DE102021205574A1

DE102021205574A1 - Bauteil mit wenigstens zwei elektrischen Leitern

Info

Publication number: DE102021205574A1
Application number: DE102021205574.5A
Authority: DE
Inventors: Jochen Wessner; Wolfgang Stolper; Stephan Gaertner; Markus Pechinger; Steffen Buhl; Muzaffar Fatdachow
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-06-01
Filing date: 2021-06-01
Publication date: 2022-12-01

Abstract

Es wird ein Bauteil (32) vorgeschlagen mit wenigstens zwei elektrischen Leitern (34, 35), die im Bauteil (32) zueinander beabstandet verlaufen und die durch ein eine Isolationsstrecke bildendes elektrisch isolierendes Material (44) voneinander getrennt sind. In dem elektrisch isolierenden Material (44) ist wenigstens ein luftgefüllter Hohlraum (46) vorhanden. Durch den Hohlraum (46) wird die Isolationsstrecke zwischen den Leitern (34, 35) vergrößert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Bauteil mit wenigstens zwei elektrischen Leitern nach der Gattung des Anspruchs 1.
Ein solches Bauteil ist allgemein bekannt und kann beispielsweise im Bereich eines elektrischen Anschlusses eines Luftverdichters in einem Brennstoffzellensystem angeordnet sein, durch den der Kathodenseite wenigstens eines Brennstoffzellenstacks verdichtete Luft zugeführt wird. Der Luftverdichter weist eine elektrische Antriebseinrichtung in Form eines Elektromotors auf, der einen Rotor umfasst, der in einer Rotationsbewegung angetrieben wird. Mit dem Rotor ist wenigstens ein Verdichterrad verbunden, durch das Luft gefördert und verdichtet wird. Für die elektrische Antriebseinrichtung ist üblicherweise ein elektrischer Anschluss am Verdichter vorgesehen. Ein derartiger elektrischer Anschluss weist üblicherweise wenigstens ein Bauteil auf, in dem wenigstens zwei elektrische Leiter zueinander beabstandet verlaufen, die durch ein eine Isolationsstrecke bildendes elektrisch isolierendes Material voneinander getrennt sind. Aufgrund der erforderlichen kompakten Abmessungen des Bauteils ist die mögliche Isolationsstrecke begrenzt. Hierdurch ist auch die über die Leiter zuführbare elektrische Spannung begrenzt um eine sichere Isolation zwischen den Leitern zu gewährleisten.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Bauteil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat den Vorteil, dass durch den wenigstens einen luftgefüllten Hohlraum die Isolationsstrecke vergrößert ist und somit bei gleichen Abmessungen des Bauteils eine höhere Spannung über die Leiter zugeführt werden kann oder bei gleicher zugeführter Spannung das Bauteil kompakter ausgeführt werden kann.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Bauteils angegeben. Durch die Ausbildung als Nut gemäß Anspruch 2 ist der Hohlraum einfach herstellbar. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 5 kann ein großes Volumen des Hohlraums erreicht werden. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 6 ist eine besonders einfache Herstellung des Hohlraums ermöglicht. Im Anspruch 8 ist eine weitere besonders einfache Herstellung des Hohlraums ermöglicht.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 in vereinfachter Darstellung einen Luftverdichter mit einem Bauteil im Bereich eines elektrischen Anschlusses zur Verbindung einer elektrischen Antriebseinrichtung des Verdichters mit einer Spannungsversorgung, 2 das Bauteil in vergrößerter Darstellung und 3 das Bauteil in einem Querschnitt entlang Linie III-III in 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein Verdichter in Form eines Luftverdichters 10 für ein Brennstoffzellensystem dargestellt, das beispielsweise für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Durch den Luftverdichter 10 wird der Kathodenseite wenigstens eines Brennstoffzellenstacks des Brennstoffzellensystems verdichtete Luft zugeführt. Der Verdichter 10 kann einstufig oder mehrstufig ausgeführt sein. Der Luftverdichter 10 weist wie in 1 dargestellt ein mehrere Gehäuseteile umfassendes Gehäuse 12 auf.
Im Gehäuse 12 ist ein Rotor 16 drehbar angeordnet, der einen Teil einer elektrischen Antriebseinrichtung 18 in Form eines Elektromotors bildet, der außerdem einen den Rotor 16 umgebenden Stator 20 aufweist. Bei Bestromung der Antriebseinrichtung 18 wird der Rotor 16 rotierend angetrieben. Der Rotor 16 ist im Gehäuse 12 beispielsweise über wenigstens ein Radiallger und wenigstens ein Axiallager gelagert. Mit dem Rotor 16 ist an einem Ende ein Verdichterrad 22 verbunden. Das Verdichterrad 22 ist von einem Teil des Gehäuses 12 umgeben, das in Form einer Volute ausgebildet ist. Mit dem dem Verdichterrad 22 abgewandten Ende des Rotors 16 kann ein Turbinenrad 26 oder ein weiteres Verdichterrad verbunden sein, das von einem Teil des Gehäuses 12 umgeben ist, das ebenfalls in Form einer Volute ausgebildet ist.
