeraum des Gehäuses nach außen hin abgedichtet sein, wenn das HV-Terminal in der Montageendstellung im Aufnahmeraum positioniert ist. Dies ist von besonderem Vorteil, da durch die Dichtung ein Eintritt von Flüssigkeit in den Aufnahmeraum vermieden werden kann. So lassen sich Schäden, die durch eintretende Flüssigkeit, insbesondere an den stromführenden Teilen des HV-Terminals oder der elektrischen Maschine, entstehen können, effektiv vermeiden. Die Dichtung kann vorzugsweise eine Gummidichtung, insbesondere ein O-Ring sein. Es können auch mehrere Dichtringe vorgesehen sein, die insbesondere in Montagerichtung, hintereinander angeordnet sind. Allgemein kann als Dichtung allerdings jede gängige Dichtung zum Einsatz kommen, durch deren Verwendung der Aufnahmeraum bei dem HV-Terminal in der Montageendstellung nach außen flüssigkeitsdicht abgedichtet sein kann. Bevorzugt ist die Dichtfläche eine besonders glatte Fläche ohne Rillen oder Kanten, sodass eine Dichtung, insbesondere eine Gummidichtung, nicht beschädigt wird, wenn sie an der Dichtfläche entlang bewegt wird. Die Dichtfläche kann mithin eine nachbearbeitete Fläche hoher Oberflächengüte sein.
Ist das HV-Terminal in der Montageendstellung positioniert, so wird die Dichtung, insbesondere der O-Ring, vorzugsweise zwischen dem HV-Terminal und der Dichtfläche des Gehäuses zusammengepresst, sodass der Aufnahmeraum nach außen hin flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. Durch die Dichtung zwischen dem HV-Terminal und dem Gehäuse der elektrischen Maschine kann ein definierte Reibkontakt vorliegen, durch den eine verbesserte Fixierung des HV-Terminals im Aufnahmeraum möglich ist. In bevorzugten Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine ist das HV-Terminal nur durch das Befestigungsmittel und die Dichtung im Aufnahmeraum des Gehäuses fixiert.
Voreilhafterweise ist das HV-Terminal in der Montageendstellung durch den Kontakt zwischen der Dichtung und der Dichtfläche des Gehäuses im Aufnahmeraum zentriert oder definiert ausgerichtet. Die Position und Ausrichtung des HV-Terminals im Aufnahmeraum wird in der Montageendstellung bevorzugt durch die Dichtung und/oder Dichtfläche sowie den Kontakt zwischen dem Befestigungsstutzen und dem Halteabsatz vorgegeben.
In einer konkreten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine stellt die Dichtfläche eine Öffnung des Aufnahmeraums dar. In der Montageendstellung ist das HV-Terminal durch die Dichtung in der Öffnung zentriert, mithin in beide Raumrichtungen senkrecht zur Montagerichtung fixiert. Zusätzlich ist das HV-Terminal durch das Befestigungsmittel in der Durchbrechung und der Aufnahmestruktur entlang der Montagerichtung, also der dritten Raumrichtung, fixiert. Das HV-Terminal ist somit in allen drei Raumrichtungen im Aufnahmeraum fixiert.
Erfindungsgemäß ist es zudem besonders bevorzugt, dass die erste Führungsstruktur und/oder die zweite Führungsstruktur durch Gießen, insbesondere Spritzgießen, hergestellt sind. Dadurch ist eine besonders wirtschaftliche Herstellung der ersten und/oder zweiten Führungsstruktur möglich. Wie eingangs bereits erwähnt, sind die Gehäuse gängiger elektrischer Maschinen aus Aluminium gegossen, wodurch es besonders bevorzugt ist, wenn auch die erste Führungsstruktur mittels Gießens, insbesondere Spritzgießens, hergestellt ist. HV-Terminals weisen daneben üblicherweise ein Terminalgehäuse auf, welches ebenfalls mittels Gießens, insbesondere Spritzgießens, aus Kunststoff hergestellt ist. Daher ist es analog bevorzugt, dass auch die zweite Führungsstruktur des Terminalgehäuses durch Gießen, insbesondere Spritzgießen, hergestellt ist.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Führungsstruktur und das Gehäuse und/oder die zweite Führungsstruktur und das Terminalgehäuse in einem gemeinsamen Herstellungsschritt gegossen sind. So sind zur Herstellung der ersten und/oder zweiten Führungsstruktur keine weiteren Herstellungsschritte oder -Werkzeuge erforderlich. Die erste und/oder zweite Führungsstruktur kann durch eine angepasste Kavität der Gussform des Gehäuses und/oder des Terminalgehäuses zusammen mit dem restlichen Gehäuse und/oder dem Terminalgehäuse in einem Geißprozess gegossen sein.
