WO2022179658A1 - Verschaltungsring, stator und elektrische maschine - Google Patents

Verschaltungsring, stator und elektrische maschine Download PDF

Info

Publication number
WO2022179658A1
WO2022179658A1 PCT/DE2022/100097 DE2022100097W WO2022179658A1 WO 2022179658 A1 WO2022179658 A1 WO 2022179658A1 DE 2022100097 W DE2022100097 W DE 2022100097W WO 2022179658 A1 WO2022179658 A1 WO 2022179658A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
receptacle
receiving space
interconnection ring
ring
Prior art date
Application number
PCT/DE2022/100097
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ruppert
Attila Hajba
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & 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 & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority to US18/277,812 priority Critical patent/US20240128826A1/en
Priority to CN202280015040.6A priority patent/CN116848760A/zh
Publication of WO2022179658A1 publication Critical patent/WO2022179658A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/50—Fastening of winding heads, equalising connectors, or connections thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the present invention relates to an interconnection ring for the stator of an electrical machine, comprising a housing with a plurality of groove-like recesses and a plurality of busbars, which are particularly annular or segment-shaped and are arranged in the groove-like recesses.
  • the busbars are designed to establish an electrical contact between the winding wire ends of the stator windings and the contact connections of power electronics for controlling the electric machine, and in at least one of the busbars the contact to the contact connections of the power electronics is realized via a busbar connection area with a screw connection.
  • the invention relates to a stator for an electrical machine with a circuit ring according to the invention and an electrical machine with a stator constructed in this way.
  • the invention relates to a stator for an electrical machine, having an interconnection ring according to the invention, and an electrical machine as such, comprising such a stator.
  • PSM Permanent magnet synchronous machines
  • Such an electrical machine includes a stator to be energized and a permanently excited rotor.
  • the stator is usually made up of a stator body with wire windings, a stator carrier, an interconnection ring and a terminal for connection to power electronics (LE).
  • LE power electronics
  • E-machines with concentrated winding have a different number of so-called stator teeth. Frequently, three consecutive teeth form a pair of poles. For e-machines with concentrated winding and star connection, the individual pole pairs, i.e. three teeth, for example, must be coupled or connected to one another. be electrically connected. The implementation and accessibility of this star point is often limited by the space available.
  • the variance and integration of a large number of different subsystems means that more and more components have to be integrated into a small installation space.
  • the electric machine often has a three-phase structure.
  • the interface to the power electronics is implemented via the high-voltage contact, also known as the HV terminal.
  • the power electronics are connected to the e-machine via three rigid busbars, with the mechanical and electrical connection usually being made using a screw connection or something similar.
  • a stator component is designed as an interconnection ring which, for example, carries one or more metal interconnection conductor rings.
  • US 2019/0372422 A1 discloses a contacting device for electrically connecting the winding wire ends of the stator windings to contact connections of power electronics, in which the corresponding conductor ends to be connected are electrically connected to one another by means of a press connection.
  • the object of the invention is to provide an interconnection ring for the stator of an electrical machine which is further improved with regard to the mechanical-electrical connection of the stator winding wire ends to the connections of electrical power electronics.
  • the mechanical connection of the electrical contacting should be improved, even if there may be larger tolerance fluctuations in the mechanical connection components. solution
  • An interconnection ring according to the invention for the stator of an electrical machine includes
  • the busbars being designed to establish an electrical contact between the winding wire ends of the stator windings and the contact terminals of power electronics for controlling the electrical machine, and with at least one of the busbars, the contact to the contact terminals of the power electronics is realized via a busbar connection area with a screw connection.
  • the screw connection has a screw nut that can be arranged loosely in a receiving space of a receptacle below a through-opening of the busbar connection area.
  • Electrical machines are used to convert electrical energy into mechanical energy and/or vice versa, and generally include a stationary part referred to as a stator, stand or armature and a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • a stationary part referred to as a stator, stand or armature
  • a part referred to as a rotor or runner and arranged movably relative to the stationary part.
  • radial flux machines is characterized in that the magnetic field lines extend in the radial direction in the air gap formed between rotor and stator, while in the case of an axial flux machine the magnetic field lines extend in the axial direction in the air gap formed between rotor and stator.
  • a rotor is the spinning (rotating) part of an electrical machine.
  • a rotor is used when there is also a stator.
  • the stator of a radial flux machine is usually constructed cylindrically and generally consists of electrical laminations that are electrically insulated from one another and built up in layers and packaged to form laminations. This structure keeps the eddy currents in the stator caused by the stator field low. Distributed over the circumference, grooves or peripherally closed recesses are embedded in the electrical lamination parallel to the rotor shaft and accommodate the stator winding or parts of the stator winding. Depending on the design, towards the surface, the slots can be closed with locking elements, such as locking wedges or covers or the like, in order to prevent the stator winding from coming loose.
  • a stator winding is an electrically conductive conductor whose length is significantly greater than its diameter.
  • the stator winding can have any desired cross-sectional shape. Rectangular cross-sectional shapes are preferred, since they can be used to achieve high packing densities and consequently high power densities.
  • a stator winding made of copper is very particularly preferred.
  • a stator winding preferably has insulation.
