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Title:
PHASE CONNECTION BETWEEN AN INVERTER OR CONVERTER AND AN ELECTRIC MACHINE, METHOD FOR ESTABLISHING AN ELECTRICAL CONNECTION, ELECTRICAL DRIVE DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/171589
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a phase connection (PA) for the electrically conductive connection of an inverter to a bus bar (SS) of an electric machine, having: a housing part (GT) having a housing wall (GW), the housing wall (GW) having a first side (ES) and a second side (ZS) which is different from the first side (ES), and an opening (OEF) being formed in the housing wall (GW), said opening extending between the first side (ES) and the second side (ZS); a load bus bar (LSS), which runs through the opening (OEF) and has a first connecting portion (EVA) which runs beyond the first side (ES) and is formed at least in some portions from a soft-annealed copper and/or contains soft-annealed copper.

Inventors:
BLÖSCH CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/052937
Publication Date:
August 18, 2022
Filing Date:
February 08, 2022
Export Citation:
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Assignee:
VITESCO TECHNOLOGIES GERMANY GMBH (DE)
International Classes:
H02K5/22; B60L15/00
Foreign References:
CN205336020U2016-06-22
US20200366026A12020-11-19
EP2218915A12010-08-18
DE102016222611A12018-05-17
Attorney, Agent or Firm:
VITESCO TECHNOLOGIES - ASSOCIATION NO. 1137 (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Phasenanschluss (PA) zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters oder Konverters mit einer Stromschiene (SS) einer elektrischen Maschine, aufweisend ein eine Gehäusewandung (GW) aufweisendes Gehäuseteil (GT), wobei die Gehäusewandung (GW) eine erste Seite (ES) und eine von der ersten Seite (ES) verschiedene zweite Seite (ZS) aufweist, und in der Gehäusewandung (GW) eine sich zwischen der ersten Seite (ES) und der zweiten Seite (ZS) erstreckende Öffnung (OEF) ausgebildet ist, eine durch die Öffnung (OEF) geführte Laststromschiene (LSS) , die einen über die erste Seite (ES) hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt (EVA) aufweist, der zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist.

2. Phasenanschluss nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (EVA) auf einer der Gehäusewandung (GW) abgewandten Seite einen distalen Endabschnitt (DEA) mit einer Befestigungsöffnung (BO) aufweist.

3. Phasenanschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsöffnung (BO) als Langloch ausgebildet ist.

4. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitts (EVA) zwischen dem distalen Endabschnitt (DEA) und der ersten Seite (ES) aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist und der distale Endabschnitt (DEA) eine gegenüber dem Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitt (EVA) erhöhte Festigkeit aufweist.

5. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromschiene (LSS) über ihre gesamte Länge aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist.

6. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem distalen Endabschnitt (DEA) eine Kappe (KA) aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, das gegenüber der aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildeten Laststromschiene (LSS) eine erhöhte Festigkeit aufweist.

7. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromschiene (LSS) in der Öffnung mediendicht zur Gehäusewandung (GW) angebunden ist.

8. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststromschiene (LSS) ein rechteckiges Profil mit einer erste Breite (bi) und einer zur ersten Breite (bi) im rechten Winkel angeordneten zweiten Breite (b2 aufweist, wobei die erste Breite (bi) kleiner als die zweite Breite (b2) ist.

9. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite des distalen Endabschnitts zumindest abschnittsweise abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist.

10. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnseite der Kappe zumindest teilweise abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist.

11 . Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (EVA) zwischen dem distalen Endabschnitt (DEA) und der ersten Seite (ES) der Gehäusewandung (GW) wenigstens eine Querschnittsreduzierung (QR) aufweist.

12. Phasenanschluss nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verbindungsabschnitt (EVA) zwischen dem distalen Endabschnitt (DEA) und der ersten Seite (ES) der Gehäusewandung (GW) einen Dehnungsabschnitt (DA) aufweist, der, senkrecht zur Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitt (EVA), eine U-förmigen und/oder V-förmige Ausgestaltung aufweist.