Vorzugsweise sind das Terminalgehäuse und die zweite Führungsstruktur durch Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt. Das Gehäuse und die erste Führungsstruktur sind vorzugsweise durch Spritzgießen aus Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt.
In einer alternativen Ausführung können die erste Führungsstruktur und/oder die zweite Führungsstruktur als separate Anbauteile durch Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben oder Klebungen, am Gehäuse und/oder Terminalgehäuse fixiert sein. Ist eine Führungsstruktur mit dem Gehäuse oder dem Terminalgehäuse nicht oder nur schwer in einem gemeinsamen Herstellungsschritt herstellbar, so kann sie als zusätzliches Bauteil durch ein oder mehrere Verbindungsmittel an dem Gehäuse oder dem Terminalgehäuse fixiert sein. Die Fixierung der Führungsstruktur muss dann entsprechend stabil gestaltet sein, um ein Bewegen der Führungsstruktur relativ zu dem Gehäuse oder dem Terminalgehäuse, an dem die Führungsstruktur fixiert ist, zu verhindern. Eine erfindungsgemäße elektrische Maschine mit allen zuvor beschriebenen Merkmalen und Vorteilen kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug verwendet werden. Hierbei kann die elektrische Maschine vorzugsweise dem Antrieb des Kraftfahrzeugs dienen. Die zuvor genannten Vorteile ergeben sich dann auch für das Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem HV-Terminal, in einer ersten Montagestellung;
Figur 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aus Figur 1 dem HV-Terminal in einer ausgeschwenkten, zweiten Montagestellung;
Figur 3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aus Figur 1 dem HV-Terminal in einer maximal ausgeschwenkten, dritten Montagestellung;
Figur 4 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aus Figur 1 mit dem HV-Terminal in einer zurückgeschwenkten, vierten Montagestellung;
Figur 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aus Figur 1 mit dem HV-Terminal in einer Montageendstellung; und
Figur 6 eine schematische Detailansicht der ersten und zweiten Führungsstruktur der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine aus Figur 5 in der Montageendstellung. Anhand der nachfolgenden Figuren 1 bis 5 wird schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine mit einem Gehäuse, welches einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines HV-Terminals aufweist, beschrieben. Die Figuren 1 bis 5 zeigen einen Einbau des HV-Terminals in das Gehäuse der elektrischen Maschine und zeigen jeweils schematisch die Position und Ausrichtung des HV-Termi- nals zu verschiedenen Zeitpunkten des Montageprozesses.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine 1 . Die elektrischen Maschine 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Aufnahmeraum 3 sowie ein HV-Terminal 4 mit einem Terminalgehäuse 5, welches zur Befestigung im Gehäuse 2 axial entlang einer Montagerichtung 6 in den Aufnahmeraum 3 eingeführt werden kann. Das HV-Terminal 4 dient der Bestromung der elektrischen Maschine 1 und weist dafür Anschlüsse 7 auf.
Zur Montage wird das HV-Terminal 4 axial entlang der Montagerichtung 6 (in der Figur von links nach rechts) in den Aufnahmeraum 3 eingeführt. Das Gehäuse 2 weist außerdem an einer Innenfläche 8 eine erste Führungsstruktur 9 auf. Zusätzlich weist das Terminalgehäuse 5 an einer Außenfläche 10 eine zweite Führungsstruktur 11 auf. Im dargestellten Zeitpunkt der Montage ist das HV-Terminal 4 soweit entlang der Montagerichtung 6 in den Innenraum 3 eingeführt, dass die erste Führungsstruktur 9 des Gehäuses 2 und die zweite Führungsstruktur 11 des Terminalgehäuses 5 einander berühren. Beide Führungsstrukturen 9, 11 sind so ausgebildet, dass sie einander bei axialem Bewegen des HV-Terminals 4 in den Aufnahmeraum 3 entlang der Montagerichtung 6 berühren, sobald das HV-Terminal 4 eine bestimmte Position entlang der Montagerichtung 6 erreicht hat. Das Gehäuse 2, und damit die erste Führungsstruktur 9 sind dabei positionsfest. Nur das HV-Terminal 4 ist entlang der Montagerichtung 6 bewegbar.
