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Patent Searching and Data


Title:
INTERCONNECTION ARRANGEMENT FOR AN ELECTRICAL MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/099609
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an interconnection for an electrical machine with a hairpin winding, wherein the hairpin winding has a plurality of connection pins (7), wherein the interconnection comprises a plurality of switching rings (1) which each extend at least over a portion of the circumference, wherein a plurality of connecting conductors (2) are provided on the switching rings (1), and wherein each connection pin (7) can be electrically conductively connected to a switching ring (1) via a connecting conductor (2), characterized in that one connecting conductor (2) can be connected at least to two connection pins (7). The invention further relates to an electrical machine comprising an interconnection of this kind, and also to a method for producing an electrical machine of this kind.

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Inventors:
SCHRENK TOBIAS (DE)
WILLACKER KATJA (DE)
WITTMANN JOCHEN (DE)
LINDWURM ROLAND (DE)
WIEDER CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/081417
Publication Date:
May 22, 2020
Filing Date:
November 15, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
H02K3/50; H02K15/00; H02K15/04
Domestic Patent References:
WO2017118516A12017-07-13
Foreign References:
US20160303686A12016-10-20
US20180097416A12018-04-05
US20120274156A12012-11-01
JP2000209802A2000-07-28
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Claims:
Patentansprüche

1. Verschaltung für eine elektrische Maschine mit Hairpin-Wicklung, wobei die Hair- pin-Wicklung eine Mehrzahl von Anschlusspins (7) aufweist, wobei die Verschal tung eine Mehrzahl von Schaltringen (1 ) umfasst, welche sich jeweils zumindest über einen Teil des Umfangs erstrecken, wobei an den Schaltringen (1 ) mehrere Verbindungsleiter (2) vorgesehen sind, und wobei jeder Anschlusspin (7) mit ei nem Schaltring (1) über einen Verbindungsleiter (2) elektrisch leitend verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsleiter (2) zumindest mit zwei Anschlusspins (7) verbindbar ist.

2. Verschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungs leiter (2) einen Teilbereich (3) aufweist, welcher in Umfangsrichtung eine Breite aufweist, um zwischen zwei benachbarten Anschlusspins (7) anordenbar zu sein.

3. Verschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsleiter (2) in Umfangsrichtung eine Breite aufweist, welche mindestens zwei benachbarte Anschlusspins (7) überdeckt.

4. Verschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Verbindungsleiter (2) kammartig ausgebildet ist, um jeweils einen Anschlusspin (7) an zwei Seiten zu kontaktieren.

5. Verschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass zumindest ein Teil der Schaltringe (1 ) jeweils einen Leistungsan schluss (4) aufweisen, um den Schaltring (1 ) elektrisch leitend mit einer Leis tungselektronik zu verbinden.

6. Verschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsan schlüsse (4) in einer Reihe mit einer parallelen Ausrichtung vorgesehen sind.

7. Verschaltung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanschlüsse (4) jeweils über eine Stromschiene (5) oder über eine Aussparung (6) im Querschnitt, wobei die Aussparung (6) der Form des Schaltrings (1 ) entspricht, mit dem Schaltring (1 ) elektrisch leitend verbunden sind.

8. Verschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schaltringe (1 ) koaxial oder in axialer Richtung parallel zuei nander verlaufen.

9. Verschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schaltringe (1 ) ringförmig, sich über den gesamten Umfang erstreckend, ausgebildet sind.

10. Elektrische Maschine mit einer Hairpin-Wicklung, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 vorgesehen ist, und dass ein Verbindungsleiter (2) mit zumindest zwei Anschlusspins (7) verbunden ist.

11. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine nach Anspruch 10 mit einer Verschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfassend ein Bereitstel len der Hairpin-Wicklung, ein Positionieren der Verschaltung auf der Hairpin- Wicklung, wobei zumindest zwei Anschlusspins (7) mit einem Verbindungsleiter (2) eines Schaltrings (1 ) verbunden werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verschal tung eine Isoliereinheit auf der Hairpin-Wicklung aufgebracht wird, wobei die Hairpin-Enden in der Isoliereinheit positioniert werden und die Anschlusspins (7) axial durch oder an der Isoliereinheit vorbei mit den Anschlusspins (7) elektrisch leitend verbunden werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ver gussmasse vor oder nach dem Aufsetzen der Verschaltung aufgebracht wird, um die Hairpin-Enden zu isolieren.

