WO2016062524A1 - Schaltringanordnung für eine elektrische maschine - Google Patents

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WO2016062524A1
WO2016062524A1 PCT/EP2015/072814 EP2015072814W WO2016062524A1 WO 2016062524 A1 WO2016062524 A1 WO 2016062524A1 EP 2015072814 W EP2015072814 W EP 2015072814W WO 2016062524 A1 WO2016062524 A1 WO 2016062524A1
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WO
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projection
guide ring
ring
projections
projection arrangement
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072814
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English (en)
French (fr)
Inventor
Manfred Siegling
Holger Ulbrich
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Publication date
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    • 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
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/34—Connections of conductor to slip-ring
    • 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 improved switching ring arrangement for an electric machine, in particular an electric motor.
  • Electric motors essentially comprise a stator and a rotor.
  • the stator the coils required for generating the magnetic fields are arranged so that their ends are led out on an end face of the stator.
  • the exposed ends of the coils must be electrically connected according to the wiring diagram (star connection, delta connection).
  • each end of a coil if this consists of several wire ends, is interconnected.
  • the open ends are connected by crimping, welding or the like.
  • the wire ends which may comprise a single wire or multi-wire ends, then have to be electrically connected according to the circuit diagram, so that a star connection, delta connection or other suitable wiring of the electric motor is achieved.
  • connection of the coil ends in the prior art by the introduction of conductive elements which are often referred to as a contact ring, switching ring or BUS ring.
  • Contact rings of the prior art are produced by complex manufacturing processes. For example, the conductive bus bars must be stamped, rolled or similarly shaped.
  • the insulation resistance between the phases is ensured by costly injection molding with plastic in tools. This requires expensive and therefore expensive tools for the insulators in the stator for receiving the switching ring.
  • Shift rings are known in the art.
  • Hitachi Metals offers such switching rings.
  • WO 2012/141 135 A1 discloses the fixing of a plurality of switching rings by means of casting.
  • JP 2000333400 describes a cast switching ring.
  • Terminal lugs wherein the terminal lugs of the switching rings on the
  • A1 describes a plurality of BUS rings formed by a plurality of
  • Fasteners are positioned to each other.
  • the invention has as its object to provide a switching ring assembly that can be made more efficient.
  • a switching ring arrangement comprises a plurality of guide rings, each guide ring being connected to at least one winding of an electric motor.
  • the guide ring may be a switching ring, a contact ring, a BUS ring or the like.
  • the guide ring may have a circular cross-section.
  • the switching ring assembly further includes a support member holding a plurality of guide rings.
  • the support element has a projection arrangement with two projections which are adapted to receive the guide ring and to extend from the latter.
  • the projection assembly includes an open end and a closed end from which the guide ring is received.
  • the distance of the projections is at least partially smaller than the diameter of the guide ring and at least one projection is formed at least partially elastically in a direction transverse to the longitudinal direction of the projection.
  • the Projections are designed so that the guide ring is inserted between the projections.
  • the projections of the projection arrangement can be arranged in the radial direction of the guide ring.
  • the closed ends of two projection arrangements of a carrier element can be arranged obliquely to each other.
  • the guide ring is held by projections extending in the radial direction. Since two projection arrangements are arranged obliquely to each other, the guide ring is held stable.
  • the projections of the projection arrangement can be arranged in the axial direction of the guide ring.
  • the closed ends of two projection arrangements of a carrier element can be arranged obliquely to each other.
  • the guide rings can be particularly easily arranged in the projections.
  • a plurality of projection arrangements of the carrier element may be arranged in the axial direction of the switching ring arrangement, for example, when the projections of the projection arrangement extend in the radial direction.
  • the carrier element may have a first projection arrangement and a second projection arrangement.
  • the first projection arrangement supports the first guide ring and is arranged so that the projections are directed in the radially outward direction.
  • the second projection arrangement supports a second guide ring and is arranged so that the projections are directed in the radially inward direction.
  • two guide rings can be arranged substantially one inside the other.
  • the two guide rings can be arranged concentrically.
  • the carrier element may have a third projection arrangement and a fourth projection arrangement.
  • the third projection device supports a third guide ring and the projections of the third projection arrangement are arranged in a radially outward direction.
  • the third projection arrangement is arranged in the radial direction with respect to the first projection arrangement.
  • the fourth tab layout supports a fourth guide ring.
  • the projections of the fourth projection arrangement are directed in the radially inward direction.