Zur Fixierung am Gehäuse 2 weist das HV-Terminal 4 am Terminalgehäuse 5 einen Befestigungsstutzen 12 auf, in dem eine Durchbrechung 13 für ein Befestigungsmittel vorgesehen ist. Daneben weist das Gehäuse 2 einen Halteabsatz 14 mit einer Aufnahmestruktur 15 auf, von der das durch die Durchbrechung 13 geführte Befestigungsmittel aufgenommen werden kann. Zusätzlich ist an dem HV-Terminal 4 eine Dichtung 16 vorgesehen, die einer Montageendstellung (siehe Figur 5) mit einer Dichtfläche 17 des Gehäuses 2 zusammenwirkend den Aufnahmeraum 3 nach außen hin flüssigkeitsdicht abdichtet. Im dargestellten Beispiel ist die Dichtung 16 ein O-Ring. Es sind allerdings alle gängigen Dichtungsmittel denkbar. Beispielsweise könnte am Gehäuse 2 alternativ eine Dichtlippe vorgesehen sein. Es ist auch ein Einsatz mehrerer Dichtungen 16 denkbar.
Das Terminalgehäuse 5 ist mittels Spritzgießen aus Kunststoff hergestellt. Je nach Anwendungsfall sind hier alle gängigen Kunststoffe denkbar. Beispielsweise kann das Terminalgehäuse 5 aus ABS, PC oder PS hergestellt sein. Die zweite Führungsstruktur 11 ist im dargestellten Beispiel fester Bestandteil des Terminalgehäuses 5 und ist mit diesem in einem gemeinsamen Gießprozess hergestellt. Auch das Gehäuse 2 der elektrischen Maschine 1 ist ein Gussteil. Das Gehäuse 2 ist aus einer Aluminiumlegierung hergestellt, wobei auch hier die erste Führungsstruktur 9 fester Bestandteil des Gehäuses 2 ist und mit diesem in einem gemeinsamen Gießprozess hergestellt ist.
Zur Ausbildung der Führungsstrukturen 9, 11 waren mithin keine zusätzlichen Herstellungsschritte und -Werkzeuge erforderlich, was sich positiv auf die Herstellungskosten und insgesamt die Wirtschaftlichkeit auswirkt.
In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante können die Führungsstrukturen 9, 11 als separate Anbauteile vorgesehen sein, welche mittels Verbindungsmittel, beispielsweise Schrauben oder Klebstoff, am Gehäuse 2 oder am Terminalgehäuse 5 fixiert sind.
Nachfolgend wird im Detail auf die Montage des HV-Terminals 4 sowie das Zusammenwirken der ersten Führungsstruktur 9 und der zweiten Führungsstruktur 11 eingegangen. Hierzu ist in den Figuren 1 bis 5 eine Montageachse 18 dargestellt, die den Verlauf der Montagerichtung 6, also der geführten Bewegung des HV-Terminals 4, beschreibt. Weiter ist eine Längsachse 19 gezeigt, die die resultierende Ausrichtung des HV-Terminals 4 beschreibt. Die Montageachse 18 sowie die Längsachse 19 treffen sich in einem gemeinsamen Bezugspunkt 20. Anhand der Achsen 18, 19 sowie des gemeinsamen Bezugspunkts 20 kann die Ausrichtung des HV-Terminals 4 relativ zum Gehäuse 2 besser visualisiert werden. Die erste Führungsstruktur 9 und die zweite Führungsstruktur 11 sind so ausgebildet, dass sie einander bei rein axialem Bewegen des HV-Terminals 4 entlang der Montagerichtung 6 beziehungsweise -achse 18 berühren, sobald das HV-Terminal 4 eine bestimmte Position entlang der Montagerichtung 6 erreicht hat. Hierzu weist die erste Führungsstruktur 9 eine Höhe HG auf, um welche diese von der Innenfläche 8 des Gehäuses 2 hervorragt (siehe die Detailansicht der Figur 6). Weiter weist auch die zweite Führungsstruktur 11 des Terminalgehäuses 5 eine Höhe HT auf, um welche diese von der Außenfläche 10 des Terminalgehäuses 5 hervorragt. Die Summe der Höhen HT, HG beider Führungsstrukturen ist größer als der Abstand G zwischen der Außenfläche 10 des Terminalgehäuses 5 und der Innenfläche 8 des Gehäuses 2 (siehe die Detailansicht der Figur 6).