  • mica paper which for mechanical reasons can be reinforced by a glass fabric carrier, can be wound in ribbon form around one or more stator windings, which are impregnated with a hardening resin. In principle, it is also possible to use a hardenable lacquer layer without mica paper to insulate a stator winding.
  • connection rings In an electrical machine with a concentrated winding, the individual windings distributed around the circumference can be connected, for example, via a connection ring or a plurality of connection rings.
  • Busbars made of copper can usually be arranged on or in a common or separate support ring made of plastic. Occasionally, this type of interconnection rings were also referred to as switching rings or contact bridges.
  • Such interconnection rings are generally placed axially onto the winding stack.
  • the receptacle is formed from insulating material, in particular from a plastic or plastic composite material, which enables particularly simple and cost-effective production.
  • the receiving space of the receptacle is cup-shaped and has a closed bottom, such that a screw element screwed into the screw nut is electrically insulated on the bottom side in the receiving space of the receptacle.
  • the receptacle in its receptacle space circumferentially has the geometric contour of the nut, so that the nut inserted into the receiving space is secured against twisting within the receiving space.
  • the receptacle is advantageously designed as a separate component which can be fastened to the conductor rail with a force fit and/or with a form fit. This provides a solution that is easy to install and designed to be easily replaced in the event of damage.
  • the invention can also be further developed in such a way that the receptacle has a fastening arm with latching means, via which the receptacle can be captively and in particular releasably fastened to the busbar.
  • a structurally simple solution has thus been found and a positionally secure attachment of the receptacle is ensured.
  • the receptacle can also be designed as a separate component which can be fastened to the housing of the interconnection ring in a non-positive and/or positive manner.
  • the receptacle particularly preferably has at least two, preferably exactly three, adjacently arranged receptacle spaces for receiving one screw nut each, with each receptacle space being assigned to a busbar of a different phase (u, v, w).
  • the object on which the invention is based is achieved by a stator with a connection ring according to the invention, as described above, and by an electrical machine with such a stator with a connection ring constructed according to the invention.
  • FIG. 1 shows an interconnection ring according to the prior art in a perspective view in two different views
  • FIG. 2 shows a connecting ring according to a first embodiment of the invention in a perspective view, above, and in an enlarged detail view in a sectional view (below),
  • FIG. 3 shows the recording according to FIG. 2 in three different views
  • FIG. 4 shows a connecting ring according to a second embodiment of the invention in a perspective view (top) and in an enlarged detail view in a partial sectional view (bottom) and
  • FIG. 5 shows the recording according to FIG. 4, with a total of three individual recording spaces, in a perspective view.
  • FIG. 1 shows an interconnection ring 1 according to the prior art in a perspective view in two different views.
  • an interconnection ring 1 is shown in a partial detail, with the Interconnection ring 1 shows busbars 12 for three phases (u, v, w) and a star point.
  • busbar connection area 100 shown of each busbar 12 a screw nut 120a in the form of a threaded socket is firmly connected to the busbar from below (for example welded or pressed or the like).
  • this connection is shown again in an enlarged view in a sectional view.
  • FIG. 2 shows a detail of an interconnection ring 1 according to a first embodiment of the invention in a perspective view, above, and in an enlarged detail view in a sectional view, below.
  • the interconnection ring shown here comprises a housing 10 with a plurality of groove-like recesses 11 and a plurality of circular ring-shaped or circular segment-shaped conductor rails 12 which are arranged in the groove-like recesses 11 .
  • the busbars 12 are designed to establish electrical contact between the winding wire ends of the stator windings and the contact connections of power electronics for controlling the electrical machine.
  • the contact to the contact connections of the power electronics (not shown) is implemented via a busbar connection area 100 with a screw connection 120 .
  • the screw connection 120 has a screw nut 120a which is arranged loosely in a receiving space 110 of a receptacle 121 below a through-opening 122 of the busbar connection area 100 .
  • the receptacle 121 is formed from insulating material, in particular from a plastic or plastic composite material.
  • the figure also clearly shows that the receiving space 110 of the receptacle 121 is pot-like in design, with the bottom having a circular opening for guiding a cylindrical extension of a screw nut 120a.
  • the receptacle 121 has a first receptacle part, with which the receptacle 121 rests on top of the busbar connection area 100, a second receptacle area, with which the receptacle 121 rests on the busbar connection area 100 from below, and a middle one as a fastening arm 121a trained area.
  • FIG. 3 shows the receptacle 121 according to FIG. 2 in three different views.
  • the receptacle 121 is in one shown in different perspective views, while an enlarged sectional view in the region of the receiving space 110 is shown in the lower illustration. It is easy to see that the receptacle 121 forms the receiving space 110 at one end for receiving the nut 120a in a non-rotatable manner and has latching means 121b formed on its underside at the other end for connection to the busbar connection area 100 .
  • the receptacle 121 In its receiving space 110 , the receptacle 121 traces the geometrical contour of the screw nut 120 a around its circumference, so that the screw nut 120 a inserted into the receiving space 110 is secured against twisting within the receiving space 110 .
  • the receptacle 121 is designed as a separate component which can be fastened to the busbar 12 in a non-positive or positive manner via the snap-in connection and other geometry sections.
  • the receptacle 121 has a fastening arm 121a with latching means 121b, via which the receptacle 121 can be fastened to the busbar 12 in a non-detachable and in particular detachable manner.