  • the fourth projection arrangement is arranged in the axial direction relative to the second projection arrangement.
  • the first guide ring, the second guide ring, the third guide ring and the fourth guide ring may be arranged concentrically.
  • a plurality of support elements may be arranged on the guide rings.
  • the invention also relates to an electrical machine with the previously described switching ring arrangement.
  • Figure 1 shows a perspective view of a carrier element
  • Figure 2 is a perspective view of a switching ring arrangement with four
  • Tipping an electrical machine can be made any spatial relationships.
  • FIG. 2 shows a switch ring arrangement 1 according to the invention, which is arranged on a stator part 12 of an electric machine (not shown).
  • the switch ring arrangement comprises a first guide ring 4, a second guide ring 6, a third guide ring 8 and a fourth guide ring 10.
  • the guide rings are held by a plurality of carrier elements 2.
  • Each carrier element 2 is fastened on the stator part 12 by means of a plurality of pins 70.
  • the plurality of carrier elements 2 is arranged equidistantly in the circumferential direction on the guide rings 4, 6, 8, 10.
  • Each guide ring 4, 6, 8, 10 has a round cross-section.
  • the guide rings of 4, 6, 8, 10 are arranged concentrically.
  • the second guide ring 6 is arranged.
  • the fourth guide ring 10 is arranged.
  • the second guide ring 6 is thus arranged radially inwardly of the first guide ring 4.
  • the fourth guide ring 10 is arranged radially inwardly of the third guide ring 8.
  • the first guide ring 4 is arranged axially outward of the third guide ring 8.
  • the first and the third guide ring are arranged in parallel.
  • the second guide ring 6 is arranged axially outward of the fourth guide ring 10.
  • the second guide ring 6 and the fourth guide ring 10 are arranged in parallel.
  • FIG. 1 shows a carrier element 2 according to the invention.
  • a first projection arrangement 54 comprises a first projection 48 and a second projection 46.
  • the first projection arrangement 54 supports the first guide ring 4.
  • the first guide ring 4 is inserted into a recess 56 between the first projection 48 and the second projection 46 of the first projection assembly 54 is arranged.
  • the recess 56 is concavely curved to receive the guide ring.
  • the first projection 48 and / or the second projection 46 may be formed elastically so that at least one of the projections 48 is movable in the axial direction, so that the guide ring between the projections 46, 48 can be inserted until it is arranged in the recess 56 is.
  • the guide ring 4 is securely held by the projection assembly 54.
  • the projections 46, 48 of the first projection assembly 54 extend in the radially outward direction.
  • a second projection arrangement 22 comprises a first projection 16 and a second projection 18 which extend in the radially outward direction, and a recess 24 for receiving the second guide ring 6.
  • the first projection 16 and / or the second projection 18 of the second projection arrangement 22 can be elastic in the axial direction, so that the second guide ring 6 inserted into the second projection assembly 22 can be.
  • the second protrusion assembly 22 is disposed radially inward of the first protrusion assembly 54.
  • the support member 2 further includes a third protrusion assembly 50 having a first protrusion 46 and a second protrusion 44.
  • the first protrusion 46 of the third protrusion assembly 50 is integrally formed with the second protrusion 46 of the first protrusion assembly 54.
  • the first projection 46 and / or the second projection 44 are elastically formed in the axial direction, so that the third guide ring 8 between the first projection 46 and the second projection 44 can be inserted into the projection assembly 50 until it is positioned in the recess 52 ,
  • the support member 2 further includes a fourth protrusion assembly 26 having a first protrusion 18 and a second protrusion 20.
  • the first protrusion 18 of the fourth protrusion assembly 26 is integrally formed with the second protrusion 18 of the second protrusion assembly 22.
  • the first projection 18 and / or the second projection 20 are elastic in the axial direction, so that the fourth switching ring 10 can be pushed between the two projections 18, 20 until it is positioned in the recess 28.
  • the fourth protrusion assembly 26 is disposed radially inward of the third protrusion assembly 50.
  • the first protrusion assembly 54 is disposed axially outward of the third protrusion assembly 50.
  • the second protrusion assembly 22 is disposed axially outward of the fourth protrusion assembly 26.
  • the first protrusion assembly 54, the second protrusion assembly 22, the third protrusion assembly 50, and the fourth protrusion assembly 26 form a first protrusion group 47.