13. Elektrische Antriebseinrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, aufweisend einen Inverter, eine elektrische Maschine mit einer Stromschiene, und einen Phasenanschluss (PA) nach einem der vorstehenden Ansprüche, der den Inverter und die Stromschiene (SS) elektrisch leitend miteinander verbindet. 14. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem

Inverter und einer Stromschiene (SS) einer elektrischen Maschine, mit einem Phasenanschluss (PA) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei ein über die zweite Seite hinausgeführterzweiter Verbindungsabschnitt elektrisch leitend mit dem Inverter verbunden ist, der Inverter auf ein Gehäuse der elektrischen Maschine aufgesetzt wird, und der erste Verbindungsabschnitt (EVA) über ein Befestigungsmittel (BM) mit einer Stromschiene (SS) der elektrischen Maschinen elektrisch leitend verbunden wird.

Description:
Beschreibung

Phasenanschluss zwischen einem Inverter oder Konverter und einer elektrischen Maschine nebst Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung, elektrische Antriebseinrichtung

Die Erfindung betrifft einen Phasenanschluss zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters mit einer Stromschiene einer elektrischen Maschine, wobei der Phasenanschluss wenigstens eine Laststromschiene aufweist, und die Laststromschiene zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Laststromschiene aus weichgeglühtem Kupfer können Toleranzen im Bereich des elektrischen Anschlusses beim Zusammenbau von Inverter und elektrischer Maschine in einfacher Weise ausgeglichen werden. Zudem betrifft die Erfindung eine elektrische Antriebseinrichtung mit einem Inverter und einer elektrischen Maschine, wobei der Inverter und die elektrische Maschine über den erfindungsgemäßen Phasenanschluss elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem Inverter und einer elektrischen Maschine über den erfindungsgemäßen Phasenanschluss.

Phasenanschlüsse zwischen einem Inverter und einer elektrischen Maschine sind grundsätzlich bekannt. Die bekannten Phasenanschlüsse werden dazu genutzt, eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einer Stromschiene der elektrischen Maschine und dem Inverter herzustellen. Ein bekanntes Problem ist dabei, dass beim Aufsetzen des Inverters auf die elektrische Maschine, die elektrischen Anschlüsse auf beiden Seiten nicht immer präzise zueinander ausgerichtet sind. Mit anderen Worten ist nicht ausgeschlossen, dass bei der elektrischen Verbindung eines Leiters des Phasenanschlusses mit der Stromschiene der elektrischen Maschine eine gewisse Toleranz ausgeglichen werden muss. Um einen Toleranzausgleich zu ermöglichen, werden die elektrischen Leiter des Phasenanschlusses zumindest abschnittsweise lamellenartig ausgebildet. Mit anderen Worten werden eine Vielzahl dünner, elektrisch leitendender Blech in Längsrichtung des Leiters nebeneinander angeordnet, um einerseits ein gewisse Nachgiebigkeit des Leiters zu ermöglichen und andererseits, um einen gewissen Mindestquerschnitt des elektrischen Leiters bereitzustellen. Derartige bekannte Phasenanschlüsse sind teuer in dessen Herstellung.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Phasenanschluss zwischen einem Inverter und einer elektrischen Maschine anzugeben, der preiswert herstellbar ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, der nachstehenden Beschreibung und der Zeichnungen, wobei jedes Merkmal sowohl einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen kann, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit etwas Gegenteiliges ergibt.

Erfindungsgemäß ist ein Phasenanschluss zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters oder eines Konverters mit einer Stromschiene einer elektrischen Maschine vorgesehen, aufweisend ein eine Gehäusewandung aufweisendes Gehäuseteil, wobei die Gehäusewandung eine erste Seite und eine von der ersten Seite verschiedene zweite Seite aufweist, und in der Gehäusewandung eine sich zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erstreckende Öffnung ausgebildet ist, eine durch die Öffnung geführte Laststromschiene, die einen über die erste Seite hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt aufweist, der zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist.