Die elektrische Antriebseinrichtung 18 wird mit Hochspannung betrieben und für diese ist eine hohe Stromstärke erforderlich, abhängig von der vom Verdichter 10 zu fördernden Luftmenge. Beispielsweise kann eine Spannung zwischen etwa 400V und etwa 700V und eine Stromstärke zwischen etwa 100A und 140A, beispielsweise etwa 120A erforderlich sein. Zur Zuführung der Hochspannung ist an der Außenseite des Gehäuses 12 ein elektrischer Anschluss 30 vorgesehen. Der Anschluss 30 kann an der Außenseite des Gehäuses 12 angeordnet sein. Der Anschluss 30 dient zur elektrischen Verbindung des Stators 20 mit einer Stromversorgung 28.
Wie in den 2 und 3 dargestellt weist der Anschluss 30 ein Bauteil 32 auf, in dem wenigstens zwei elektrische Leiter 34, 35 angeordnet sind, wobei durch wenigstens den Leiter 34 Hochspannung zum Stator 20 zugeführt wird. Weitere Leiter 35 können ebenfalls Hochspannung führen oder Niederspannung. Die Leiter 34, 35 sind beispielsweise in Form von Schienen oder Litzen ausgebildet, die mit einem Abstand s zueinander nebeneinander verlaufen. Das Bauteil 32 weist einen Grundkörper 36 auf, der beispielsweise aus Kunststoff besteht und in dem die Leiter 34, 35 angeordnet sind. Der Grundkörper 36 weist wie in 2 dargestellt beispielsweise eine wenigstens annähernd kreissegmentartige Form auf und verläuft über einen Teil des Umfangs des Stators 20. Im Querschnitt gemäß 3 ist der Grundkörper 36 etwa rechteckförmig ausgebildet, wobei dieser eine durchgehende Grundplatte 38 und seitliche Wandungen 40 aufweist. Die Leiter 34, 35 sind innerhalb des Grundkörpers 36 zwischen den Wandungen 40 angeordnet. Zwischen den beiden Leitern 34, 35 können von der Grundplatte 38 abstehende Stege 42 angeordnet sein.
Der Raum innerhalb des Grundkörpers 36 zwischen den Leitern 34, 35 ist zumindest teilweise mit elektrisch isolierendem Material 44 ausgefüllt, das in Form einer Vergussmasse eingebracht ist. Das Material 44 ist vorzugsweise ein Kunststoff, der in flüssiger Form in den Grundkörper 36 eingebracht wird und anschließend aushärtet. Das Material 44 kann beispielsweise ein Kunststoffharz sein. Zum Einbringen des Materials 44 kann der Grundkörper 36 mit den in diesem angeordneten Leitern 34, 35 in eine Gussform eingelegt werden, die anschließend geschlossen wird und in den zwischen der Gussform und dem Grundkörper 36 verbleibenden Innenraum der Gussform wird das Material 44 eingespritzt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Material 44 die Bereiche zwischen den Leitern 34, 35 nicht vorständig ausfüllt sondern in diesem wenigstens ein luftgefüllter Hohlraum 46 vorhanden ist. Durch den Hohlraum 46 wird die Isolationsstrecke A zwischen den Leitern 34, 35 vergrößert. Wie in den 2 und 3 dargestellt kann der wenigstens eine Hohlraum 46 in Form einer Nut 48 ausgebildet sein, die zwischen den beiden Leitern 34, 35 entlang von deren Längserstreckung verläuft. Es können wenigstens zwei Nuten 48 vorgesehen sein, die beiderseits eines der Leiter 34, 35 verlaufen. Die Nut 48 ist dabei zu der der Grundplatte 38 abgewandten Seite des Bauteils 32 hin offen. Durch die Tiefe t, Breite b und Länge I der Nut 48 ist deren Volumen bestimmt und kann somit durch entsprechende Wahl dieser Abmessungen variiert werden und für den jeweiligen Anwendungsfall die erforderliche Isolationsstrecke A erreicht werden.
Die wenigstens eine Nut 48 kann auf einfache Weise bereits bei der Einbringung des Materials 44 in der Gussform ausgebildet werden, indem die Gussform einen entsprechenden Kern aufweist. Alternativ kann die wenigstens eine Nut 48 auch nachträglich, beispielsweise mittels eines Fräswerkzeugs in das Material 44 eingebracht werden.
Wie in 2 dargestellt kann der Hohlraum 46 zusätzlich zu der Nut 48 an wenigstens einem Endbereich der Leiter 34, 35 wenigstens eine Erweiterung 50 aufweisen, die quer zu der oder den Nuten 48 verläuft. Die Erweiterung 50 kann ebenfalls als Nut ausgebildet sein und eine Verbindung zwischen zwei nebeneinander verlaufenden Nuten 48 bilden und hinsichtlich ihrer Tiefe und Breite variabel ausgebildet sein. Durch die Erweiterung 50 wird das Volumen des Hohlraums 46 und damit die Isolationsstrecke A weiter vergrößert.