Description:
Verschaltunqsanordnunq für eine elektrische Maschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verschaltungsanordnung für eine elektrische Maschine mit einer Wicklung aus mehrere Formstäben, die zumindest zwei in Um fangsrichtung beabstandete Nuten durchlaufen und auf einer Seite der elektrischen Maschine Kontaktstellen aufweisen, welche zur Bildung der Wicklung miteinander verbunden werden. Derartige Wicklungen werden auch als Hairpin-Wicklung oder Wellenwicklung bezeichnet, wobei im Folgenden nur die Bezeichnung Hairpin bezie hungsweise Flairpin-Wicklung verwendet wird, wobei hiermit im Sinne der Anmeldung auch Wellenwicklungen und dergleichen umfasst sind.

Im Stand der Technik ist bekannt Wicklungen von elektrischen Maschinen, insbeson dere des Stators, am Wickelkopf die Mehrzahl an Anschlusspins entsprechend der für die Spulen der Wicklung benötigten Polung über entsprechende Leiter zu verbin den. Die Anschlusspins werden im Stand der Technik jeweils einzeln mit der Ver schaltung verbunden.

Probleme des Standes der Technik liegen unter anderem in dem begrenzten Lei tungsquerschnitt der Verbindung mit der Verschaltung, welche bei immer höher wer denden Leistungen der E-Maschine ein zu berücksichtigender Faktor werden, als auch der Fertigungsaufwand für die jeweiligen Verbindungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Verschaltung, die ein fach und schnell herzustellen ist sowie eine sichere Verbindung über den Nutzungs zeitraum der elektrischen Maschine bietet.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Verschaltung und einer elektrischen Maschine sowie einem Verfahren zu deren Herstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen.

Erfindungsgemäß ist eine Verschaltung für eine elektrische Maschine mit Hairpin- Wicklung, wobei die Hairpin-Wicklung eine Mehrzahl von Anschlusspins aufweist, wobei die Verschaltung eine Mehrzahl von Schaltringen umfasst, welche sich jeweils zumindest über einen Teil des Umfangs erstrecken, wobei an den Schaltringen meh rere Verbindungsleiter vorgesehen sind, und wobei jeder Anschlusspin mit einem Schaltring über einen Verbindungsleiter elektrisch leitend verbindbar ist, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Verbindungsleiter zumindest mit zwei Anschlusspins verbind bar ist.

Eine Hairpin-Wicklung wird aus mehreren Hairpins beziehungsweise Formstäben gebildet, die an ihren Enden am Wickelkopf Kontaktstellen aufweisen. An den Kon taktstellen werden jeweils paarweise miteinander elektrisch leitend verbunden um aus den Hairpins die Spulen der Hairpin-Wicklung herzustellen. Die paarweise mitei nander verbundenen Kontaktstellen werden als Hairpin-Enden bezeichnet und die jeweiligen einzelnen Kontaktstellen am Start und Ende der jeweiligen Spulen werden als Anschlusspins bezeichnet. Die Anschlusspins werden mit einer Verschaltung elektrisch leitend verbunden, um die mit der Leistungselektronik zu Steuerung der elektrischen Maschine zu verbinden.

Um eine elektrische Maschine betreiben zu können, müssen die Spulen der Bauart entsprechend jeweils mit einer Phase oder einem Neutralleiter verbunden werden, welche in der Regel über einer Leistungselektronik gesteuert werden. Damit die Leis tungselektronik mit einem gemeinsamen Kontakt gegebenenfalls mehrere Spulen beziehungsweise genauer mehrere Anschlusspins versorgen kann, ist eine Verschal tung vorgesehen, die Schaltringe umfasst. Jeder Schaltring ist mit einer Phase der Leistungselektronik oder dem Neutralleiter verbunden. Die Anschlusspins sind dem Aufbau der elektrischen Maschine entsprechend jeweils mit einem der Schaltring elektrisch leitend verbunden, wobei mehrere Anschlusspins mit dem gleichen Schalt ring verbunden sein können.

Die Schaltring erstrecken sich jeweils in Umfangsrichtung zumindest über einen Teil bereich, damit von der Hairpin-Wicklung vorstehende Anschlusspins mit dem ent sprechenden Schaltring verbunden werden können.

Der Teilbereich in Umfangsrichtung umfasst hierbei vorzugsweise mindestens den Winkel zwischen Anschlusspins gleicher Phase. Zur Erhöhung der Stabilität und für eine bessere Handhabung können sich die Schaltring und/oder der Träger in dem sie aufgenommen sind, auch über den kompletten Umfang erstrecken.

