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Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine und ein Kraftfahrzeug umfassend eine solche elektrische Maschine.
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Elektrische Maschinen der eingangs genannten Art sind in der Regel mit einem Stator versehen, der Statorwicklungen umfasst. Die Statorwicklungen sind geeignet, aufgrund ihrer räumlichen Anordnung und der an den Stator-Wicklungen anliegenden mehrphasigen Spannungen in Überlagerung ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen. Diese Statorwicklungen erwärmen sich während des Betriebs der elektrischen Maschine aufgrund unterschiedlicher Verlusteffekte. Diese entstehende Wärme wird in der Regel über eine Luft-oder eine Wassermantelkühlung abgeführt.
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Bei einigen aus dem Stand der Technik bekannten elektrischen Maschinen wird die entstehende Wärme über ein Kühlmedium abgeführt, welches die Stator-Wicklungen umspült. Dabei ist der Raum, der den Stator bzw. die Stator-Wicklungen umgibt und in welchem das Kühlmedium zirkuliert, gegenüber der Umgebung abgedichtet. Diese Art der Kühlung der Stator-Wicklungen kann als Direktkühlung bezeichnet werden.
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Um die für den Betrieb der elektrischen Maschine benötigte elektrische Leistung bereitzustellen, ist es erforderlich, elektrische Leiter aus dem mit Kühlmedium gefüllten Raum herauszuführen. In analoger Weise müssen elektrische Signale, beispielsweise von Sensoren mittels Leitungen übertragen werden, die aus dem mit dem Kühlmedium gefüllten Raum herausgeführt werden.
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Aus der Druckschrift
US 2013/0004345 A1 ist ein mittels eines Elektromotors angetriebener Kompressor bekannt. Der Elektromotor umfasst einen Stator mit StatorWicklungen, die durch ein Kühlmedium umströmt werden. Zum Herausführen mit den Stator-Wicklungen verbundener Leiter umfasst der Elektromotor eine Kabeldurchführungsvorrichtung. Die Kabeldurchführungsvorrichtung ist an einer Außenseite eines Gehäuses des Stators befestigt. Die durch die Kabeldurchführungsvorrichtung geführten, nach außenragenden Kabelenden sind mit einem außen am Statorgehäuse angebrachten Stromrichter verbunden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Maschine bereitzustellen, die sich durch einen geringen Montageaufwand und geringe Fertigungskosten auszeichnet.
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Die Aufgabe wird durch eine elektrische Maschine nach Anspruch 1 und durch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 gelöst.
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Die erfindungsgemäße elektrische Maschine umfasst einen Statorwicklungen umfassenden Stator, ein den Stator umgebendes fluiddichtes Statorgehäuse, ein innerhalb des Statorgehäuses zirkulierendes, die Statorwicklungen umströmendes Kühlmedium und eine Kabeldurchführungsvorrichtung. Das Statorgehäuse umfasst eine Durchführungsöffnung, in welcher die Kabeldurchführungsvorrichtung festgelegt ist. Die Kabeldurchführungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl an Kontaktbolzen, deren jeweils erstes Ende innerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist und elektrisch mit einer der Statorwicklungen verbunden ist und deren jeweils zweites Ende außerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist. Die Kabeldurchführungsvorrichtung umfasst eine außerhalb des Statorgehäuses angeordnete, die Kontaktbolzen voneinander elektrisch isolierende Anschlusseinrichtung zum Anschluss von Kabelenden.
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Vorzugsweise umfasst die elektrische Maschine für jeden Kontaktbolzen eine mit dem zweiten Ende des jeweiligen Kontaktbolzens verbundene Anschlussklemme, die außerhalb des Statorgehäuses an der Anschlussvorrichtung angeordnet ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Statorgehäuse aus einem metallischen Werkstoff gebildet.
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Vorzugsweise umfasst die Anschlusseinrichtung wenigstens eine die Kontaktbolzen voneinander elektrisch isolierende Trennwand.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kabeldurchführungsvorrichtung mit einem Befestigungsflansch versehen, der an einer Innenseite des Statorgehäuses benachbart zur Durchführungsöffnung befestigt ist.
