Titel

Anschlussteil, Stator und elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung

Die Erfindung betrifft ein Anschlussteil mit einer Hochvoltanschlussanordnung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Stator eines Elektromotors. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems.

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102019 207438 Al ist ein elektrisch unterstützter Turbolader mit einem Verdichtergehäuse, einem an das Verdichtergehäuse anschließenden Statorpaket eines mit dem Turbolader gekoppelten Elektromotors und einem an das Statorpaket anschließenden Elektronikgehäuse des Elektromotors bekannt. Aus der europäischen Patentanschrift EP 3 641 068 Bl ist ein Steckverbinder mit einem Anschlussstecker und einer Anschlussbuchse bekannt, die ein ringförmiges Buchsenteil und einen zumindest teilweise in Inneren des ringförmigen Buchsenteils angeordneten Lamellenkorb umfasst. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102016202 963 Al ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt, aufweisend: Eine Ausnehmung; einen in der Ausnehmung fixierten Sensor; wobei in der Ausnehmung neben dem Sensor ein sich unter speziellen Bedingungen einmalig im Volumen vergrößerndes Expansionsmaterial aufgenommen ist.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlussteil mit einer Hochvoltanschlussanordnung funktionell zu verbessern. Die Aufgabe ist bei einem Anschlussteil mit einer Hochvoltanschlussanordnung dadurch gelöst, dass die Hochvoltanschlussanordnung in dem Anschlussteil mit einer Niedervoltanschlussanordnung einer Temperaturmesseinrichtung kombiniert ist. Durch die beanspruchte Kombination der Niedervoltanschlussanordnung der Temperaturmesseinrichtung mit der Hochvoltanschlussanordnung in dem Anschlussteil wird ein einstufiger Montage- und Kontaktierungsprozess und die Sicherstellung eines beschädigungsfreien Transports des Anschlussteils ermöglicht. Die Niedervoltanschlussanordnung, insbesondere die Kontaktierung der Niedervoltanschlussanordnung, wird besonders vorteilhaft in ein bereits vorhandenes Anschlussteil eines Stators integriert. So kann bei der Montage eine Statorwicklung gleichzeitig mit der Temperaturmesseinrichtung in einem einstufigen Prozess kontaktiert werden. Ein zusätzlicher Stecker und/oder ein zusätzliches Kabel beziehungsweise eine entsprechende Kabelführung für die Niedervoltanschlussanordnung können/kann entfallen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Niedervoltanschlussanordnung mindestens drei Kontaktteile umfasst, die in dem Anschlussteil angeordnet sind. Die Kontaktteile können als Kabel ausgeführt sein. Besonders vorteilhaft sind die Kontaktteile aber als Stanzbiegeteile ausgeführt. Diese kostengünstig herstellbaren Stanzbiegeteile können bei der Herstellung zusammen mit dem Stator vergossen werden. So können die vorhandenen Einzelteile beim Transport gut geschützt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktteile in einem Stecker zusammengeführt sind, der in das Anschlussteil integriert ist. Dadurch wird das Anschließen der Temperaturmesseinrichtung, zum Beispiel mit einer geeigneten Steckverbindung, erheblich vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass die Niedervoltanschlussanordnung in dem Stecker von einem Isolierkragen umgeben ist. Dadurch wird die elektrische Isolation zwischen der Hochvoltanschlussanordnung und der Niedervoltanschlussanordnung wirksam verbessert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass sich Niedervoltleitungen von der Niedervoltanschlussanordnung zu einer Sensor-Schnittstelle erstrecken. Die Niedervoltleitungen können als Kabel ausgeführt sein, sind aber vorteilhaft als Stanzbiegeteile aus einem geeigneten elektrisch leitfähigen Blechmaterial gebildet. Dabei sind die Niedervoltleitungen vorteilhaft gegenüber Hochvoltleitungen elektrisch isoliert. Diese elektrische Isolierung kann teilweise vorteilhaft mit einem Vergussmaterial realisiert werden, mit welchem Statorwicklungen des Stators umspritzt oder umgossen werden. Dadurch wird die Herstellung des Anschlussteils weiter vereinfacht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Sensor-Schnittstelle eine