Die Anschlusspins werden mit dem jeweils entsprechenden Schaltring über einen Verbindungsleiter elektrisch leitend verbunden. Hierbei ist ein Verbindungsleiter zu mindest mit zwei Anschlusspins verbindbar. Eine Hairpin-Wicklung ist in der Regel mit mehreren parallel oder seriell verschalteten Teilwicklungen ausgebildet, welche entsprechend jeweils Anschlusspins aufweisen. Die Teilwicklungen werden vorzugs weise derart in der elektrischen Maschine angeordnet, dass Anschlusspins unter schiedlicher Teilwicklungen, welche einer gleichen Phase zugeordnet sind, benach bart zueinander positioniert sind. Anstatt die Anschlusspins einzeln mit dem Schalt ring zu verbinden, werden zumindest zwei benachbarte Anschlusspins über einen Verbindungsleiter mit einem Schaltring verbunden. Hierdurch kann der Querschnitt des Verbindungsleiters vergrößert werden, was hinsichtlich der mechanischen Stabi lität als auch hinsichtlich der übertragbaren elektrischen Leistungen vorteilhaft ist.

Des Weiteren müssen vor dem Fügen, zum Beispiel Verschweißen, der Anschluss pins mit dem Verbindungsleiter weniger Bauteile zueinander ausgerichtet werden.

Ausführungsformen einer Verschaltung sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Ver bindungsleiter einen Teilbereich aufweist, welcher in Umfangsrichtung eine Breite aufweist, um zwischen zwei benachbarten Anschlusspins anordenbar zu sein. Um zumindest zwei Anschlusspins kontaktieren zu können, wird zumindest ein Teilbe reich des Verbindungsleiters in Umfangsrichtung beziehungsweise in tangentialer Richtung zwischen den benachbarten Anschlusspin angeordnet. Die Breite des Teil bereichs entspricht daher etwa der lichten Weite zwischen den Anschlusspins, wel che der Breite des vom Radius abhängigen Zahns zwischen zwei benachbarten Nu ten, in denen die Wicklung vorgesehen ist, entspricht. Die Breite des Verbindungslei ters kann hierbei auch etwas kleiner als die lichte Weite zwischen den Anschlusspins vorgesehen sein, wodurch die Positionierung vereinfacht wird, jedoch durch einen zusätzlichen Schritt sichergestellt werden muss, dass die Anschlusspins beim Fügen am Verbindungsleiter anliegen. Durch eine Breite des Verbindungsleiters, welche größer als die lichte Weite zwischen den Anschlusspins ist, ist ein Anliegen beim Fü gen sichergestellt, jedoch wird die Positionierung des Teilbereichs zwischen den An schlusspins erschwert. Die Breite des zwischen den Anschlusspins angeordneten Teilbereichs des Verbindungsleiters liegt somit vorzugsweise im Bereich vom Lw+b bis Lw-b, wobei Lw die lichte Weite zwischen zwei benachbarten Anschlusspins und b die Dicke eines Anschlusspins in tangentialer Richtung darstellt. Verschaltungen gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungsleiter in Umfangsrichtung eine Breite aufweist, welche mindestens zwei benachbarte Anschlusspins überdeckt. Alternativ oder kumulativ kann der Verbin dungsleiter die Anschlusspins an der radial inneren oder äußeren Seitenfläche kon taktieren. Hierzu weist der Verbindungsleiter mindestens eine Breite auf, welche der lichten Weite Lw und dem doppelten einer Breite b eines Anschlusspins entspricht. Um mehr als zwei Anschlusspins zu kontaktieren, kann der Verbindungsleiter auch entsprechend breiter ausgeführt sein. Auch ein Überstand des Verbindungsleiters in tangentialer Richtung ist möglich, wobei der Überstand nicht größer als eine Breite eines Anschlusspins sein sollte, um hinsichtlich eventueller weiterer benachbarter Bauteile eine Isolierung zu ermöglichen.

Ausführungsformen einer Verschaltung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Ver bindungsleiter kammartig ausgebildet ist, um jeweils einen Anschlusspin (6) an zwei Seiten zu kontaktieren. Wird der Verbindungsleiter mit einer Breite, welche zumindest zwei benachbarte Anschlusspins überdeckt, vorgesehen, können ebenfalls Teilberei che, welche sich zwischen die Anschlusspins erstrecken, vorgesehen sein. Diese Teilbereiche weisen ein Breite in tangentialer Richtung auf, welche etwa der lichten Weite entspricht. Durch die Teilbereiche können die Anschlusspins an zumindest zwei Seiten durch den Verbindungsleiter kontaktiert werden, wodurch sich der Quer schnitt der Verbindung entsprechend vergrößert.