  • the support member 2 further includes a second protrusion group 29 connected to the first protrusion group 47 by means of a domed wall 42.
  • the second protrusion group 21 includes a second protrusion assembly 36 having a first protrusion 30, a second protrusion 32 and a recess 38, and a fourth protrusion group 40 having a first protrusion 32, a second protrusion 34, and a first protrusion group Recess 42.
  • the second protrusion group 29 includes a first protrusion assembly 64 having a first protrusion 58 and a second protrusion 60 and a recess (not shown) and a third protrusion group 66 having a first protrusion 60, a second protrusion 62 and a recess (not shown).
  • the structure and operation of the second projection group 29 correspond to the structure and function of the second projection group, so that the further description of the second projection group 29 is unnecessary.
  • the first projection group 15 is arranged at an angle to the second projection group 29.
  • the angle between the first projection group 15 and the second projection group 29 corresponds to the circular segment, within which the carrier element on the guide rings 4, 6, 8, 10 are arranged.
  • a stiffener 43 which connects the second projection 18 of the second projection arrangement 22 of the first projection group 47 with the second projection 32 of the second projection arrangement of the second projection group 29.
  • a stiffening wall 65 is arranged at right angles to the curved wall 42, which connects the second projection 46 of the first projection arrangement 54 of the first projection group 47 with the second projection 60 of the first projection arrangement 64 of the second projection group 29.
  • the invention can be applied to any electric machine in which stator windings are interconnected. It is understood that the invention can also be applied to a rotor of a separately excited electrical machine.
  • the guide rings 4, 6, 8, 10 can be made of conventional wires made of copper, aluminum or any other electrically conductive material that can be formed into open rings.
  • the guide rings 4, 6, 8, 10 can be both isolated and not isolated.
  • the carrier elements 20 can be inexpensively made of plastic, for example injection molding.
  • the guide rings 4, 6, 8, 10 can be latched into recesses 24, 28, 52, 56, 64 between the Protrusion arrangements are kept apart from each other.
  • the support elements 20 have with the projection arrangements 22, 26, 36, 40, 50, 54 formations for the guide rings 4, 6, 8, 10, so that only a mating takes place during assembly of the guide rings.
  • a complex encapsulation of the entire guide ring assembly 1 is therefore no longer necessary. If three or more guide rings 4, 6, 8, 10 are formed into an overall ring 1 by means of the carrier elements, then the switching ring arrangement 1 can optionally be replaced by additionally suitable contour elements 70 on the carrier elements 2 or in specially manufactured detent pieces on the stator or on other attachments 12 of the stator be arranged and fastened. The attachment of the guide ring assembly 1 can be done directly on the stator or indirectly via a phase insulation ring.
  • the invention has the advantage that in the manufacture of Heidelbergringen in large quantities a costly encapsulation and positioning of the conductor rails can be avoided by using easy to manufacture support elements.
  • the support members 20 can be inexpensively, i.a. Injection molding or other suitable methods, the Heidelbergringan ever can be quickly and easily mounted. Furthermore, the switching ring assembly 1 can be easily fixed to the stator of an electrical machine by suitable fasteners.

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Abstract

Die Erfindung offenbart eine Schaltringanordnung, mit - einer Mehrzahl von Leitringen, wobei jeder Leitring an zumindest einer Wicklung einer elektrischen Maschine angeschlossen ist; und - einem Trägerelement, das die Mehrzahl von Leitringen hält, wobei - das Trägerelement eine Vorsprungsanordnung mit zwei Vorsprüngen aufweist, die dazu ausgebildet sind, den Leitring aufnehmen, und die sich von diesem erstrecken, - die Vorsprungsanordnung ein offenes Ende aufweist und ein geschlossenes Ende aufweist, von dem der Leitring aufgenommen ist, - der Abstand der Vorsprünge zumindest teilweise kleiner als der Durchmesser des Leitrings ist und zumindest ein Vorsprung in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Vorsprungs zumindest teilweise elastisch ausgebildet ist, und - die Vorsprünge dazu ausgebildet sind, dass der Leitring zwischen die Vorsprünge gesteckt wird.

Description

Schaltringanordnung für eine elektrische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Schaltringanordnung für eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor.