  • the receptacle 121 is designed as a separate component which can be fastened to the housing 10 of the interconnection ring 1 in a non-positive and/or positive manner.
  • FIG. 4 shows an interconnection ring 1 according to a second embodiment of the invention in a perspective view (above) and in an enlarged detail view in a partial sectional view (below).
  • FIG. 5 shows the receptacle 121 according to FIG. 4, with a total of three individual receptacle spaces 110, in a perspective view.
  • the receptacle 121 has a total of three adjacently arranged receptacle spaces 110 for receiving a screw nut 120a each, with each receptacle space 110 being assigned to a busbar 12 of a different phase u, v, w.
  • the figure also clearly shows that the receiving space 110 of the receptacle 121 is cup-shaped and has a closed bottom, such that a screw element 120b screwed into the screw nut 120a is electrically insulated on the bottom side in the receiving space 110 of the receptacle 121 .
  • the screw nut 120a is not rigidly pressed into the busbar 12 or welded thereto, but rather in a receiving space 110 of a separate plastic part Recording 121 freely movable.
  • This plastic part can be connected to the busbar 12 in a form-fitting or non-positive manner or in a non-positive manner or can be connected to a part of the housing 10 of the interconnection ring 1 . Since the screw nut 120a can always move within the receiving space 110 in all directions (X, Y, and Z), it is possible to compensate for various shape errors, assembly tolerances, etc.
  • the shape of the head of the screw nut 120a is designed in such a way that it can be supported on the plastic body by its polygonal shape in particular. This serves to support the torque during the tightening process. This is shown as an example in the middle illustration in FIG.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verschaltungsring (1) für den Stator (2) einer elektrischen Maschine, umfassend - ein Gehäuse (10) mit einer Mehrzahl nutartiger Ausnehmungen (11), sowie - eine Mehrzahl von insbesondere kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig ausgebildeten Stromschienen (12), die in den nutartigen Ausnehmungen (11 ) angeordnet sind, wobei die Stromschienen (12) ausgebildet sind einen elektrischen Kontakt zwischen den Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen und den Kontaktanschlüssen einer Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine herzustellen, wobei bei zumindest einer der Stromschienen (12) der Kontakt zu den Kontaktanschlüssen der Leistungselektronik über einen Stromschienenanschlussbereich (100) mit einer Schraubverbindung (120) realisiert ist. Erfindungsgemäß weist die Schraubverbindung (120) eine Schraubmutter (120a) auf, die lose in einem Aufnahmeraum (110) einer Aufnahme (121) unterhalb einer Durchgangsöffnung (122) des Stromschienenanschlussbereichs (100) anordenbar ist.

Description

Verschaltunqsrinq, Stator und elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verschaltungsring für den Stator einer elektrischen Maschine, umfassend ein Gehäuse mit einer Mehrzahl nutartiger Aus nehmungen, sowie eine Mehrzahl von insbesondere kreisringförmig oder kreisring segmentförmig ausgebildeten Stromschienen, die in den nutartigen Ausnehmungen angeordnet sind. Dabei sind die Stromschienen ausgebildet einen elektrischen Kon takt zwischen den Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen und den Kontaktan schlüssen einer Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine herzustellen und ist bei zumindest einer der Stromschienen der Kontakt zu den Kontaktanschlüssen der Leistungselektronik über einen Stromschienenanschluss bereich mit einer Schraubverbindung realisiert. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine mit einem erfindungsgemäßen Verschal tungsring sowie eine elektrische Maschine mit einem derartig aufgebauten Stator. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Stator für eine elektrische Maschine, aufweisend einen erfindungsgemäßen Verschaltungsring, sowie eine elektrische Maschine als solche, umfassend einen derartigen Stator.
Stand der Technik
In vielen industriellen Anwendungen und zunehmend auch in der Automobilindustrie werden insbesondere permanenterregte Synchronmaschinen (PSM) eingesetzt.
Eine solche elektrische Maschine umfasst einen zu bestromenden Stator und einen permanenterregten Rotor. Der Stator ist zumeist gebildet durch einen Statorkörper mit Drahtwicklungen, einen Statorträger, einen Verschaltungsring und ein Terminal zur Anbindung an eine Leistungselektronik (LE).
E-Maschinen mit konzentrierter Wicklung besitzen eine unterschiedliche Anzahl an sogenannten Statorzähnen. Häufig bilden dabei drei aufeinanderfolgende Zähne ein Polpaar. Für E-Maschinen mit konzentrierter Wicklung und Sternverschaltung müs sen die einzelnen Polpaare, also bspw. drei Zähne miteinander gekoppelt bzw. elektrisch verbunden werden. Die Realisierung und Zugänglichkeit dieses Stern punktes wird oft durch den zur Verfügung stehenden Bauraum begrenzt.
Die Varianz und Integration einer Vielzahl von verschiedenen Subsystemen führt dazu, dass immer mehr Komponenten in einen kleinen Bauraum integriert werden müssen. Die E-Maschine ist häufig dreiphasig aufgebaut. Die Schnittstelle zur Leis tungselektronik wird über die Hochvoltkontaktierung, auch HV-Terminal genannt, re alisiert. In der Regel wird die Leistungselektronik über drei starre Stromschienen mit der E-Maschine angebunden, wobei die mechanische und elektrische Verbindung zumeist über eine Schraubverbindung oder Ähnliches erfolgt.