Bei bevorzugten Ausführungsformen weisen die Teilbereiche eine sich verändernde Breite in radialer Richtung auf, wobei die Breite am dem Verbindungsleiter abge wandten Ende des Teilbereichs kleiner als die lichte Weite zwischen den Anschluss pins ist, um ein Positionieren zwischen den Anschlusspins zu erleichtern.

Verschaltung gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass zumin dest ein Teil der Schaltringe jeweils einen Leistungsanschluss aufweisen, um den Schaltring elektrisch leitend mit einer Leistungselektronik zu verbinden. Um eine elektrischen Kontaktierung der Schaltringe zu erreichen, sind diese mit einer Leis tungselektronik verbunden, wobei abhängig von der elektrischen Anordnung der Spulen auch ein Teil der Schaltringe nur Anschlusspins unterschiedlicher Spulen miteinander verbinden kann, ohne direkt mit einer Leistungselektronik verbunden zu sein. Zur Anbindung an die Leistungselektronik ist an den entsprechenden Schaltrin gen jeweils ein Leistungsanschluss vorgesehen. Die Leistungsanschlüsse dienen als Anbindungspunkte für Leitungen zur Leistungselektronik und sind mit entsprechen den Steck-, Schraub- oder Klemmverbindungen vorgesehen, wobei auch Schweiß oder Lötverbindungen möglich sind.

Bevorzugte Ausführungsformen einer Verschaltung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanschlüsse in einer Reihe mit einer parallelen Ausrichtung vorge sehen sind. Um die Anbindungspunkte bereit zu stellen, weisen die Leistungsan schlüsse eine im Vergleich zum Schaltring größere Abmessung in Richtung der be nachbarten Schaltringe auf, weshalb diese an unterschiedlichen Stellen entlang des Umfangs angeordnet sind. Es ist jedoch bevorzugt, dass die Leistungsanschlüsse relativ benachbart in einer Reihe zueinander angeordnet sind. Es ist ebenfalls bevor zugt, dass die Leistungsanschlüsse mit einer parallelen Ausrichtung zueinander an geordnet sind, um beispielsweise bei Steck- oder Schraubverbindungen eine gleiche Einsteckrichtung beziehungsweise parallele Gewinde aufzuweisen. Weiter bevorzugt ist, dass die Stirnseiten der Leistungsanschlüsse auf einer gemeinsamen Ebene an geordnet sind, wodurch insbesondere in Verbindung mit den anderen vorgenannten Ausführungsformen, die Verwendung von standardisierten Steckern oder Gehäuse durchgängen vereinfacht wird.

Verschaltungen in bevorzugten Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsanschlüsse jeweils über eine Stromschiene oder über eine Aus sparung im Querschnitt, wobei die Aussparung der Form des Schaltrings entspricht, mit dem Schaltring elektrisch leitend verbunden sind. Die Querschnittsfläche der Leistungsanschlüsse ist gegenüber der des zugehörigen Schaltrings gleich oder grö ßer. Aufgrund der mehreren, benachbart angeordneten, insbesondere rechteckigen, Schaltringe erfolgt die Verbindung mit den Leistungsanschlüssen von einer Schmal seite her. Im Querschnitt eines Leistungsanschlusses ist vorzugsweise eine Ausspa rung vorgesehen, welcher der Form des Schaltrings entspricht, um neben einer Schmalseite des Schaltrings auch zumindest eine der Breitseiten des Schaltrings zu kontaktieren, um die Kontaktfläche zu vergrößern. Die Aussparung kann am Rand vorgesehen sein, wodurch der Schaltring an zwei Seiten kontaktiert werden kann, oder auch innerhalb, um den Schaltring auf drei Seiten zu kontaktieren.

Alternativ kann ein Leistungsanschluss über eine Stromschiene erfolgen, welche an einer Seite, vorzugsweise einer Schmalseite, des Schaltrings angebunden ist. Be sonders bevorzugt ist eine Ausbildung, bei der die Stromschiene einteilig mit dem Schaltring ausgebildet ist. Die Stromschiene kann entsprecht geformt beziehungs weise umgeformt sein, um den Anbindungspunkt des Leistungsanschlusses entspre chend den Bauraum und weitgehend unabhängig von der Position der Verschaltung zu positionieren.