Elektromotoren umfassen im Wesentlichen einen Stator und einen Rotor. Im Stator sind die zum Erzeugen der Magnetfelder erforderlichen Spulen so angeordnet, dass deren Enden an einer Stirnseite des Stators herausgeführt werden. Um die Spulen des Elektromotors mit Strom zu versorgen, müssen die freiliegenden Enden der Spulen entsprechend dem Schaltschema (Sternschaltung, Dreieckschaltung) elektrisch verbunden werden.
Im Stand der Technik ist vorgesehen, dass jedes Ende einer Spule, sofern dieses aus mehreren Drahtenden besteht, zusammengeschaltet wird. In einem ersten Arbeitsschritt werden die offenen Enden durch Krimpen, Schweißen oder dergleichen verbunden. Die Drahtenden, die einen Einzeldraht oder aus mehreren Drähten zusammengefasste Enden umfassen können, müssen dann entsprechend dem Schaltschema elektrisch verbunden werden, so dass eine Sternschaltung, Dreieckschaltung oder eine andere geeignete Beschaltung des Elektromotors erreicht wird.
Das Verbinden der Spulenenden erfolgt im Stand der Technik durch das Einbringen von leitfähigen Elementen, die häufig als Kontaktring, Schaltring oder BUS-Ring bezeichnet werden. Kontaktringe des Standes der Technik werden durch aufwändige Fertigungsverfahren hergestellt. Beispielsweise müssen die leitfähigen Stromschienen gestanzt, gewalzt oder ähnlich geformt werden. Zusätzlich wird die Isolationsfestigkeit zwischen den Phasen durch aufwändiges Umspritzen mit Kunststoff in Werkzeugen gewährleistet. Dies erfordert aufwändige und somit teure Werkzeuge für die Isolatoren im Stator zur Aufnahme des Schaltrings.
Schaltringe sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise bietet das Unternehmen Hitachi Metals derartige Schaltringe an. Im Stand der Technik sind mehrere stromführenden Schienen für die Phasen U, V, W und gegebenenfalls für einen Sternpunkt mit mehreren umspritzten Kunststoffabstandshaltern zum Fixieren und zum gegeneinander Isolieren bekannt.
Die WO 2012/141 135 A1 offenbart das Fixieren einer Mehrzahl von Schaltringen mittels Gießen.
Die DE 10 2008 007 409 A1 beschreibt einen Schaltring mit Kontaktstellen zur Aufnahme von Drahtenden.
Die JP 2000333400 beschreibt einen gegossenen Schaltring.
Die DE 10 2009 020 610 A1 beschreibt eine Schaltspinne mit drei
Schaltringen und mehreren an den jeweiligen Schaltringen angeordneten
Anschlussfahnen, wobei die Anschlussfahnen der Schaltringe auf die
Anschlüsse des Stators oder umgekehrt ausgerichtet sind. Die EP 2 1 10 925
A1 beschreibt eine Mehrzahl von BUS-Ringen, die mittels einer Mehrzahl von
Befestigungselementen zueinander positioniert werden.
Die Erfindung stellt sich zur Aufgabe, eine Schaltringanordnung zu schaffen, die effizienter hergestellt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Schaltringanordnung nach Anspruch 1 oder eine elektrische Maschine nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beanspruchen bevorzugte Ausführungsformen.
Eine erfindungsgemäße Schaltringanordnung umfasst eine Mehrzahl von Leitringen, wobei jeder Leitring an zumindest einer Wicklung eines Elektromotors angeschlossen ist. Der Leitring kann ein Schaltring, ein Kontaktring, ein BUS-Ring oder dergleichen sein. Der Leitring kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Die Schaltringanordnung umfasst ferner ein Trägerelement, das eine Mehrzahl von Leitringen hält. Das Trägerelement weist eine Vorsprungsanordnung mit zwei Vorsprüngen auf, die dazu ausgebildet sind, den Leitring aufzunehmen und sich von diesem zu erstrecken. Die Vorsprungsanordnung umfasst ein offenes Ende und ein geschlossenes Ende, von dem der Leitring aufgenommen wird. Der Abstand der Vorsprünge ist zumindest teilweise kleiner als der Durchmesser des Leitrings und zumindest ein Vorsprung ist in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Vorsprungs zumindest teilweise elastisch ausgebildet. Die Vorsprünge sind dazu ausgebildet, dass der Leitring zwischen die Vorsprünge gesteckt wird.