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Vorzugsweise umfasst die elektrische Maschine ferner einen an der Innenseite des Statorgehäuses und an dem Befestigungsflansch anliegenden Dichtring, der die Durchführungsöffnung vollumfänglich umgibt.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Befestigungsflansch mit wenigstens einer Befestigungsöffnung versehen, wobei die elektrische Maschine wenigstens eine Befestigungsschraube umfasst und wobei der Befestigungsflansch mittels der in der Befestigungsöffnung aufgenommenen Befestigungsschraube an dem Statorgehäuse befestigt ist.
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Vorzugsweise ist umfasst die Kabeldurchführungsvorrichtung einen einstückig aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff gefertigten Grundkörper.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Kontaktbolzen formschlüssig in dem Grundkörper aufgenommen.
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Vorzugsweise ist die elektrisch isolierende Trennwand und/oder der Befestigungsflansch und/oder die Anschlusseinrichtung Bestandteil des Grundkörpers.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Kontaktbolzen aus elektrisch leitfähigem Vollmaterial gebildet.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug umfassend eine erfindungsgemäße elektrische Maschine.
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Einzelheiten und weitere Vorteile der erfindungsgemäßen elektrischen Maschine werden anhand des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei veranschaulicht:
- 1: eine schematische Ansicht in Explosionsdarstellung der anmeldungsgemäßen elektrischen Maschine nach einem Ausführungsbeispiel.
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Die Anmeldung betrifft eine elektrische Maschine und ein eine solche elektrische Maschine aufweisendes Kraftfahrzeug.
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Die anmeldungsgemäße elektrische Maschine umfasst einen Statorwicklungen umfassenden Stator, ein den Stator umgebendes fluiddichtes Statorgehäuse, ein innerhalb des Statorgehäuses zirkulierendes, die Statorwicklungen umströmendes Kühlmedium und eine Kabeldurchführungsvorrichtung 20. Das Statorgehäuse umfasst eine Durchführungsöffnung 0, in welcher die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 festgelegt ist. Die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 umfasst eine Vielzahl an Kontaktbolzen 30, deren jeweils erstes Ende 32 innerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist und elektrisch mit einer der Statorwicklungen verbunden ist und deren jeweils zweites Ende 34 außerhalb des Statorgehäuses angeordnet ist. Die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 umfasst eine außerhalb des Statorgehäuses angeordnete, die Kontaktbolzen 30 voneinander elektrisch isolierende Anschlusseinrichtung 21 zum Anschluss von Kabelenden.
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Die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 kann für jede Stromphase je einen Kontaktbolzen 30 umfassen. Die elektrische Maschine nach dem Ausführungsbeispiel umfasst beispielsweise drei Kontaktbolzen 30, wobei jeweils einer der Kontaktbolzen 30 für eine der drei Stromphasen steht.
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Die elektrische Maschine kann für jeden Kontaktbolzen eine mit dem zweiten Ende des jeweiligen Kontaktbolzens 30 verbundene Anschlussklemme (in der Figur nicht dargestellt), die außerhalb des Statorgehäuses an der Anschlussvorrichtung 20 angeordnet ist, umfassen.
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Das Kühlmedium, welches die Statorwicklungen umströmt, ist insbesondere ein elektrisch nicht leidiges Kühlmedium.
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Ferner kann die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 für jede Stromphase, bzw. für jeden Kontaktbolzen 30 ein flexibles Verbindungselement 60 umfassen, über welche das jeweilige erste Ende 32 des Kontaktbolzens 30 elektrisch mit der jeweiligen Statorwicklung verbunden ist. Die Verbindung des Verbindungselements 60 mit dem ersten Ende 32 und den Statorwicklungen kann beispielsweise mittels einer Verbindungsschraube 61 und/oder mittels eines Verbindungsbolzens 63 erfolgen.