Ausführungsformen einer Verschaltung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltringe koaxial oder in axialer Richtung parallel zueinander verlaufen. Die Schalt ring sind benachbart zueinander angeordnet, wobei zwischen ihnen noch isolieren des Material eines Trägers angeordnet ist.

Verschaltung sind gemäß Ausführungsformen dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltringe ringförmig, sich über den gesamten Umfang erstreckend, ausgebildet sind. Die Schaltring weisen somit eine Form einer Ringscheibe oder einer Hülse auf. Aufgrund dieser Ausgestaltung können die Schaltring mit dazwischenliegender Isolie rung durch den Träger als in axialer Richtung gestapelt Ringscheiben oder als koaxi ale Hülsen angeordnet werden, wodurch Schaltring mit einem ausreichend großen Leitungsquerschnitt bei relativ geringem Bauraum bereitgestellt werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine elektrische Maschine mit einer Hairpin- Wicklung, welche dadurch gekennzeichnet, dass eine Verschaltung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen vorgesehen ist, und dass ein Verbindungsleiter mit zumindest zwei Anschlusspins verbunden ist. Benachbarte Anschlusspins einer gleichen Phase sind über einen Verbindungsleiter mit einem entsprechenden Schalt ring der Phase verbunden. Hierdurch kann der Querschnitt des Verbindungsleiters vergrößert werden, was hinsichtlich der mechanischen Stabilität als auch hinsichtlich der übertragbaren elektrischen Leistungen vorteilhaft ist. Des Weiteren müssen vor dem Fügen, zum Beispiel Verschweißen, der Anschlusspins mit dem Verbindungslei ter weniger Bauteile zueinander ausgerichtet werden. Ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine mit einer Verschaltung, wie jeweils beschrieben, ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, umfassend ein Bereit stellen der Hairpin-Wicklung, ein Positionieren der Verschaltung auf der Hairpin- Wicklung, wobei zumindest zwei Anschlusspins mit einem Verbindungsleiter eines Schaltrings verbunden werden. Wie bereits ausgeführt, werden mehrere Anschluss pins über einen gemeinsamen Verbindungsleiter mit dem entsprechenden Schaltring der Verschaltung verbunden.

Verfahren gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass vor der Verschaltung eine Isoliereinheit auf der Hairpin-Wicklung aufgebracht wird, wobei die Hairpin-Enden in der Isoliereinheit positioniert werden und die Anschlusspins axial durch oder an der Isoliereinheit vorbei mit der Verschaltung elektrisch leitend ver bunden werden. Um eine Verbindung zwischen der Verschaltung und den An schlusspins zu ermöglichen, weist die Isoliereinheit durchgängige Öffnungen auf, durch welche die Anschlusspins geführt werden, oder die Anschlusspins werden ra dial an der Isoliereinheit beziehungsweise in an der Umfangsfläche vorgesehenen Aussparungen vorbeigeführt.

Ausführungsformen eines Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Ver gussmasse vor oder nach dem Aufsetzen der Verschaltung aufgebracht wird, um die Hairpin-Enden zu isolieren.

Zunächst wird die Wicklung bereitgestellt, wobei es sich insbesondere um die Wick lung des Stators einer elektrischen Maschine handelt. Auf den Wicklungskopf der Hairpin-Wicklung wird vorzugsweise eine Isoliereinheit positioniert, um eine Ausrich tung der Hairpin-Enden sowie den Anschlusspins zu den Öffnungen und der Ver schaltung herzustellen, wobei auch Ausführungen ohne Isoliereinheit möglich sind. Durch Aufbringen einer Vergussmasse kann eine gleichmäßige Isolierung der Hair pin-Enden erreicht werden. Die Vergussmasse kann vor dem Aufbringen der Ver schaltung eingebracht werden, um einen isolierten Wicklungskopf für den folgenden Montageschritt bereitzustellen.

Alternativ kann das Einbringen der Vergussmasse nach dem Aufsetzen der Verschal tung vorgenommen werden. Durch einen Verguss nach dem Aufsetzen der Verschal tung kann diese in vorteilhafter Weise zusammen mit einer gegebenenfalls vorhan- denen Isoliereinheit vergossen werden. Dies weist den Vorteil auf, dass durch einen gemeinsamen Verguss eine zusätzliche Verbindung zwischen Verschaltung und Iso liereinheit beziehungsweise Flairpin-Wicklung erfolgt und gleichzeitig eine Isolierung der Verschaltung, insbesondere der Anschlusspins und der Kontaktstellen, erzeugt wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Bauteile werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltung.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 zusammen mit ei ner Flairpin-Wicklung.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Verschaltung.