Figur 1 zeigt den Montagezeitpunkt zu dem sich die erste Führungsstruktur 9 des Gehäuses 2 und die zweite Führungsstruktur 11 des Terminalgehäuses 5 erstmals berühren. Die erste Führungsstruktur 9 und die zweite Führungsstruktur 11 berühren einander in einem ersten Bewegungsbereich B (siehe Figur 6). Im ersten Bewegungsbereich B weisen die beiden Führungsstrukturen 9, 11 erste Schrägen mit Rundungen auf, um durch ein weiteres Bewegen des HV-Terminals 4 entlang der Montagerichtung 6 ein Ausschwenken des HV-Terminals 4 relativ zur Montagerichtung 6 zu bewirken.
In der Figur 2 ist das HV-Terminal 4 entlang der Montagerichtung 6 weiter nach rechts, also in das Innere des Aufnahmeraums 3 hineinbewegt. Durch die Geometrie der Führungsstrukturen 9, 11 sowie den gegenseiteigen Kontakt, also das Zusammenwirken, der Führungsstrukturen 9, 11 ist das HV-Terminal 4 relativ zur Montagerichtung 6 und Montageachse 18 ausgeschwenkt. Dies wird dadurch deutlich, dass die Längsachse 19 des HV-Terminals 4 die Montageachse 18 im Bezugspunkt 20 schneidet und um den Winkel w1 zur Montageachse 18 verschwenkt ist. In der Figur 2 berühren sich die ersten Führungsstruktur 9 und die zweite Führungsstruktur 11 weiterhin im ersten Bewegungsbereich B (siehe die Detailansicht der Figur 6).
In der Figur 3 ist das HV-Terminal 4 soweit in den Aufnahmeraum 3 eingeschoben, dass die erste Führungsstruktur 9 und die zweite Führungsstruktur 11 einander in den Punkten berühren, die am weitesten von der jeweiligen Außenfläche 10 der Terminalgehäuses 5 oder Innenfläche 8 des Gehäuses 2 hervorstehen. Die ersten Führungsstruktur 9 und die zweite Führungsstruktur 11 berühren sich im Bereich zwischen dem ersten Bewegungsbereich B und dem zweiten Bewegungsbereich (siehe die Detailansicht der Figur 6). In dieser Position entlang der Montageachse 18 ist das HV-Terminal 4 maximal zur Montagerichtung 6 verschwenkt. Deutlich wird dies durch den Winkel w2 zwischen der Montageachse 18 und der verschwenkten Längsachse 19, der größer ist, als der Winkel w1 in Figur 2. Bezüglich des gesamten Montageprozesses ist das HV-Terminal 4 in der dargestellten Position bezüglich der Montagerichtung 6 maximalen verschwenkt. Der Befestigungsstutzen 12 ist um einen Maximalwert von der Innenfläche 8 des Gehäuses 2 distanziert. So kann bei weiterem Einführen des HV-Terminals 4 eine Kollision zwischen des Befestigungsstutzens 12 mit dem Halteabsatz 14 vermieden werden, da der Befestigungsstutzens 12 weiter von der Innenfläche 8 entfernt ist, als der der Halteabsatz 14 von selbiger absteht.
Wird das HV-Terminal 4 weiter in den Aufnahmeraum 3 bewegt, so berühren sich die erste Führungsstruktur 9 und die zweite Führungsstruktur 11 im zweiten Bewegungsbereich C (siehe die Detailansicht der Figur 6), in welchem die Führungsstrukturen 9, 11 ebenfalls Schrägen und Rundungen aufweisen. Diese Montagestellung ist in Figur 4 gezeigt.