Mit anderen Worten ist es ein Aspekt der Erfindung, dass ein Phasenanschluss zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters oder eines Konverters mit einer Stromschiene einer elektrischen Maschine angegeben wird. Der Inverter kann auch als Wechselrichter bezeichnet werden. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs Anwendung findet. Für gewöhnlich weist die elektrische Maschine einen Stator mit einer Statorwicklung auf. Die Phasen der Statorwicklung werden zu einer Stromschiene geführt, um diese elektrisch leitend anzuschließen.

Der Phasenanschluss weist ein Gehäuseteil auf. Das Gehäuseteil kann vorzugsweise ein Bestandteil eines den Inverter zumindest abschnittsweise umgebenden Invertergehäuses sein. In der Regel ist das Gehäuseteil aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Kunststoff, ausgebildet. Weiter ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil eine Wandung aufweist. Die Gehäusewandung bildet eine erste Seite und eine zweite Seite aus. Die beiden Seiten sind voneinander verschieden. Die erste Seite kann vorzugsweise der elektrischen Maschine zugewandt sein, und die zweite Seite ist vorzugsweise in Richtung des Inverters gerichtet. Vorzugsweise sind die erste Seite und die zweite Seite parallel zueinander ausgerichtet.

Zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite erstreckt sich durch die Gehäusewandung eine Öffnung. Die Öffnung ist vorzugsweise eine randgeschlossene Durchtrittsöffnung. Durch die Öffnung ist eine Laststromschiene geführt, die einen über die erste Seite hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt aufweist. Die Laststromschiene ist elektrisch leitend ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. Weichgeglühtes Kupfer weist insbesondere im kalten Zustand eine gute bzw. eine erhöhte Verformbarkeit und/oder eine reduzierte Steifigkeit auf, so dass der erste Verbindungsabschnitt bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts mit der Stromschiene der elektrischen Maschine fertigungsbedingte Toleranzen im Bereich des Stromanschlusses ausgleichen kann. Durch die erhöhte Nachgiebigkeit des Verbindungsabschnitts können Spannungen des Verbindungsabschnitts im Bereich der Öffnung der Gehäusewandung reduziert werden. Eine derartige lamellenbandfreie Laststromschiene ist preiswert herstellbar, so dass die Kosten des Phasenanschlusses reduziert werden können.

Unter weichgeglühtem Kupfer wird vorzugsweise ein Kupfermaterial verstanden, dass eine Festigkeit von 200 bis 240 MPa aufweist, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Die Bruchdehnung des weichgeglühten Kupfers ist größer 38% und der Härtewert des weichgeglühten Kupfers liegt zwischen 45 HB und 55 HB (Brinellhärte).

Denkbar ist, dass der Verbindungsabschnitt über eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere über eine Schweißverbindung und/oder eine Lötverbindung mit der Stromschiene der elektrischen Maschine verbunden werden kann.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass der erste Verbindungsabschnitt auf einer der Gehäusewandung abgewandten Seite einen distalen Endabschnitt mit einer Befestigungsöffnung aufweist. Auf diese Weise kann die Laststromschiene bzw. der erste Verbindungsabschnitt vorzugsweise über ein durch die Befestigungsöffnung geführtes Befestigungsmittel in einfacher Weise kraftschlüssig mit der Stromschiene verbunden werden. Das Befestigungsmittel kann vorzugsweise eine Schraubverbindung, eine Nietverbindung und/oder ein Bolzen sein. Auf diese Weise kann vorzugsweise die Verbindung für einen Reparaturfall zerstörungsfrei gelöst werden.