Fig. 4 zeigt einen Teil des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 zusammen mit ei ner Flairpin-Wicklung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Verschaltungsanordnung gezeigt. Die Ver schaltungsanordnung umfasst mehrere Schaltringe (1 ), welche weitgehend koaxial zueinander angeordnet sind und sich jeweils um einen Teil des Umfangs erstrecken. Alternativ sind auch Ausführungsbeispiel möglich, bei denen sich die Schaltringe (1 ) über den kompletten Umfang erstrecken und/oder Ausführungsbeispiele, bei denen die Schaltringe (1 ) als in axialer Richtung benachbarte Ringscheiben beziehungswei se Ringscheibensegmente ausgeführt sind. Im gezeigten Beispiel sind drei Schaltrin ge (1) jeweils mit einem Leistungsanschluss (4) versehen, durch welche die Schalt ringe (1 ) jeweils entsprechend mit unterschiedlichen Phasen einer Leistungselektro nik verbindbar sind.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 umfasst zusätzlich Schaltringe (1 ), welche keinen Leistungsanschluss (4) aufweisen und beispielsweise zum Verbinden verschiedener Spulensträngen der Hairpin-Wicklung dienen. Dargestellt sind zwei diametral gegen überliegende Teilsegmente als zusätzliche Schaltringe (1 ), welche auf einem glei chen Umfangsradius angeordnet sind. Hierdurch wird zum Beispiel eine Verschal tung für eine Hairpin-Wicklung mit zwei parallel angeordneten Teilspulen ermöglicht. Abhängig von der Ausgestaltung der Hairpin-Wicklung der elektrischen Maschine können entsprechend auch mehrere entsprechende zusätzliche Schaltringe (1 ) oder auch nur ein einzelner entsprechender zusätzlicher Schaltring (1 ) vorgesehen wer den oder es kann auch auf zusätzliche Schaltringe (1 ) ohne Leistungsanschluss (4) verzichtet werden.

An jedem Schaltring (1 ) sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mindestens zwei Verbindungsleiter (2) vorgesehen, um den jeweiligen Schaltring mit in Fig. 1 nicht dargestellten Anschlusspins (7) der Hairpin-Wicklung zu verbinden. Die Verbindungs leiter (2) sind mit der oberen Schmalseite der rechteckigen Schaltringe (1 ) in axialer Richtung verbunden und ändern die Ausrichtung im weiteren Verlauf in radiale Rich tung, um eine Kontaktierung von an den Schaltringen (1 ) vorbeigeführten Anschluss pins (7) zu ermöglichen. Vorzugsweise enden die Verbindungsleiter (2) auf einer gleichen Höhe sowohl in axialer als auch in radialer Richtung, wodurch die Verbin dung mit den Anschlusspins (7) vereinfacht wird. Jeder Verbindungsleiter (2) weist in Fig. 1 eine Breite auf, die mehrere - hier drei - Anschlusspins (7) überdeckt.

Zusätzlich weist jeder Verbindungsleiter (2) an seinem vorderen Ende Teilbereiche (3) auf, welche eine geringere Breite aufweisen und derart voneinander in tangentia ler Richtung beabstandet sind, dass die Teilbereiche (3) zwischen benachbarten, mit dem Verbindungsleiter (2) zu verbindenden Anschlusspins (7) angeordnet werden kann. Durch diese Teilbereiche kann der Anschlusspin (7) auf mindestens zwei Sei ten vom Verbindungsleiter (2) kontaktiert werden, wodurch die mechanische Stabilität sowie die übertragbare elektrische Leistung verbessert werden kann.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Verbindungsleiter am axial oberen Ende und nach radial außen vorgesehen. Abhängig vom vorhandenen Bauraum so wie der Ausgestaltung der elektrischen Maschine sowie deren Hairpin-Wicklung und die Anordnung der Verschaltung zu dieser, sind auch andere Ausführungsformen möglich. Die Verbindungsleiter (2) können auch, gegebenenfalls teilweise, nach in- nen geformt sein. Ebenso können die Verbindungsleiter (2) an der unteren, der Hair- pin-Wicklung zugewandten Schmalseite, welche eine Stirnseite darstellt, des jeweili gen Schaltrings (1 ) vorgesehen sein.

Entsprechendes gilt für Ausführungsformen mit Schaltringen (1 ), bei denen die Schaltringe (1 ) jeweils als in axialer Richtung benachbarter Ringscheiben bezie hungsweise Ringscheibensegmente ausgebildet sind, wobei sich die Verbindungslei ter (2) vorzugsweise von den inneren oder äußeren Umfangsflächen, welche wiede rum die Schmalseiten der Schaltringe (1 ) darstellen, ausgehen.