Im zweiten Bewegungsbereich C weist die zweite Führungsstruktur 11 des Ausführungsbeispiels eine Schräge auf, während die erste Führungsstruktur 9 mit Rundungen versehen ist. Die Höhe, um die die Führungsstrukturen 9, 11 von der jeweiligen Innenfläche 8 oder Außenfläche 10 hervorragen, nimmt im zweiten Bewegungsbereich C ab, weswegen das HV-Terminal zur Montagerichtung 6 hin zurückgeschwenkt ist. Ersichtlich ist der Winkel w3, um den die Längsachse 19 des HV-Terminals 4 nun zur Montageachse 18 und zur Montagerichtung 6 verschwenkt ist, in der Figur 4 kleiner, als der Winkel w2 in der Figur 3. Der Befestigungsstutzen 12 ragt in Montagerichtung 6 leicht über den Halteabsatz 14, ohne diesen zu berühren.
In der Figur 5, die das HV-Terminal 4 in der Montageendstellung im Aufnahmeraum 3 des Gehäuses 2 zeigt, ist das HV-Terminal 4 soweit entlang der Montagerichtung 6 nach rechts verschoben, dass die Durchbrechung 13 des Befestigungsstutzen 12 mit der Aufnahmestruktur 15 des Halteabsatzes 14 zusammenfällt. Die Durchbrechung 13 und die Aufnahmestruktur 15 haben mithin eine gemeinsame Montageachse 21 , entlang welcher ein Befestigungsmittel 22, vorliegend eine Schraube 23 mit einer Unterlegscheibe 24, zur Fixierung des HV-Terminals 4 am Gehäuse 2 eingeführt ist. Der Befestigungsstutzens 12 liegt mit einer Kontaktfläche 26 an einer Kontaktfläche 25 des Gehäuses an. Die Kontaktflächen 25, 26 sind vorliegend nicht nachbearbeitet. Sie können aber nachbearbeitet sein, um eine höhere Oberflächenqualität aufzuweisen.
Das HV-Terminal 4 ist durch die Dichtung 16 an der Dichtfläche 17 des Gehäuses 2 positioniert. Durch die Dichtung 16 und die Schraube 23 ist das HV-Terminal 4 auch ohne ein Nachbearbeiten der Kontaktflächen 25, 26 ausreichend genau im Aufnahmeraum 3 positioniert. Die Dichtfläche 17 hingegen ist nachbearbeitet, um eine ausreichend gute Oberflächenqualität bereitzustellen, so dass die Dichtung 16 durch einen Kontakt zur Dichtfläche 17 nicht beschädigt wird. Wie in Figur 5 zu sehen, ist die Dichtung 16, vorliegend ein O-Ring, der zwischen dem HV-Terminal 4 und der Dichtfläche 17 zusammengedrückt ist, wodurch einerseits der Aufnahmeraum 3 nach außen hin flüssigkeitsdicht abgedichtet ist und andererseits ein Reibschluss vorliegt, der das HV- Terminal 4 im Gehäuse 2 fixiert.
In der in Figur 5 gezeigten Montageendstellung berührt die zweite Führungsstruktur 11 weder die Innenfläche 8 des Aufnahmeraums 3, noch die erste Führungsstruktur 9. Dies geht ebenfalls aus der Detailansicht der Figur 6 hervor. Das HV-Terminal 4 ist also durch die Dichtung 16 an der Dichtfläche 17 des Gehäuses 2 fixiert, wobei ein Verkippen des HV-Terminals 4 durch das Aufliegen des Befestigungsstutzens 12 auf dem Halteabsatz 14 verhindert ist. Durch die Schraube 23, die als Befestigungsmittel 22 den Befestigungsstutzen 12 am Halteabsatz 14 fixiert, ist zusätzlich die Bewegung des HV-Terminals 4 entlang der Montagerichtung 6 blockiert. Das HV-Terminal 4 ist mithin nur durch die Dichtung 16 und die Schraube 23 im Aufnahmeraum 3 des Gehäuses 2 fixiert.
In anderen Ausführungsformen können am HV-Terminal 4 auch mehrere hintereinander geschaltete Dichtungen 16 vorgesehen sein, die in der Montageendstellung (Figur 5) an der Dichtfläche 17 des Gehäuses anliegen. Weiter können alternativ auch mehrere Befestigungsmittel 22, beispielsweise auch in Form von Bolzen oder Stiften, vorgesehen sein, um den Befestigungsstutzen 12 am Halteabsatz 14 des Gehäuses 2 zu fixieren. In diesem Fall sollte die Größe und/oder Anzahl der Durchbrechungen 13 vorzugsweise der Größe und/oder Anzahl der Aufnahmestrukturen 15 sowie der Größe und/oder Anzahl der Befestigungsmittel 22 entsprechen.