Die Vorsprünge der Vorsprungsanordnung können in radialer Richtung des Leitrings angeordnet sein. Die geschlossenen Enden von zwei Vorsprungsanordnungen eines Trägerelementes können schräg zueinander angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform wird der Leitring von sich in radialer Richtung erstreckenden Vorsprüngen gehalten. Da zwei Vorsprungsanordnungen schräg zueinander angeordnet sind, wird der Leitring stabil gehalten.
Die Vorsprünge der Vorsprungsanordnung können in axialer Richtung des Leitrings angeordnet sein. Die geschlossenen Enden von zwei Vorsprungsanordnungen eines Trägerelementes können schräg zueinander angeordnet sein. Bei dieser Ausführungsform können die Leitringe besonders einfach in den Vorsprüngen angeordnet werden.
Eine Mehrzahl von Vorsprungsanordnungen des Trägerelementes kann in axialer Richtung der Schaltringanordnung angeordnet sein, beispielsweise wenn sich die Vorsprünge der Vorsprungsanordnung in radialer Richtung erstrecken.
Das Trägerelement kann eine erste Vorsprungsanordnung und eine zweite Vorsprungsanordnung aufweisen. Die erste Vorsprungsanordnung stützt den ersten Leitring und ist so angeordnet, dass die Vorsprünge in radial auswärtiger Richtung gerichtet sind. Die zweite Vorsprungsanordnung stützt einen zweiten Leitring und ist so angeordnet, dass die Vorsprünge in radial einwärtiger Richtung gerichtet sind. Dadurch können zwei Leitringe im Wesentlichen ineinander angeordnet sein. Die beiden Leitringe können konzentrisch angeordnet sein.
Das Trägerelement kann eine dritte Vorsprungsanordnung und eine vierte Vorsprungsanordnung aufweisen. Die dritte Vorsprungsvorrichtung stützt einen dritten Leitring und die Vorsprünge der dritten Vorsprungsanordnung sind in radial auswärtiger Richtung angeordnet. Die dritte Vorsprungsanordnung ist in radialer Richtung gegenüber der ersten Vorsprungsanordnung angeordnet. Die vierte Vorsprungsanordnung stützt einen vierten Leitring. Die Vorsprünge der vierten Vorsprungsanordnung sind in radial einwärtiger Richtung gerichtet. Die vierte Vorsprungsanordnung ist in axialer Richtung gegenüber der zweiten Vorsprungsanordnung angeordnet. Ein derartiges Trägerelement kann besonders viele Leitringe platzsparend aufnehmen.
Der erste Leitring, der zweite Leitring, der dritte Leitring und der vierte Leitring können konzentrisch angeordnet sein.
Eine Mehrzahl von Trägerelementen kann an den Leitringen angeordnet sein.
Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Maschine mit der zuvor beschriebenen Schaltringanordnung.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren, die eine nicht einschränkende Ausführungsform zeigt, detaillierter beschrieben, wobei:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Trägerelementes zeigt;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer Schaltringanordnung mit vier
Schaltringen und einer Mehrzahl von Trägerelementen zeigt.
Die in der folgenden Beschreibung verwendeten Ortsangaben dienen lediglich der Beschreibung der Schaltringanordnung und sind nicht als beschränkend aufzufassen. Es versteht sich, dass durch Drehen und/oder
Kippen einer elektrischen Maschine beliebige räumliche Beziehungen hergestellt werden können.
Es wird auf Figuren 1 und 2 Bezug genommen. In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Schalterringanordnung 1 gezeigt, die auf einem Statorteil 12 einer elektrischen Maschine (nicht gezeigt) angeordnet ist. Die Schalterringanordnung umfasst einen ersten Leitring 4, einen zweiten Leitring 6 einem dritten Leitring 8 und einen vierten Leitring 10. Die Leitringe werden von einer Mehrzahl Trägerelemente 2 gehalten. Jedes Trägerelement 2 wird mittels einer Mehrzahl Stifte 70 auf dem Statorteil 12 befestigt. Die Mehrzahl Trägerelemente 2 ist äquidistant in Umfangsrichtung an den Leitringen 4, 6, 8, 10 angeordnet. Jeder Leitring 4, 6, 8, 10 weist einen runden Querschnitt auf. Bei der in Figur 2 gezeigten Schaltringanordnung sind die Leitringe der 4, 6, 8, 10 konzentrisch angeordnet. Innerhalb des ersten Leitrings 4 ist der zweite Leitring 6 angeordnet. Innerhalb des dritten Leitrings 8 ist der vierte Leitring 10 angeordnet. Der zweite Leitring 6 ist also radial einwärts des ersten Leitrings 4 angeordnet. Der vierte Leitring 10 ist radial einwärts des dritten Leitrings 8 angeordnet. Der erste Leitring 4 ist axial auswärts des dritten Leitrings 8 angeordnet. Der erste und der dritte Leitring sind parallel angeordnet. Der zweite Leitring 6 ist axial auswärts des vierten Leitrings 10 angeordnet. Der zweite Leitring 6 und der vierte Leitring 10 sind parallel angeordnet.
Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Trägerelement 2. Eine erste Vorsprungsanordnung 54 umfasst einen ersten Vorsprung 48 und einen zweiten Vorsprung 46. Die erste Vorsprungsanordnung 54 stützt den ersten Leitring 4. Der erste Leitring 4 ist im Einsatz in einer Ausnehmung 56 zwischen dem ersten Vorsprung 48 und dem zweiten Vorsprung 46 der ersten Vorsprungsanordnung 54 angeordnet. Die Ausnehmung 56 ist konkav gewölbt, um den Leitring aufzunehmen. Der erste Vorsprung 48 und/oder der zweite Vorsprung 46 können elastisch ausgebildet sein, so dass zumindest einer der Vorsprünge 48 in axialer Richtung beweglich ist, so dass der Leitring zwischen den Vorsprüngen 46, 48 eingeführt werden kann, bis er in der Ausnehmung 56 angeordnet ist. Da die Vorsprünge 46, 48 im Bereich der Ausnehmung 56 einen größeren Abstand aufweisen als in einem Bereich außerhalb der Ausnehmung 56, wird der Leitring 4 sicher von der Vorsprungsanordnung 54 gehalten. Die Vorsprünge 46, 48 der ersten Vorsprungsanordnung 54 erstrecken sich in radial auswärtiger Richtung.
Eine zweite Vorsprungsanordnung 22 umfasst einen ersten Vorsprung 16 und einen zweiten Vorsprung 18, die sich in radial auswärtiger Richtung erstrecken, sowie eine Ausnehmung 24 zur Aufnahme des zweiten Leitrings 6. Der erste Vorsprung 16 und/oder der zweite Vorsprung 18 der zweiten Vorsprungsanordnung 22 können in axialer Richtung elastisch sein, so dass der zweite Leitring 6 in die zweite Vorsprungsanordnung 22 eingeführt werden kann. Die zweite Vorsprungsanordnung 22 ist radial einwärts der ersten Vorsprungsanordnung 54 angeordnet.
Das Trägerelement 2 umfasst ferner eine dritte Vorsprungsanordnung 50 mit einem ersten Vorsprung 46 und einem zweiten Vorsprungs 44. Der erste Vorsprung 46 der dritten Vorsprungsanordnung 50 ist integral mit dem zweiten Vorsprung 46 der ersten Vorsprungsanordnung 54 ausgebildet. Der erste Vorsprung 46 und/oder der zweite Vorsprung 44 sind in axialer Richtung elastisch ausgebildet, so dass der dritte Leitring 8 zwischen dem ersten Vorsprung 46 und dem zweiten Vorsprung 44 in die Vorsprungsanordnung 50 eingeführt werden kann, bis er in der Ausnehmung 52 positioniert ist.
Das Trägerelement 2 umfasst ferner eine vierte Vorsprungsanordnung 26 mit einem ersten Vorsprung 18 und einem zweiten Vorsprung 20. Der erste Vorsprung 18 der vierten Vorsprungsanordnung 26 ist integral mit dem zweiten Vorsprung 18 der zweiten Vorsprungsanordnung 22 ausgebildet. Der erste Vorsprung 18 und/oder der zweite Vorsprung 20 sind in axialer Richtung elastisch, so dass der vierte Schaltring 10 zwischen den beiden Vorsprüngen 18, 20 geschoben werden kann, bis er in der Ausnehmung 28 positioniert ist. Die vierte Vorsprungsanordnung 26 ist radial einwärts der dritten Vorsprungsanordnung 50 angeordnet.
Die erste Vorsprungsanordnung 54 ist axial auswärts der dritten Vorsprungsanordnung 50 angeordnet. Die zweite Vorsprungsanordnung 22 ist axial auswärts der vierten Vorsprungsanordnung 26 angeordnet. Die erste Vorsprungsanordnung 54, die zweite Vorsprungsanordnung 22, die dritte Vorsprungsanordnung 50 und die vierte Vorsprungsanordnung 26 bilden eine erste Vorsprungsgruppe 47.