Die Verbindungsleiter (2) können wie beim in Fig. 1 dargestellten Beispiel mit koaxia len Schaltringen (1 ) ebenfalls in radialer Richtung ausgerichtet sein, wobei auch Aus führungsformen, bei denen die Verbindungsleiter (1 ) in axialer Richtung ausgerichtet sind.

Zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Leistungselektronik, weißt zumindest ein Teil der Schaltringe (1 ) jeweils einen Leistungsanschluss (4) auf. Die schematisch dargestellten Leistungsanschlüsse (4) sind in axialer Richtung vorgesehen. Im dar gestellten Beispiel sind drei Schaltringe (1 ) jeweils mit einem Leistungsanschluss (4) verbunden. Die drei Leistungsanschlüsse sind zueinander und in einer Reihe ausge richtet. Abhängig von der Anordnung der Leistungselektronik beziehungsweise der Stromführung können die Leistungsanschlüsse (4) auch anders angeordnet werden. Prinzipiell wird jedoch eine Anordnung in räumlicher Nähe und mit einer einheitlichen Höhe bevorzugt, da hierdurch die Durchführung durch Gehäusebauteile oder auch eine Verwendung von Steckverbindungen vereinfacht wird.

Im weiteren Verlauf der Leistungsanschlüsse (4) in Richtung der Schaltringe (1 ) wei sen die Leistungsanschlüsse (4) vorzugsweise Aussparungen (6) auf, um den Schalt ring (1 ) aufnehmen zu können, wodurch eine große Kontaktfläche zwischen Leis tungsanschluss (4) und Schaltring (1 ) erreicht werden kann. Die Aussparung (6) kann hierbei insbesondere mit zwei oder bei mittigen Aussparungen (6) drei Seiten der Aussparung (6) in Kontakt treten.

Insbesondere um eine Kontaktierung von Schaltringen (1 ), welche zwischen zwei weiteren Schaltringen (1 ) angeordnet sind, zu ermöglichen kann zumindest ein Teil der Schaltringe (1 ) im Bereich der Leistungsanschlüsse (4) von einer kreisringförmi- gen Form abweichen, um einen für eine Isolierung ausreichenden Abstand zwischen den Schaltringen (1 ) zu gewährleisten.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind vier Schaltringe (1 ) gezeigt, wobei der äußere Schaltring (1 ) keinen Leistungsanschluss (4) aufweist und in zwei separate Kreisring segmente geteilt ist, wobei die Leistungsanschlüsse (4) der anderen Schaltringe (1 ) in einem Bereich zwischen den Kreisringsegmenten angeordnet sind.

Die Leistungsanschlüsse (4) der beiden mittleren Schaltringe (1 ) sind jeweils über einer seitlich am Leistungsanschluss (4) vorgesehene Aussparung (6) mit dem jewei ligen Schaltring (1 ) verbunden. Die Aussparungen (6) sind hierbei gegenüberliegend vorgesehen, das heißt für dem radial äußeren der mittleren Schaltringe (1 ) auf der radial inneren Seite und auf der radial äußeren Seite des radial inneren der mittleren Schaltringe (1 ). Somit können die mittleren Schaltringe (1 ) kreisringförmig mit einem konstanten Durchmesser ausgebildet werden und gleichzeitig eine ausreichend gro ße Kontaktfläche für die Verbindung mit den Leistungsanschlüssen (4) bereitgestellt werden.

Der radial innere Schaltring (1 ) weist in Fig. 1 zumindest im Bereich des Leistungs anschlusses (4) des benachbarten Schaltrings (1) eine nach innen abweichende Form auf, um ausreichend Abstand zum Leistungsanschluss (4) des benachbarten Schaltrings (1 ) zu gewährleisten.

Der radial innere Schaltring (1) ist in dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Stromschiene (5) mit dem Leistungsanschluss (4) verbunden. Die Stromschiene (5) stellt hierbei einen selbsttragenden Flachleiter dar, welcher an einem Ende mit dem Schaltring (1 ) und am anderen Ende mit einem Leistungsanschluss (4) elektrisch lei tend verbunden ist. Die Stromschiene (5) ist dabei derart geformt, dass der Leis tungsanschluss (4) entsprechend zu den anderen Leistungsanschlüssen (4) positio niert ist. Hierzu weist die Stromschiene (5) in Fig. 1 eine abgewinkelte Form auf, wel che mit einem Schenkel mit der radial inneren Umfangsfläche des Schaltrings (1 ) verbunden ist, und der andere Schenkel sich axial beabstandet über die weiteren Schaltringe (1 ) erstreckt, um die Leistungsanschlüsse (4) in einer Reihe zu positio nieren.