Aus der DE 10 2018 119 831 A1 ist bereits eine elektrische Maschine umfassend einen Stator mit an Statorzähnen angeordneten konzentrierten Wicklungen sowie umfassend wenigstens einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur ei ner Wicklung bekannt. Dabei ist ein Statorbauteil als Verschaltungsring ausgebildet, der beispielsweise einen oder mehrere metallene Verschaltungsleiterringe trägt.
Ferner ist aus der US 2019/0372422 A1 eine Kontaktierungseinrichtung zur elektri schen Anbindung der Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen an Kontaktan schlüsse einer Leistungselektronik bekannt bei der die korrespondierenden zu ver bindenden Leiterenden mittels einer Pressverbindung miteinander elektrisch ver bunden werden.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Verschaltungsring für den Stator ei ner elektrischen Maschine bereitzustellen, der im Hinblick auf die mechanisch-elekt rische Anbindung der Statorwicklungsdrahtenden an die Anschlüsse einer elektri schen Leistungselektronik weiter verbessert ist. Insbesondere soll die mechanische Verbindung der elektrischen Kontaktierung verbessert werden, auch wenn ggf. grö ßere Toleranzschwankungen bei den mechanischen Verbindungskomponenten vor liegen. Lösung
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Verschaltungsring für den Stator einer elektrischen Maschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ei nen Stator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und eine elektrische Ma schine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
Ein erfindungsgemäßer Verschaltungsring für den Stator einer elektrischen Ma schine, umfasst
- ein Gehäuse mit einer Mehrzahl nutartiger Ausnehmungen, sowie
- eine Mehrzahl von insbesondere kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig aus gebildeten Stromschienen, die in den nutartigen Ausnehmungen angeordnet sind, wobei die Stromschienen ausgebildet sind einen elektrischen Kontakt zwischen den Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen und den Kontaktanschlüssen einer Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine herzustellen, und wobei bei zumindest einer der Stromschienen der Kontakt zu den Kontaktanschlüs sen der Leistungselektronik über einen Stromschienenanschlussbereich mit einer Schraubverbindung realisiert ist. Gemäß der Erfindung weist die Schraubverbin dung eine Schraubmutter auf, die lose in einem Aufnahmeraum einer Aufnahme un terhalb einer Durchgangsöffnung des Stromschienenanschlussbereichs anordenbar ist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass der mechanisch-elektrischen Verbin dungsstelle eine gewisse Elastizität verliehen wird, so dass die Toleranzkette der Hochvoltschnittstelle besser handhabbar ist und eine Verbindung zwischen Leis tungselektronik und den Stromschienen des Verschaltungsrings montagefreundli cher ausgestaltet ist.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstan des in der Reihenfolge ihrer Relevanz oder ihrer Nennung im Anspruchssatz erläu tert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegen standes beschrieben.
Elektrische Maschinen dienen zur Umwandlung elektrischer Energie in mechani sche Energie und/oder umgekehrt, und umfassen in der Regel einen als Stator, Ständer oder Anker bezeichneten ortsfesten Teil sowie einen als Rotor oder Läufer bezeichneten und gegenüber dem ortsfesten Teil beweglich angeordneten Teil. Im Falle von als Rotationsmaschinen ausgebildeten elektrischen Maschinen wird insbesondere zwischen Radialflussmaschinen und Axialflussmaschinen unterschie den. Dabei zeichnet sich eine Radialflussmaschine dadurch aus, dass die Magnet feldlinien in dem zwischen Rotor und Stator ausgebildeten Luftspalt, sich in radialer Richtung erstrecken, während im Falle einer Axialflussmaschine sich die Magnet feldlinien in dem zwischen Rotor und Stator gebildeten Luftspalt in axialer Richtung erstrecken.
Ein Rotor ist der sich drehende (rotierende) Teil einer elektrischen Maschine. Insbe sondere wird von einem Rotor gesprochen, wenn es auch einen Stator gibt.
Der Stator einer Radialflussmaschine ist üblicherweise zylindrisch aufgebaut und besteht in der Regel aus gegeneinander elektrisch isolierten und geschichtet aufge bauten und zu Blechpaketen paketierten Elektroblechen. Durch diesen Aufbau wer den die durch das Statorfeld verursachten Wirbelströme im Stator geringgehalten. Über den Umfang verteilt, sind in das Elektroblech parallel zur Rotorwelle verlau fend angeordnet Nuten oder umfänglich geschlossene Ausnehmungen eingelassen, welche die Statorwicklung bzw. Teile der Statorwicklung aufnehmen. In Abhängig keit von der Konstruktion zur Oberfläche hin können die Nuten mit Verschlussele menten, wie Verschlusskeilen oder Deckeln oder dergleichen verschlossen sein, um ein Herauslösen der Statorwicklung zu verhindern.