Claims

Bauteil mit wenigstens zwei elektrischen Leitern (34, 35), die im Bauteil (32) zueinander beabstandet verlaufen und die durch ein eine Isolationsstrecke bildendes elektrisch isolierendes Material (44) voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem elektrisch isolierenden Material (44) wenigstens ein luftgefüllter Hohlraum (46) vorhanden ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (46) in Form einer Nut (48; 50) ausgebildet ist.
Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (48) zumindest im Wesentlichen entlang der Längserstreckung der Leiter (34, 35) verläuft.
Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (50) im wesentlichen quer zur Längserstreckung der Leiter (34, 35) verläuft.
Bauteil nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei zumindest im Wesentlichen entlang der Längserstreckung der Leiter (34, 35) verlaufende erste Nuten (48) und wenigstens eine die beiden ersten Nuten (48) verbindende, quer zur Längserstreckung der Leiter (34, 35) verlaufende zweite Nut (50) vorgesehen ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (46) zur Außenseite des Bauteils (32) hin offen ist.
Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (32) einen Grundkörper (36) aufweist, in dem die Leiter (34, 35) angeordnet sind, und dass das elektrisch isolierende Material (44) in Form einer Vergussmasse in den Grundkörper (36) eingebracht ist.
Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (46) während des Einbringens der Vergussmasse in einer Gussform in das elektrisch isolierende Material (44) eingebracht ist.
Bauteil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Leiter (34, 35) Hochspannung führt.
Verdichter, insbesondere für ein Brennstoffzellensystem, mit einer elektrischen Antriebseinrichtung, die über ein Bauteil (32) mit elektrischer Spannung versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (32) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.