In diesem Zusammenhang liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Befestigungsöffnung als Langloch ausgebildet ist. Die Längsrichtung des Langlochs erstreckt sich dabei vorzugsweise in einer Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitts. Bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts mit der Stromschiene mit Hilfe des Befestigungsmittels können über das Langloch Spannungen im Bereich der Öffnung bei einer toleranzbedingten Auslenkung des ersten Verbindungsabschnitts reduziert werden. Ebenso können die Spannungen im Bereich der Stromschiene, die für gewöhnlich mit den Phasen des Statorwicklungskopfes verbunden ist, reduziert werden. Der Wicklungskopf kann eine spröde, zum Teil glasartige Ummantelung und/oder Beschichtung aufweisen, die leicht brüchig ist. Folglich können somit über das Langloch im distalen Endabschnitt auch die mechanischen Einflüsse auf den Wicklungskopf des Stators bei einer Befestigung des Phasenanschlusses an die Stromschiene minimiert werden. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitts zwischen dem distalen Endabschnitt und der ersten Seite aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist, und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist, und der distale Endabschnitt eine gegenüber dem Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitt erhöhte Festigkeit aufweist. Denkbar ist demnach auch, dass die gesamte Laststromschiene, bis auf den distalen Endabschnitt, aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist, und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. Der distale Endabschnitt weist eine höhere strukturelle Festigkeit und/oder Steifigkeit als der Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitt zwischen der ersten Seite und dem distalen Endabschnitt auf, welcher aus dem weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. Der distale Endabschnitt ist vorzugsweise aus einem Metall, insbesondere aus Kupfer, ausgebildet. Vorzugsweise ist der distale Endabschnitt stoffschlüssig an einen Teilbereich des ersten Verbindungsabschnitts angebunden. Bedingt dadurch, dass der distale Endabschnitt eine erhöhte strukturelle Steifigkeit aufweist, kann eine dauerhafte Vorspannkraft bei einer kraftschlüssigen Verbindung der Laststromschiene an die Stromschiene ermöglicht werden.

Alternativ dazu liegt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, dass die Laststromschiene über ihre gesamte Länge aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die gesamte Laststromschiene samt distalem Endabschnitt aus dem gleichen Material und vorzugsweise einstückig ausgebildet. Somit können die Kosten der Laststromschiene reduziert werden. Da bei einer kraftschlüssigen Befestigung der Laststromschiene an die Stromschiene die Spannkraft des Befestigungsmittels aufgrund der reduzierte Steifigkeit des weichgeglühtem Kupfers über eine Dauer nachlassen kann, bedingt durch eine Relaxation des Materials, kann vorgesehen sein, dass zwischen einem Kopf des Befestigungsmittels und dem distalen Ende und/oder zwischen dem distalen Ende und der Stromschiene eine Federelement angeordnet ist bzw. wird.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, dass auf dem distalen Endabschnitt eine Kappe aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, das gegenüber der aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildeten Laststromschiene eine erhöhte Festigkeit aufweist. Die Kappe weist vorzugsweise eine Befestigungsöffnung auf, die zur Befestigungsöffnung des distalen Endabschnitts ausgerichtet ist, so dass ein Befestigungsmittel durch die Kappe und den distalen Endabschnitt geführt werden kann, um mit der Stromschiene oder einem Gegenlager verbunden zu werden. Da die Kappe eine erhöhte Festigkeit aufweist, kann eine Vorspannkraft des Befestigungsmittels dauerhaft auf die Kappe zur Befestigung der Laststromschiene an die Stromschiene aufgebracht werden. Die Kappe ist vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet und/oder weist zumindest teilweise Kupfer auf. Denkbar ist, dass die Kappe stoffschlüssig und/oder formschlüssig auf dem distalen Endabschnitt angeordnet und/oder befestigt ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laststromschiene in der Öffnung mediendicht zur Gehäusewandung angebunden ist. Eine mediendichte Anbindung ist vorzugsweise ein fluiddichte Anbindung. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein Fluid, beispielweise ein Öl, aus der elektrischen Maschine über den Phasenanschluss in den Inverter gelangt.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Laststromschiene ein rechteckiges Profil mit einer erste Breite bi und einer zur ersten Breite bi im rechten Winkel angeordneten zweiten Breite b2 aufweist, wobei die erste Breite bi kleiner als die zweite Breite b2 ist. Vorzugsweise gilt für die Breite b2: 2bi < b2 ^ 10bi, insbesondere 3bi < b2 ^ 8bi. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Laststromschiene eine Breite bi von 3 mm aufweist und eine Breite b2 von 17 mm hat. Um Toleranzen im Bereich des elektrischen Anschlusses beim Zusammenbau von Inverter und elektrischer Maschine auszugleichen, wird die Laststromschiene bzw. der erste Verbindungsabschnitt um die schwache Achse der Laststromschiene zumindest teilweise gebogen und/oder ausgelenkt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Stirnseite des distalen Endabschnitts zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist. Die Stirnseite des distalen Endabschnitts ist somit ein Ende der Laststromschiene in dessen Längsrichtung bzw. Längserstreckung. Durch die abgeschrägte bzw. geneigte Ausbildung der Stirnseite kann der erste Verbindungsabschnitt ausgelenkt werden, sofern dieser bei der Anordnung des Inverters auf die elektrische Maschine frontal auf das zu verbindende Gegenstück trifft.