Eine Statorwicklung ist ein elektrisch leitfähiger Leiter, dessen Längenerstreckung wesentlich größer ist als sein Durchmesser. Die Statorwicklung kann grundsätzlich jede beliebige Querschnittsform aufweisen. Bevorzugt sind rechteckige Quer- schnitts-formen, da sich mit diesen hohe Packungs- und folglich Leistungsdichten erzielen lassen. Ganz besonders bevorzugt ist eine Statorwicklung aus Kupfer ge bildet. Bevorzugt weist eine Statorwicklung eine Isolierung auf. Zur Isolierung der Statorwicklung kann beispielsweise Glimmerpapier, welches aus mechanischen Gründen durch einen Glasgewebeträger verstärkt sein kann, in Bandform um eine oder mehrere Statorwicklungen gewickelt sein, welche mittels eines aushärtenden Harzes im-prägniert sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, eine aushärtbare Lack schicht oh-ne ein Glimmerpapier zu verwenden, um eine Statorwicklung zu isolie- ren. Bei einer elektrischen Maschine mit konzentrierter Wicklung kann die Verschaltung der einzelnen, um den Umfang verteilten Wicklungen beispielsweise über einen Verschaltungsring oder mehrere Verschaltungsringe erfolgen. Hierbei können übli cherweise aus Kupfer bestehende Stromschienen an oder in einem gemeinsamen oder separaten Trägerringen aus Kunststoff angeordnet sein. Gelegentlich wurden diese Art von Verschaltungsringen auch als Schaltringe oder Kontaktbrücken be zeichnet.
Derartige Verschaltungsringe werden in der Regel axial auf das Wicklungspaket aufgesetzt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulier ten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombi nierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hin aus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfin dung dargestellt werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Aufnahme aus Isoliermaterial, insbesondere aus einem Kunststoff oder Kunst- stoffkompositmaterial, gebildet ist, wodurch eine besonders einfache und kosten günstige Herstellung ermöglicht wird.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Aufnahmeraum der Aufnahme topfartig und mit einem geschlossenen Boden ausgebildet ist, derart, dass ein in die Schraubmutter einge schraubtes Schraubenelement bodenseitig im Aufnahmeraum der Aufnahme elektrisch isoliert ist. Hierdurch wird eine konstruktiv vereinfachte und im Hinblick auf die Isolation verbesserte Aufnahme der Befestigungselemente (Schraube/Mut ter) erreicht.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin dung vorgesehen sein, dass die Aufnahme in ihrem Aufnahmeraum umfänglich die geometrische Kontur der Schraubmutter aufweist, so dass die in den Aufnahme raum eingeführte Schraubmutter gegen ein Verdrehen innerhalb des Aufnahme raums gesichert ist. Durch diese vorteilhafte Konstruktion kann auf weitere separate Verdrehsicherungselemente verzichtet werden, was wiederum die Montage verein facht und die Kosten senkt.
Mit Vorteil ist die Aufnahme als separates Bauteil ausgebildet, welches kraft- und/o der formschlüssig an der Stromschiene befestigbar ist. Hierdurch wird eine Lösung bereitgestellt, die einfach zu montieren und im Falle einer Beschädigung leicht aus wechselbar gestaltet ist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die Aufnahme einen Befestigungsarm mit Rastmitteln aufweist, über den die Aufnahme unverlierbar und insbesondere lösbar an der Stromschiene befestigbar ist. Somit ist eine konstruktiv einfache Lösung gefunden und eine positionssichere Befestigung der Aufnahme gewährleistet. Alternativ hierzu kann die Aufnahme auch als separa tes Bauteil ausgebildet sein, welches kraft- und/oder formschlüssig am Gehäuse des Verschaltungsrings befestigbar ist.
Besonders bevorzugt weist die Aufnahme zumindest zwei, bevorzugt genau drei, benachbart angeordnete Aufnahmeräume zur Aufnahme jeweils einer Schraubmut ter auf, wobei jeder Aufnahmeraum einer Stromschiene einer anderen Phase (u, v, w) zugeordnet ist. Der Vorteil, der sich hierdurch realisieren lässt, ist, dass im Rah men einer einfachen und kostengünstigen Herstellung gleich mehrere Aufnahmen bereitgestellt werden können.
Darüber hinaus wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ei nen Stator mit einem erfindungsgemäßen Verschaltungsring, wie er vorstehend be schrieben ist sowie durch eine elektrische Maschine mit einem derartigen Stator mit erfindungsgemäß aufgebautem Verschaltungsring.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figu ren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeig ten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläu terten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnis sen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbe sondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestell ten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können.
Es zeigen:
Figur 1 einen Verschaltungsring gemäß dem Stand der Technik in einer Per spektivansicht in zwei verschiedenen Ansichten,
Figur 2 einen Verschaltungsring gemäß einer ersten Ausführungsform der Er findung in einer Perspektivdarstellung, oben, und in einer vergrößerten Detaildarstellung in einer Schnittdarstellung (unten),
Figur 3 die Aufnahme gemäß Figur 2 in drei verschiedenen Ansichten,
Figur 4 einen Verschaltungsring gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer Perspektivdarstellung (oben), und in einer vergrö ßerten Detaildarstellung in einer Teil-Schnittdarstellung (unten), und
Figur 5 die Aufnahme gemäß Figur 4, mit insgesamt drei einzelnen Aufnah meräumen, in einer Perspektivdarstellung.