Das Trägerelement 2 umfasst ferner eine zweite Vorsprungsgruppe 29, die mit der ersten Vorsprungsgruppe 47 mittels einer gewölbten Wand 42 verbunden ist. Die zweite Vorsprungsgruppe 21 umfasst eine zweite Vorsprungsanordnung 36 mit einem ersten Vorsprung 30, einem zweiten Vorsprung 32 und einer Ausnehmung 38 sowie eine vierte Vorsprungsgruppe 40 mit einem ersten Vorsprung 32, einem zweiten Vorsprung 34 und einer Ausnehmung 42. In Figur 2 ist gezeigt, dass die zweite Vorsprungsgruppe 29 eine erste Vorsprungsanordnung 64 mit einem ersten Vorsprung 58 und einem zweiten Vorsprung 60 und einer Ausnehmung (nicht gezeigt) sowie eine dritte Vorsprungsgruppe 66 mit einem ersten Vorsprung 60, einem zweiten Vorsprung 62 und einer Ausnehmung (nicht gezeigt) aufweist. Der Aufbau und die Funktionsweise der zweiten Vorsprungsgruppe 29 entsprechen dem Aufbau und der Funktion der zweiten Vorsprungsgruppe, so dass sich die weitere Beschreibung der zweiten Vorsprungsgruppe 29 erübrigt.
Die erste Vorsprungsgruppe 15 ist gegenüber der zweiten Vorsprungsgruppe 29 winklig angeordnet. Der Winkel zwischen der ersten Vorsprungsgruppe 15 und der zweiten Vorsprungsgruppe 29 entspricht dem Kreissegment, innerhalb dem das Trägerelement auf den Leitringen 4, 6, 8, 10 angeordnet sind. Rechtwinklig zur gewölbten Wand ist eine Versteifung 43 angeordnet, die den zweitenVorsprung 18 der zweiten Vorsprungsanordnung 22 der ersten Vorsprungsgruppe 47 mit dem zweiten Vorsprung 32 der zweiten Vorsprungsanordnung der zweiten Vorsprungsgruppe 29 verbindet. Ferner ist rechtwinklig zur gewölbten Wand 42 eine Versteifungswand 65 angeordnet, die den zweiten Vorsprung 46 der ersten Vorsprungsanordnung 54 der ersten Vorsprungsgruppe 47 mit dem zweiten Vorsprung 60 der ersten Vorsprungsanordnung 64 der zweiten Vorsprungsgruppe 29 verbindet.
Die Erfindung kann bei einer beliebigen elektrischen Maschine angewendet werden, bei der Statorwicklungen miteinander verschaltet werden. Es versteht sich, dass die Erfindung auch bei einem Rotor einer fremderregten elektrischen Maschine angewendet werden kann. Die Leitringe 4, 6, 8, 10 können aus üblichen Drähten aus Kupfer, Aluminium oder einem beliebigen anderen elektrisch leitenden Material hergestellt werden, die zu offenen Ringen formbar sind. Die Leitringe 4, 6, 8, 10 können sowohl isoliert als auch nicht isoliert sein. Die Trägerelemente 20 können kostengünstig aus Kunststoff, beispielsweise Spritzguss, hergestellt werden. Die Leitringe 4, 6, 8, 10 können einrastbar in Ausnehmungen 24, 28, 52, 56, 64 zwischen den Vorsprungsanordnungen voneinander beabstandet gehaltet werden. Die Trägerelemente 20 weisen mit den Vorsprungsanordnungen 22, 26, 36, 40, 50, 54 Ausformungen für die Leitringe 4, 6, 8, 10 auf, so dass bei der Montage der Leitringe lediglich ein Zusammenstecken erfolgt. Ein aufwändiges Umspritzen der gesamten Leitringanordnung 1 ist folglich nicht mehr erforderlich. Sind drei oder mehr Leitringe 4, 6, 8, 10 mithilfe der Trägerelemente zu einem Gesamtring 1 geformt, so kann die Schaltringanordnung 1 gegebenenfalls durch zusätzlich geeignete Konturelemente 70 an den Trägerelementen 2 oder in speziell gefertigten Raststücken am Stator oder an anderen Anbauteilen 12 des Stators angeordnet und befestigt werden. Die Befestigung der Leitringanordnung 1 kann direkt am Stator oder mittelbar über einen Phasenisolationsring erfolgen.