Sofern auf dem distalen Ende eine Kappe aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet ist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Stirnseite der Kappe zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, abgeschrägt und/oder geneigt ausgebildet ist. Die Stirnseite der Kappe ist auf einer der Befestigungsöffnung abgewandten Seite ausgebildet. Durch die abgeschrägte bzw. geneigte Ausbildung der Stirnseite kann der erste Verbindungsabschnitt ausgelenkt werden, sofern dieser bei der Anordnung des Inverters auf die elektrische Maschine frontal auf das zu verbindende Gegenstück trifft.

Die Längsrichtung der geneigten Stirnseite des distalen Endabschnitts bzw. der geneigten Stirnseite des Kappe verläuft in einem rechten Winkel zur Längsrichtung der Laststromschiene. Insbesondere verläuft die Längsrichtung der geneigten Stirnseite des distalen Endabschnitts und/oder die Stirnseite der Kappe in Längsrichtung der zweiten Breite b2. Zumindest teilweise und/oder abschnittsweise geneigt bzw. abgeschrägt bedeutet, dass, bezogen auf die erste Breite bi, ein Abschnitt von größer 0,1 xbi und kleiner 0,8x bi, bevorzugt von größer 0,2xbi und kleiner 0,7x bi, besonders bevorzugt von größer 0,3xbi und kleiner 0,6xbi , geneigt ausgebildet ist, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt zwischen dem distalen Endabschnitt und der ersten Seite der Gehäusewandung wenigstens eine Querschnittsreduzierung aufweist. Denkbar ist, dass zwei oder mehrere Querschnittsreduzierungen vorgesehen sind, die vorzugsweise in Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitts zueinander beabstandet angeordnet sind. Die Mehrzahl der Querschnittsreduzierungen können auf einer Seite und/oder vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten der Laststromschiene ausgebildet sein. Die Querschnittsreduzierung dient als Umlenkpunkt, sodass der Verbindungsabschnitt gezielt ausgelenkt werden kann. Somit können Spannungen, insbesondere im Bereich der Öffnung durch die Gehäusewandung im Bereich des distalen Endes beim Auslenken des ersten Verbindungsabschnitts reduziert werden. Die Querschnittsreduzierung kann beispielsweise eine über die erste Breite bi und/oder die zweite Breite b 2 erstreckende Materialausnehmung und/oder Kerbe sein. Die Umlenkpunkte in Form von Querschnittsreduzierungen sind platzsparend und einfach herstellbar.