Fiqurenbeschreibunq/Ausführunqsbeispiele
Figur 1 zeigt einen Verschaltungsring 1 gemäß dem Stand der Technik in einer Perspektivansicht in zwei verschiedenen Ansichten. In der oberen Darstellung ist ein Verschaltungsring 1 in einem Teilausschnitt gezeigt, wobei der Verschaltungsring 1 Stromschienen 12 für drei Phasen (u, v, w) und einen Stern punkt zeigt. Im gezeigten Stromschienenanschlussbereich 100 einer jeden Strom schiene 12 ist jeweils von unten eine Schraubmutter 120a in Form einer Gewinde buchse fest mit der Stromschiene verbunden (bspw. geschweißt oder verpresst o- der dergleichen). In der unteren Darstellung ist diese Anbindung noch einmal in ver größerter Ansicht in einer Schnittdarstellung gezeigt.
Figur 2 zeigt ausschnittsweise einen Verschaltungsring 1 gemäß einer ersten Aus führungsform der Erfindung in einer Perspektivdarstellung, oben, und in einer ver größerten Detaildarstellung in einer Schnittdarstellung, unten. Der gezeigte Ver- schaltungsringl umfasst dabei ein Gehäuse 10 mit einer Mehrzahl nutartiger Aus nehmungen 11 , sowie eine Mehrzahl von kreisringförmig oder kreisringsegmentför mig ausgebildeten Stromschienen 12, die in den nutartigen Ausnehmungen 11 an geordnet sind. Die Stromschienen 12 sind ausgebildet einen elektrischen Kontakt zwischen den Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen und den Kontaktan schlüssen einer Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine herzustellen. Dabei ist der Kontakt zu den Kontaktanschlüssen der nicht gezeigten Leistungselektronik über einen Stromschienenanschlussbereich 100 mit einer Schraubverbindung 120 realisiert. Die Schraubverbindung 120 weist dafür eine Schraubmutter 120a auf, welche lose in einem Aufnahmeraum 110 einer Aufnahme 121 unterhalb einer Durchgangsöffnung 122 des Stromschienenanschlussbereichs 100 angeordnet ist. Die Aufnahme 121 ist dabei aus Isoliermaterial, insbesondere aus einem Kunststoff oder Kunststoffkompositmaterial, gebildet. Der Figur ist auch gut entnehmbar, dass der Aufnahmeraum 110 der Aufnahme 121 topfartig ausgebil det ist, wobei der Boden eine kreisrunde Öffnung zur Führung eines zylindrischen Fortsatzes einer Schraubmutter 120a aufweist. In der dargestellten Ausführungs form weist die Aufnahme 121 einen ersten Aufnahmeteil auf, mit dem die Aufnahme 121 oben auf dem Stromschienenanschlussbereich 100 aufliegt, einen zweiten Auf nahmebereich, mit dem die Aufnahme 121 von unten an dem Stromschienenan schlussbereich 100 anliegt und einen mittleren als Befestigungsarm 121a ausgebil deten Bereich.
Figur 3 zeigt die Aufnahme 121 gemäß Figur 2 in drei verschiedenen Ansichten. In der oberen und der mittleren Ansicht ist die Aufnahme 121 jeweils in einer unterschiedlichen Perspektivansicht gezeigt, während in der unteren Darstellung eine vergrößerte Schnittdarstellung im Bereich des Aufnahmeraums 110 gezeigt ist. Gut zu erkennen ist, dass die Aufnahme 121 an ihrem einen Ende den Aufnahme raum 110 zur verdrehsicheren Aufnahme der Schraubmutter 120a ausbildet und an ihrem anderen Ende auf ihrer Unterseite Rastmittel 121 b zur Anbindung an den Stromschienenanschlussbereich 100 ausgebildet hat.
Die Aufnahme 121 zeichnet in ihrem Aufnahmeraum 110 umfänglich die geometri sche Kontur der Schraubmutter 120a nach, so dass die in den Aufnahmeraum 110 eingeführte Schraubmutter 120a gegen ein Verdrehen innerhalb des Aufnahme raums 110 gesichert ist. Die Figur zeigt des Weiteren, dass die Aufnahme 121 als separates Bauteil ausgebildet ist, welches über die Rastverbindung und weitere Ge ometrieabschnitte kraftformschlüssig bzw. formschlüssig an der Stromschiene 12 befestigbar ist. In der Figur ist ferner gezeigt, dass die Aufnahme 121 einen Befesti gungsarm 121a mit Rastmitteln 121 b aufweist, über den die Aufnahme 121 unver lierbar und insbesondere lösbar an der Stromschiene 12 befestigbar ist.
Was der Figur 3 auch entnommen werden kann ist, dass die Aufnahme 121 als se parates Bauteil ausgebildet ist, welches kraft- und/oder formschlüssig am Gehäuse 10 des Verschaltungsrings 1 befestigbar ist.
Figur 4 zeigt einen Verschaltungsring 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung in einer Perspektivdarstellung (oben), und in einer vergrößerten De taildarstellung in einer Teil-Schnittdarstellung (unten). Figur 5 zeigt die Aufnahme 121 gemäß Figur 4, mit insgesamt drei einzelnen Aufnahmeräumen 110, in einer Perspektivdarstellung. Die Aufnahme 121 weist insgesamt drei benachbart ange ordnete Aufnahmeräume 110 zur Aufnahme jeweils einer Schraubmutter 120a auf, wobei jeder Aufnahmeraum 110 einer Stromschiene 12 einer anderen Phase u, v, w zugeordnet ist. Der Figur ist auch gut entnehmbar, dass der Aufnahmeraum 110 der Aufnahme 121 topfartig und mit einem geschlossenen Boden ausgebildet ist, derart, dass ein in die Schraubmutter 120a eingeschraubtes Schraubenelement 120b bo denseitig im Aufnahmeraum 110 der Aufnahme 121 elektrisch isoliert ist.