Die Erfindung hat den Vorteil dass bei Fertigung von Schaltringen in großen Stückzahlen ein aufwendiges Umspritzen und Positionieren der Leiterschienen durch Verwendung von einfach herzustellenden Trägerelementen umgangen werden kann.
Die Trägerelemente 20 können kostengünstig, u.a. im Spritzgussverfahren oder andere geeignete Verfahren, hergestellt werden Die Schaltringanordnung kann schnell und einfach montiert werden. Ferner kann die Schaltringanordnung 1 einfach am Stator einer elektrischen Maschine durch geeignete Befestigungselemente fixiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltringanordnung (1 ), mit
- einer Mehrzahl von Leitringen (4, 6, 8, 10), wobei jeder Leitring an zumindest einer Wicklung einer elektrischen Maschine (12) angeschlossen ist; und
- einem Trägerelement (20), das die Mehrzahl von Leitringen (4, 6, 8, 10) hält,
wobei
- das Trägerelement (20) eine Vorsprungsanordnung (54) mit zwei Vorsprüngen (46, 48) aufweist, die dazu ausgebildet sind, den Leitring aufnehmen (4), und die sich von diesem erstrecken,
- die Vorsprungsanordnung (54) ein offenes Ende aufweist und ein geschlossenes Ende (56) aufweist, von dem der Leitring (2) aufgenommen ist,
- der Abstand der Vorsprünge (46, 48) zumindest teilweise kleiner als der Durchmesser des Leitrings (4) ist und zumindest ein Vorsprung (46, 48) in einer Richtung quer zur Längsrichtung des Vorsprungs (46, 48) zumindest teilweise elastisch ausgebildet ist, und
- die Vorsprünge dazu ausgebildet sind, dass der Leitring (4) zwischen die Vorsprünge (46, 48) gesteckt wird.
2. Schaltringanordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (46, 48) der Vorsprungsanordnung (54) in radialer Richtung des Leitrings (4) angeordnet sind und/oder die geschlossenen Enden von zwei Vorsprungsanordnungen (54, 64) eines Trägerelementes (20) schräg zueinander angeordnet sind.
3. Schaltringanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge der Vorsprungsanordnung in axialer Richtung des Leitrings angeordnet sind und/oder die geschlossenen Enden von zwei Vorsprungsanordnungen eines Trägerelementes schräg zueinander angeordnet sind.
4. Schaltringanordnung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl Vorsprungsanordnungen (54, 60) eines Trägerelementes in axialer Richtung der Schaltringanordnung (1 ) angeordnet ist.
5. Schaltringanordnung (1 ) nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (20) eine erste Vorsprunganordnung (54) und eine zweite Vorsprunganordnung (22) aufweist, wobei die erste Vorsprungsanordnung (54), die einen ersten Leitring (4) stützt, so angeordnet ist, dass die Vorsprünge (46, 48) in radial auswärtiger Richtung gerichtet sind, und die zweite Vorsprungsanordnung (22), die einen zweiten Leitring stützt (6), so angeordnet ist, die Vorsprünge (16, 18) in radial einwärtiger Richtung gerichtet sind.
6. Schaltringanordnung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Leitring (6) innerhalb des ersten Leitrings (4) angeordnet ist.
7. Schaltringanordnung (1) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (20) eine dritte Vorsprungsanordnung (50) und eine vierte Vorsprungsanordnung (26) aufweist, wobei die dritte Vorsprungsanordnung (50), die einen dritten Leitring (8) stützt und deren Vorsprünge (44, 46) in radial auswärtiger Richtung gerichtet sind, in axialer Richtung versetzt gegenüber der ersten Vorsprungsanordnung (54) angeordnet ist, und die vierte Vorsprungsanordnung (26), die einen vierten Leitring (10) stützt und deren Vorsprünge (18, 20) in radial einwärtiger Richtung gerichtet sind, in axialer Richtung gegenüber der zweiten Vorsprungsanordnung (22) versetzt angeordnet ist.
8. Schaltringanordnung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Leitring (4), der zweite Leitring (6), der dritte Leitring (8) und der vierte Leitring (10) konzentrisch angeordnet sind.
9. Schaitringanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Trägerelementen (2) an den Leitringen (4, 6, 8, 10) angeordnet ist.
10. Elektrische Maschine mit einer Schaitringanordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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