Alternativ und/oder in Ergänzung kann eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorsehen, dass der erste Verbindungsabschnitt zwischen dem distalen Endabschnitt und der ersten Seite der Gehäusewandung einen Dehnungsabschnitt aufweist, der senkrecht zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts eine U-förmige und/oder V-förmige Ausgestaltung aufweist. Der Dehnungsabschnitt kann einerseits eine Längentoleranz kompensieren und zudem als Umlenkpunkt dienen, um die Spannungen bei einer Befestigung der Laststromschiene mit der Stromschiene im Bereich der Öffnung der Gehäusewandung und/oder am distalen Endabschnitt bzw. an der Stromschiene zu reduzieren.

Die Erfindung betrifft zudem eine elektrische Antriebseinrichtung für ein zumindest teilweise elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, aufweisend einen Inverter, eine elektrische Maschine mit einer Stromschiene, und den erfindungsgemäßen Phasenanschluss, der den Inverter und die Stromschiene elektrisch leitend miteinander verbindet.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einem Inverter und einer Stromschiene einer elektrischen Maschine, mit dem erfindungsgemäßen Phasenanschluss, wobei ein über die zweite Seite hinausgeführter zweiter Verbindungsabschnitt elektrisch leitend mit dem Inverter verbunden ist, der Inverter auf ein Gehäuse der elektrischen Maschine aufgesetzt wird, und der erste Verbindungsabschnitt über ein Befestigungsmittel mit einer Stromschiene der elektrischen Maschinen elektrisch leitend verbunden wird. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie den nachstehenden Ausführungsbeispielen. Die Ausführungsbeispiele sind nicht einschränkend, sondern vielmehr als beispielhaft zu verstehen. Sie sollen den Fachmann in die Lage versetzen, die Erfindung auszuführen. Die Anmelderin behält sich vor, einzelne und/oder mehrere der in den Ausführungsbeispielen offenbarten Merkmale zum Gegenstand von Patentansprüchen zu machen oder solche Merkmale in bestehende Ansprüche aufzunehmen. Die Ausführungsbeispiele werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

In diesen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines Phasenanschluss, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Phasenanschluss zum Toleranzausgleich, gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine Ansicht eines Phasenanschlusses mit Laststromschienen, die verschiedenartig ausgebildet sind;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Phasenanschluss zum Toleranzausgleich mit einer Schraubverbindung und einem Federelement.

In Fig. 1 ist eine dreidimensionale Ansicht eines Phasenanschlusses PA zur elektrisch leitenden Verbindung eines Inverters mit einer Stromschiene SS einer elektrischen Maschine gezeigt. Der Inverter kann auch als Wechselrichter bezeichnet werden. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine elektrische Maschine eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, wobei die elektrische Maschine im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs Anwendung findet. Für gewöhnlich weist die elektrische Maschine einen Stator mit einer Statorwicklung auf. Die Phasen (U,V,W) der Statorwicklung werden zur Stromschiene SS geführt um diese elektrisch leitend anzuschließen.

Der Phasenanschluss PA weist ein Gehäuseteil GT aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, auf. Das Gehäuseteil GT kann vorzugsweise ein Bestandteil eines den Inverter zumindest abschnittsweise umgebenden Invertergehäuses sein. Es ist vorgesehen, dass das Gehäuseteil GT eine Gehäusewandung GW aufweist. Die Gehäusewandung GW bildet eine erste Seite ES und eine zweite Seite ZS aus. Die beiden Seiten ES, ZS sind voneinander verschieden. Die erste Seite ES ist vorzugsweise der elektrischen Maschine zugewandt, und die zweite Seite ZS ist vorzugsweise in Richtung des Inverters gerichtet.