In allen gezeigten Ausführungsformen der Erfindung ist die Schraubmutter 120a da bei nicht starr in der Stromschiene 12 einpresst oder mit dieser verschweißt, son dern in einem Aufnahmeraum 110 einer separaten, als Kunststoffteil ausgebildeten Aufnahme 121 frei beweglich gelagert. Dieses Kunststoffteil ist mit der Strom schiene 12 formschlüssig oder kraftschlüssig oder kraftformschlüssig verbindbar o- der mit einem Teil des Gehäuses 10 des Verschaltungsrings 1 verbindbar. Da die Schraubmutter 120a sich stets innerhalb des Aufnahmeraums 110, in alle Richtun- gen (X, Y, und Z) bewegen kann, ist es möglich verschiedene Formfehler, Montage toleranzen etc. auszugleichen. Die Form des Kopfes der Schraubmutter 120a ist so ausgelegt, dass durch seine insbesondere polygone Form eine Abstützung am Kunststoffkörper erfolgen kann. Dies dient dazu, das Drehmoment beim Anziehvor gang abzustützen. In der mittleren Abbildung in Figur 3 ist dies exemplarisch darge- stellt.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen be schränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verste- hen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfin dung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleich artiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Verschaltungsring
2 Stator 10 Gehäuse
11 Ausnehmung
12 Stromschiene
120 Schraubverbindung 120a Schraubmutter 120b Schraubelement
121 Aufnahme
121a Befestigungsarm 121b Rastmittel
122 Durchgangsöffnung
100 Stromschienenanschlussbereich 110 Aufnahmeraum

Claims

Ansprüche
1. Verschaltungsring(1 ) für den Stator (2) einer elektrischen Maschine, umfassend
- ein Gehäuse (10) mit einer Mehrzahl nutartiger Ausnehmungen (11 ), sowie
- eine Mehrzahl von insbesondere kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig ausgebildeten Stromschienen (12), die in den nutartigen Ausnehmungen (11) angeordnet sind, wobei die Stromschienen (12) ausgebildet sind einen elektrischen Kontakt zwi schen den Wicklungsdrahtenden der Statorwicklungen und den Kontaktan schlüssen einer Leistungselektronik zur Ansteuerung der elektrischen Maschine herzustellen, wobei bei zumindest einer der Stromschienen (12) der Kontakt zu den Kontakt anschlüssen der Leistungselektronik über einen Stromschienenanschlussbe reich (100) mit einer Schraubverbindung (120) realisiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubverbindung (120) eine Schraubmutter (120a) aufweist, die lose in einem Aufnahmeraum (110) einer Aufnahme (121) unterhalb einer Durchgangs öffnung (122) des Stromschienenanschlussbereichs (100) anordenbar ist.
2. Verschaltungsring (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (121) aus Isoliermaterial, insbesondere aus einem Kunststoff oder Kunststoffkompositmaterial, gebildet ist.
3. Verschaltungsring (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (110) der Aufnahme (121) topfartig und mit einem geschlos senen Boden ausgebildet ist, derart, dass ein in die Schraubmutter (120a) ein geschraubtes Schraubenelement (120b) bodenseitig im Aufnahmeraum (110) der Aufnahme (121) elektrisch isoliert ist.
4. Verschaltungsring (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (121) in ihrem Aufnahmeraum (110) umfänglich die geometrische Kontur der Schraubmutter (120a) aufweist, so dass die in den Aufnahmeraum (110) eingeführte Schraubmutter (120a) gegen ein Verdrehen innerhalb des Auf nahmeraums (110) gesichert ist.
5. Verschaltungsring (1 ) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (121) als separates Bauteil ausgebildet ist, welches kraft- und/o derformschlüssig an der Stromschiene (12) befestigbar ist.
6. Verschaltungsring (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (121) einen Befestigungsarm (121a) mit Rastmitteln (121b) auf weist, über den die Aufnahme (121) unverlierbar und insbesondere lösbar an der Stromschiene (12) befestigbar ist.
7. Verschaltungsring (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (121) als separates Bauteil ausgebildet ist, welches kraft- und/o derformschlüssig am Gehäuse (10) des Verschaltungsrings (1) befestigbar ist.
8. Verschaltungsring (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (121) zumindest zwei, bevorzugt genau drei, benachbart angeord nete Aufnahmeräume (110) zur Aufnahme jeweils einer Schraubmutter (120a) aufweist, wobei jeder Aufnahmeraum (110) einer Stromschiene (12) einer ande ren Phase (u, v, w) zugeordnet ist.
9. Stator (2) für eine elektrische Maschine, insbesondere Stator (2) für eine als Ra dialflussmaschine ausgebildete elektrische Antriebsmaschine eines Kraftfahr zeugs, umfassend
- einen Statorkörper mit einer Mehrzahl von Statorzähnen, eine Mehrzahl von Statorwicklungen, die in zwischen den Statorzähnen gebilde ten Statornuten angeordnet sind, sowie - einen an einer axialen Stirnseite des Stators (2) angeordneten Verschaltungs- ring (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der Verschaltungsring (1 ) ausgebildet ist nach einem der vorstehenden Ansprü- che.