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Das Statorgehäuse kann aus einem metallischen Werkstoff gebildet sein. Das Statorgehäuse kann aus einer Mehrzahl an Gehäuseelementen zusammengesetzt sein. Eines dieser Gehäuseelemente kann beispielsweise ein Lagerschild S sein, das in 1 wiedergegeben ist. Die Durchführungsöffnung 0, in welcher die Kabel Durchführungsvorrichtung 20 festgelegt ist, kann an dem Lagerschild S vorgesehen sein.
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Die Kontaktbolzen 30 können im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sein und/oder sich im Wesentlichen orthogonal zum Lagerschild S erstrecken.
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Die Anschlusseinrichtung 21 der Kabeldurchführungsvorrichtung 20 kann auch als Klemmbrett bezeichnet werden, welches als Isolator fungiert.
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Die Durchführungsöffnung 0 kann im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet sein, wie die 1 zu erkennen gibt.
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Die Anschlusseinrichtung 21 kann wenigstens eine die Kontaktbolzen 30 voneinander elektrisch isolierende Trennwand 22 umfassen. Dabei erstreckt sich die Trennwand 22 vorzugsweise in einer Ebene, welche die Ebene, in welcher das Lagerschild S liegt, in einem annähernd rechten Winkel schneidet.
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Die Anschlusseinrichtung 21 kann für jede Stromphase, bzw. für jeden Kontaktbolzen 30 mit einem Fach 25 versehen sein, wobei zwei nebeneinanderliegende Fächer 25 mittels der Trennwand 22 voneinander getrennt sein können.
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Die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 kann mit einem Befestigungsflansch 24 versehen sein, der an einer Innenseite des Statorgehäuses benachbart zur Durchführungsöffnung 0 befestigt ist.
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Die elektrische Maschine kann ferner einen an der Innenseite des Statorgehäuses und an dem Befestigungsflansch 24 anliegenden Dichtring 40 umfassen, der die Durchführungsöffnung 0 vollumfänglich umgibt.
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Zur Befestigung der Kabeldurchführungsvorrichtung 20 an dem Stator Gehäuse kann zunächst die Anschlusseinrichtung 21 vom Inneren des Statorgehäuses aus durch die Durchführungsöffnung 0 geführt werden, bis der Befestigungsflansch 24 und/oder der Dichtring 40 an der Innenseite der Statorgehäuses benachbart zur Durchführungsöffnung 0 anliegt.
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Der Befestigungsflansch 24 kann mit wenigstens einer Befestigungsöffnung 26 versehen sein, wobei die elektrische Maschine wenigstens eine Befestigungsschraube 50 umfassen kann und wobei der Befestigungsflansch 24 mittels der in der Befestigungsöffnung 26 aufgenommenen Befestigungsschraube 50 an dem Statorgehäuse befestigt sein kann. Der Befestigungsflansch 24 kann sich im Wesentlichen parallel zum Lagerschild S erstrecken.
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Die Kabeldurchführungsvorrichtung 20 kann einen einstückig aus einem elektrisch isolierenden Material, insbesondere aus einem Kunststoff gefertigten Grundkörper 28 umfassen.
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Die Kontaktbolzen 30 können formschlüssig in dem Grundkörper 28 aufgenommen sein, insbesondere an einem Basisabschnitt 23 des Grundkörpers 28.
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Die elektrisch isolierende Trennwand 22 und/oder der Befestigungsflansch 24 und/oder die Anschlusseinrichtung 21 und/oder der Basisabschnitt 23 können Bestandteil des Grundkörpers 28 sein und demnach einstückig ausgebildet sein, insbesondere aus Kunststoff gefertigt sein. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der elektrischen Maschine sind der Befestigungsflansch 24, die Anschlusseinrichtung 21 einschließlich der Trennwand 22 sowie der Basisabschnitt 23 Bestandteil des einstückig aus Kunststoff gebildeten Grundkörpers 28.
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Die Kontaktbolzen 30 aus elektrisch leitfähigem Vollmaterial gebildet sein. Die einzelnen Kontaktbolzen 30 können jeweils mittels eines Sicherungselements 36 in der Anschlusseinrichtung 21 und/oder in dem Grundwert 28 und/oder in dem Basisabschnitt 23 axial festgelegt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2013/0004345 A1 [0005]