Bezuqszeichenliste
Elektrische Maschine Gehäuse
Aufnahmeraum HV-Terminal Terminalgehäuse Montagerichtung Anschluss Innenfläche erste Führungsstruktur
10 Außenfläche
11 zweite Führungsstruktur
12 Befestigungsstutzen
13 Durchbrechung
14 Halteabsatz
15 Aufnahmestruktur
16 Dichtung
17 Dichtfläche
18 Montageachse
19 Längsachse
20 Bezugspunkt
21 Montageachse
22 Befestigungsmittel
23 Schraube
24 Unterlegscheibe
25 Kontaktfläche
26 Kontaktfläche
B Erster Bewegungsbereich
C Zweiter Bewegungsbereich
HG Höhe
HT Höhe w1 Winkel w2 Winkel w3 Winkel

Claims

Patentansprüche
1 . Elektrische Maschine (1 ), umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Aufnahmeraum (3) und ein entlang einer Montagerichtung (6) im Aufnahmeraum (3) montierbares HV-Terminal (4) mit einem Terminalgehäuse (5), wobei das Gehäuse
(2) an einer Innenfläche (8) des Aufnahmeraums (3) eine erste Führungsstruktur (9) aufweist und das Terminalgehäuse (5) an einer Außenfläche (10) eine zweite Führungsstruktur (11 ) aufweist, wobei die erste und zweite Führungsstruktur (9, 11 ) bei einer Bewegung relativ zueinander in Montagerichtung (6) derart Zusammenwirken, dass das HV-Terminal (4) in einem ersten Bewegungsbereich (B) relativ zur Montagerichtung (6) ausgeschwenkt wird und in einem zweiten Bewegungsbereich (C) relativ zur Montagerichtung (6) derart zurückgeschwenkt wird, dass ein Befestigungsstutzen (12) des Terminalgehäuse (5) auf einen Halteabsatz (14) des Gehäuses (2) aufgelegt wird.
2. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsstruktur (9) und die zweite Führungsstruktur (11 ) zum Ausschwenken des HV-Terminals (4) im ersten Bewegungsbereich (B) jeweils wenigstens eine zusammenwirkende erste Schräge oder Rundung aufweisen.
3. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsstruktur (9) und die zweite Führungsstruktur (11 ) zum Zurückschwenken des HV-Terminals (4) im zweiten Bewegungsbereich (C) jeweils wenigstens eine zusammenwirkende zweite Schräge oder Rundung aufweisen.
4. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Führungsstruktur (11 ) die Innenfläche (8) des Aufnahmeraums
(3) und/oder die erste Führungsstruktur (9) in einer Montageendstellung, in der der Befestigungsstutzen (12) auf dem Halteabsatz (14) aufliegt, nicht berührt.
5. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Befestigungsstutzen (12) eine Durchbrechung (13) für ein Befestigungsmittel (22, 23) aufweist und das Gehäuse (2) zur Aufnahme des Befestigungsmittels (22, 23) am Halteabsatz (14) eine Aufnahmestruktur (15) aufweist, wobei die wenigstens eine Durchbrechung (13) und die Aufnahmestruktur (15) in der Montageendstellung zusammenfallen.
6. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das HV-Terminal (4) eine Dichtung (16) und der Aufnahmeraum (3) des Gehäuses (2) eine Dichtfläche (17) aufweist, wobei die Dichtung (16) in der Montageendstellung den Aufnahmeraum (3) nach außen abdichtend und das HV-Terminal (4) fixierend an der Dichtfläche (17) anliegt.
7. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsstruktur (9) und/oder die zweite Führungsstruktur (11 ) durch Gießen, insbesondere Spritzgießen, hergestellt sind.
8. Elektrische Maschine (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsstruktur (9) und das Gehäuse (2) und/oder die zweite Führungsstruktur (11 ) und das Terminalgehäuse (5) in einem gemeinsamen Herstellungsschritt gegossen sind.
9. Elektrische Maschine (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Führungsstruktur (9) und/oder die zweite Führungsstruktur (11 ) als Anbauteile durch Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben oder Klebungen, am Gehäuse (2) und/oder Terminalgehäuse (5) fixiert sind.
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