Zwischen der ersten Seite ES und der zweiten Seite ZS erstreckt sich durch die Gehäusewandung GW eine Öffnung OEF. Vorliegend sind es drei zueinander beabstandet angeordnete Öffnungen OEF. Die Öffnungen OEF sind randgeschlossene Durchtrittsöffnungen. Durch jede Öffnung OEF ist eine Laststromschiene LSS geführt. Jede Laststromschiene LSS weist einen über die erste Seite ES hinausgeführten ersten Verbindungsabschnitt EVA auf. Die Laststromschienen LSS sind elektrisch leitend ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt EVA zumindest abschnittsweise aus einem weichgeglühten Kupfer ausgebildet ist und/oder weichgeglühtes Kupfer aufweist. Weichgeglühtes Kupfer weist ein erhöhte Verformbarkeit auf, so dass der erste Verbindungsabschnitt EVA bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts EVA mit der Stromschiene SS der elektrischen Maschine fertigungsbedingte Toleranzen T ausgleichen kann. Durch die erhöhte Nachgiebigkeit des ersten Verbindungsabschnitts EVA können Spannungen des ersten Verbindungsabschnitts EVA im Bereich der Öffnung OEF der Gehäusewandung GW reduziert werden. Zudem ist ein derartiger Phasenanschluss PA preiswert herstellbar.

Die Laststromschienen LSS weisen ein rechteckiges Profil bzw. Querschnitt mit einer erste Breite bi und einer zur ersten Breite bi im rechten Winkel angeordneten zweiten Breite b2 auf, wobei die erste Breite bi kleiner als die zweite Breite b2 ist. Vorliegend gilt 4bi < b2 ^ 7bi. Somit kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Laststromschiene LSS eine erste Breite bi von 3 mm aufweist und eine zweite Breite b2 von 17 mm hat. Um Toleranzen T zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt EVA und der Stromschiene SS auszugleichen, wird die Laststromschiene LSS bzw. der erste Verbindungsabschnitt EVA um die schwache Achse der Laststromschiene LSS gebogen und/oder ausgelenkt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Phasenanschluss PA zum Toleranzausgleich, wie er aus Fig. 1 bekannt ist. Der erste Verbindungsabschnitt EVA weist auf einer der Gehäusewandung GW abgewandten Seite einen distalen Endabschnitt DEA mit einer Befestigungsöffnung BO auf. Ein Befestigungsmittel BM, vorzugsweise eine Schraube, ist durch die Befestigungsöffnung BO und die Stromschiene SS geführt und mit einem Gegenlager GL kraftschlüssig verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung ist beispielsweise eine Schraubverbindung. Durch die Befestigung des distalen Endabschnitts DEA and die Stromschiene SS kann über den nachgiebig ausgebildeten ersten Verbindungsabschnitt EVA zwischen der ersten Seite ES und dem distalen Endabschnitt DEA eine Toleranz T zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt EVA und der Stromschiene SS in einfacher Weise ausgeglichen werden.

Die Befestigungsöffnung BO ist als Langloch ausgebildet. Die Längsrichtung des Langlochs erstreckt sich dabei in einer Längsrichtung des ersten Verbindungsabschnitts EVA. Bei einer Befestigung des ersten Verbindungsabschnitts EVA mit der Stromschiene SS mit Hilfe des Befestigungsmittels BM können über das Langloch Spannungen im Bereich der Öffnung OEF bei einer toleranzbedingten Auslenkung des ersten Verbindungsabschnitts EVA reduziert werden. Ebenso können die Spannungen im Bereich der Stromschiene SS, die für gewöhnlich mit den Phasen des Statorwicklungskopfes verbunden ist, reduziert werden.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Phasenanschlusses PA mit drei unterschiedlich ausgebildeten Laststromschienen LSS. Denkbar ist, dass ein Phasenanschluss PA mit unterschiedlichen Laststromschienen LSS vorgesehen sein kann. In der Regel weist der Phasenanschluss PA jedoch Laststromschienen LSS auf, die gleichartig ausgebildet sind. Sie können aber in ihrer Länge variieren. Bei der linken Laststromschiene LSS ist vorsehen, dass der erste Verbindungsabschnitt EVA zwischen dem distalen Endabschnitt DEA und der ersten Seite ES der Gehäusewandung GW einen Dehnungsabschnitt DA aufweist, der senkrecht zur Längsrichtung des Verbindungsabschnitts eine U-förmige und/oder eine V-förmige Ausgestaltung aufweist. Der Dehnungsabschnitt DA kann einerseits eine Längentoleranz kompensieren und zudem als Umlenkpunkt dienen, um die Spannungen bei einer Befestigung der Laststromschiene LSS mit der Stromschiene SS im Bereich der Öffnung OEF der Gehäusewandung GW und/oder am distalen Endabschnitt DEA bzw. an der Stromschiene SS zu reduzieren.