10. Elektrische Maschine, umfassend einen Stator nach Anspruch 9.
PCT/DE2022/100097 2021-02-25 2022-02-03 Verschaltungsring, stator und elektrische maschine WO2022179658A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/277,812 US20240128826A1 (en) 2021-02-25 2022-02-03 Wiring ring, stator and electric machine
CN202280015040.6A CN116848760A (zh) 2021-02-25 2022-02-03 接线环、定子和电机

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021104536.3A DE102021104536A1 (de) 2021-02-25 2021-02-25 Verschaltungsring, Stator und elektrische Maschine
DE102021104536.3 2021-02-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022179658A1 true WO2022179658A1 (de) 2022-09-01

Family

ID=80937124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2022/100097 WO2022179658A1 (de) 2021-02-25 2022-02-03 Verschaltungsring, stator und elektrische maschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240128826A1 (de)
CN (1) CN116848760A (de)
DE (1) DE102021104536A1 (de)
WO (1) WO2022179658A1 (de)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003023905A2 (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Molex Incorporated Nut holding structure for connector
EP2562915A2 (de) * 2011-08-24 2013-02-27 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Zentrales Stromversorgungselement und Verfahren für dessen Montage
DE112014000954T5 (de) * 2013-02-22 2015-11-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Zentralisiertes Leistungsverteilungselement für einen Motor
EP2592722B1 (de) * 2011-11-10 2018-12-19 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Kontaktierung von Elektromotorwicklungen und Montageverfahren dafür
US20190372422A1 (en) 2018-06-04 2019-12-05 Ford Global Technologies, Llc Hybrid Transmission High Voltage Connection
DE102018119831A1 (de) 2018-08-15 2020-02-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Maschine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11152830B2 (en) 2019-01-28 2021-10-19 Siemens Energy, Inc. Isolated bolting connection for a generator
CN210607669U (zh) 2019-11-07 2020-05-22 宁波威孚天力增压技术股份有限公司 一种用于电动增压器的自锁式接线座
CN111277067A (zh) 2020-04-14 2020-06-12 江苏汇创机电科技股份有限公司 一种四极电机骨架插片装置及其使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003023905A2 (en) * 2001-09-13 2003-03-20 Molex Incorporated Nut holding structure for connector
EP2562915A2 (de) * 2011-08-24 2013-02-27 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Zentrales Stromversorgungselement und Verfahren für dessen Montage
EP2592722B1 (de) * 2011-11-10 2018-12-19 Sumitomo Wiring Systems, Ltd. Kontaktierung von Elektromotorwicklungen und Montageverfahren dafür
DE112014000954T5 (de) * 2013-02-22 2015-11-05 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Zentralisiertes Leistungsverteilungselement für einen Motor
US20190372422A1 (en) 2018-06-04 2019-12-05 Ford Global Technologies, Llc Hybrid Transmission High Voltage Connection
DE102018119831A1 (de) 2018-08-15 2020-02-20 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Elektrische Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021104536A1 (de) 2022-08-25
CN116848760A (zh) 2023-10-03
US20240128826A1 (en) 2024-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011112821B4 (de) Elektromotor, insbesondere Kühlerlüftermotor
DE102006025396B4 (de) A-phasiger bürstenloser Motor
WO2010066491A2 (de) Elektromotor, insbesondere stell- oder antriebsmotor in kraftfahrzeugen
EP1062720B1 (de) Schaltungsanordnung zum verschalten von statorwicklungen eines bürstenlosen, elektronisch kommutierten motors
EP3117504B1 (de) Elektromagnetenstruktur einer elektrischen maschine
EP1505711B1 (de) Elektromotor
WO2018104418A1 (de) Stator einer elektrischen maschine, elektrische maschine sowie verlege- und kontakteinrichtung für eine elektrische maschine
WO2020225248A1 (de) Stator eines elektromotors
DE202015008207U1 (de) Stator eines Elektromotors sowie Schalteinheit hierfür
EP3170245B1 (de) Stator eines elektromotors
WO2003063322A2 (de) Statoranordnung
WO2010066512A2 (de) Stator in einem elektromotor
DE102014222064B4 (de) Elektrische Maschine
EP2377229A2 (de) Stator in einem elektromotor
WO2010066493A2 (de) Stator in einem elektromotor
DE102006048967A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine
DE102017211392A1 (de) Stator für einen Elektromotor und Elektromotor
WO2022179658A1 (de) Verschaltungsring, stator und elektrische maschine
WO2020083559A1 (de) Pumpe aufweisend einen elektromotor mit kompakter sammel-schieneneinheit
DE10300952A1 (de) Elektrische Maschine mit einem Lagersystem
WO2012022521A1 (de) Kontakteinrichtung in einem stator einer elektrischen maschine
DE102022200865A1 (de) Stator eines Elektromotors
DE102021100721A1 (de) Stator und elektrische Maschine
DE102016221595A1 (de) Stator eines Elektromotors und Elektromotor
WO2022172138A1 (de) Elektromotor mit bajonettverschluss zwischen stator und sammelschieneneinheit

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22712493

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280015040.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18277812

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22712493

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1