Durch die Verwendung von Stromschienen (5) kann die Position der Leistungsan schlüsse (4) beliebig an den vorhandenen Bauraum angepasst werden. Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Ausführungsbeispiels mit Verbindungsleitern (2) gemäß Fig. 1 zusammen mit einem entsprechenden Ausschnitt mit Anschlusspins (7) der Flairpin-Wicklung. Wie bei Fig. 1 sind die Verbindungsleiter (2) axial nach oben und radial nach außen angeordnet. Die Anschlusspins (7) der Flairpin-Wicklung sind in diesem Beispiel radial außen an den Schaltringen (1 ) vorbeigeführt. Im dargestell ten Beispiel sind jeweils drei benachbarte Anschlusspins (7) einer gleichen Phase zugeordnet.

Die jeweils drei benachbarten Anschlusspins (7) sind mit einem einzigen Verbin dungsleiter (2) verbunden, wobei zwischen jeweils zwei der drei Anschlusspins (7) ein Teilbereich (3) angeordnet ist. Durch die Teilbereiche (3) werden die Anschluss pins (7) auf mindestens zwei Seiten des rechteckigen Querschnitts durch den Ver bindungsleiter (2) kontaktiert und mit diesem verbunden. Flierdurch wird die Positio nierung der Bauteile zueinander vor dem Verbinden, beispielsweise Verschweißen, vereinfacht sowie die Kontaktfläche und somit die übertragbare Leistung vergrößert.

Das in Fig. 3 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel einer Verschaltung ist analog zu dem in Fig. 1 aufgebaut, weshalb auf die obige Beschreibung verwiesen wird.

Im Unterschied zu Fig. 1 sind jedoch die Verbindungsleiter (2) anders ausgeführt. Ein Verbindungsleiter (2) ist jeweils mit zwei Anschlusspins (7) verbunden. Flierzu weist der Verbindungsleiter (2) einen vorderen Teilbereich (3) auf, der zwischen zwei An schlusspins (7) angeordnet wird. Im dargestellten Beispiel behält der Verbindungslei ter (2) im weiteren Verlauf den Querschnitt des Teilbereichs (3) bei. Alternativ kann der Querschnitt des Verbindungsleiters (2), insbesondere in Annäherung an den Schaltring (1 ), vergrößert sein.

Der Teilbereich (3) ist entgegen Fig. 1 in Fig. 3 in axialer Richtung angeordnet und verläuft weitestgehend parallel zu den Anschlusspins (7). Durch den parallelen Ver lauf kann die Kontaktfläche mit dem Anschlusspin (7) vergrößert werden. Da der An schlusspin (7) nur auf einer Seite durch den Teilbereich (3) kontaktiert wird, ist die Positionierung etwas erschwert, jedoch kann etwas Bauraum eingespart werden.

Bei mehr als zwei benachbarten Anschlusspins (7) mit gleicher Phase, wie bei spielsweise drei wie in Fig. 3, sind entsprechend zwei Verbindungsleiter (2) vorgese hen, welche zumindest zwischen den Teilbereichen (3) eine lichte Weite aufweisen, die zur Aufnahme eines Anschlusspins (7) geeignet ist. Fig. 4 stellt analog zu Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt einer Verschaltung mit einer Flairpin-Wicklung gemäß Fig. 3 dar.

Die Teilbereiche (3) sind jeweils zwischen zwei Anschlusspins (7) angeordnet und mit diesen verbunden. Die jeweils drei Anschlusspins (7) einer Phase sind mit zwei Verbindungsleiter (2) mit dem Schaltring (1 ) verbunden. Somit wird der mittlere An schlusspin (7) auf zwei Seiten von einem Verbindungsleiter (2) kontaktiert, wobei die beiden äußeren jeweils nur durch einen Verbindungsleiter (2) kontaktiert sind.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es kön nen wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen wer den beziehungsweise verschiedene Merkmale unterschiedlicher Beispiele miteinan der kombiniert werden.

Bezuaszeichen SchaString

Verbindungsleiter

Teilbereich (des Verbindungsleiters) Leistungsanschluss

Stromschiene

Aussparung

Anschlusspin