Bei der mittig angeordneten Laststromschiene LSS ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt EVA zwischen dem distalen Endabschnitt DEA und der ersten Seite ES der Gehäusewandung GW wenigstens eine Querschnittsreduzierung QR aufweist. Die Querschnittsreduzierung QR kann vorzugsweise, wie dargestellt, eine Kerbe sein, die sich entlang der zweiten Breite b 2 der Laststromschiene LSS erstreckt. Vorliegend sind zwei in Längsrichtung der Laststromschiene LSS zueinander beabstandete Querschnittsreduzierungen QR angeordnet bzw. ausgebildet. Die Querschnittsreduzierungen QR können auf einer Seite des ersten Verbindungsabschnitts EVA angeordnet sein. Denkbar ist aber auch, dass die Querschnittsreduzierungen QR auf gegenüberliegenden Seiten des ersten Verbindungsabschnitts EVA angeordnet sind. Die Querschnittsreduzierung QR dient als Umlenkpunkt, sodass der erste Verbindungsabschnitt EVA gezielt ausgelenkt werden kann. Somit können Spannungen, insbesondere im Bereich der Öffnung OEF durch die Gehäusewandung GW und/oder im Bereich des distalen Endabschnitts DEA beim Auslenken des ersten Verbindungsabschnitts EVA reduziert werden. Die Umlenkpunkte in Form von Querschnittsreduzierungen QR sind platzsparend und einfach herstellbar.

Bei der rechten Laststromschiene LSS ist vorgesehen, dass die Laststromschiene LSS über ihre gesamte Länge aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist die gesamte Laststromschiene LSS samt distalem Endabschnitt DEA aus dem gleichen Material und einstückig ausgebildet. Somit können die Kosten der Laststromschiene LSS reduziert werden. Auf dem distalen Endabschnitt DEA ist eine Kappe KA aus einem elektrisch leitenden Material angeordnet, das gegenüber der aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildeten Laststromschiene LSS eine erhöhte Festigkeit aufweist. Die Kappe KA weist vorzugsweise eine Befestigungsöffnung BO auf, die zur Befestigungsöffnung BO des distalen Endabschnitts DEA ausgerichtet ist, so dass ein Befestigungsmittel BM durch die Kappe KA und den distalen Endabschnitt DEA geführt werden kann, um mit der Stromschiene SS verbunden zu werden. Da die Kappe KA eine erhöhte Festigkeit aufweist, kann eine Vorspannkraft des Befestigungsmittels BM dauerhaft auf die Kappe KA zur Befestigung der Laststromschiene LSS an die Stromschiene SS aufgebracht werden. Die Kappe KA ist vorzugsweise aus Kupfer ausgebildet und/oder weist zumindest teilweise Kupfer auf. Denkbar ist, dass die Kappe KA stoffschlüssig und/oder formschlüssig auf dem distalen Endabschnitt DEA angeordnet und/oder befestigt ist. Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch den Phasenanschluss PA, bei dem die gesamte Laststromschiene LSS aus weichgeglühtem Kupfer ausgebildet ist und/oder zumindest weichgeglühtes Kupfer aufweist. Dies gilt auch für den Bereich des distalen Endabschnitts DEA. Bei einer kraftschlüssigen Befestigung der Laststromschiene LSS an die Stromschiene SS kann die Spannkraft des Befestigungsmittels BM aufgrund der reduzierte Steifigkeit des weichgeglühten Kupfers nachlassen. Daher ist vorgesehen, dass zwischen einem Kopf KO des Befestigungsmittels BM und dem distalen Endabschnitt DEA ein Federelement FE angeordnet ist.