Temperatursensoranordnung an die Niedervoltleitungen angeschlossen ist. Die Temperatursensoranordnung umfasst vorteilhaft mindestens zwei Temperatursensoren und mindestens drei Niedervoltleitungen. Die zwei Temperatursensoren ermöglichen eine sichere und stabile Temperaturmessung von Windungen und Wicklungen des Stators.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass sich Hochvoltleitungen von der

Hochvoltanschlussanordnung zu einer Statorschnittstelle erstrecken. Über die Hochvoltleitungen werden Statorwicklungen des Stators vorteilhaft mit einer Stromversorgung verbunden. Die Hochvoltleitungen sind vorteilhaft, zumindest teilweise, auch als Stanzbiegeteile ausgeführt. Über die Hochvoltleitungen wird der Stator im Betrieb mit Strom versorgt. Mit der Temperaturmesseinrichtung kann die Temperatur der Statorwicklungen stabil erfasst werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Anschlussteils ist dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil mit den Hochvoltleitungen und den Niedervoltleitungen mit einer Umspritzung versehen ist. Im Bereich der Umspritzung sind vorteilhaft sowohl die Niedervoltleitungen als auch die Hochvoltleitungen mit einem elektrisch isolierenden Material umspritzt. Dadurch werden unerwünschte Kontakte zwischen den einzelnen Leitungen vermieden. Darüber hinaus kann mit der Umspritzung eine Dichtfunktion dargestellt werden. Mit Hilfe einer geeigneten Dichtung, die an der Umspritzung, zum Beispiel in entsprechenden Rillen, angeordnet ist, kann das Anschlussteil zuverlässig und robust an eine entsprechende Steuereinheit angeschlossen werden.

Bei einem Stator eines Elektromotors ist die vorab angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass ein vorab beschriebenes Anschlussteil in den Stator integriert ist. Durch die Integration der Kontaktierung in das bereits vorhandene Anschlussteil des Stators wird die Herstellung des Stators mit der Temperaturmesseinrichtung in einem gemeinsamen Verguss ermöglicht.

Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung zur Luftversorgung eines Brennstoffzellensystems, mit einem vorab beschriebenen Stator.

Die elektrisch angetriebene Luftzuführvorrichtung wird auch als elektrisch angetriebener Luftverdichter bezeichnet. Ein Inverter kann in ein Gehäuse des elektrisch angetriebenen Luftverdichters integriert sein. Der Inverter kann aber auch außerhalb des Gehäuses des elektrisch angetriebenen Luftverdichters separat angeordnet sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Luftzuführvorrichtung mit einem Gehäuse, an beziehungsweise in dem eine Steueranschlusseinrichtung über drei längliche Kontaktteile mit einer Stromanschlusseinrichtung verbunden ist; Figur 2 ein Gehäuse der Luftzuführvorrichtung aus Figur 1 mit einem Stator, der mit einer Temperaturmesseinrichtung kombiniert ist im Längsschnitt;

Figur 3 eine Schnittdarstellung durch einen Stator mit einem integrierten Anschlussteil; und

Figur 4 eine Untersicht des Anschlussteils aus Figur 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine Luftzuführvorrichtung 1 perspektivisch dargestellt. Die Luftzuführvorrichtung 1 wird auch als Luftverdichter bezeichnet und dient in einem mobilen Brennstoffzellensystem zur Bereitstellung von verdichteter Luft. Das mobile Brennstoffzellensystem wiederum dient in einem mit dem Brennstoffzellensystem ausgestatteten Kraftfahrzeug zur Bereitstellung von elektrischer Energie, die zum Beispiel über einen Elektromotor in Antriebsenergie für das Kraftfahrzeug umgewandelt wird.

Die Luftzuführvorrichtung 1 umfasst ein mehrteiliges Gehäuse 2 mit einem Luftanschluss 3, über den Luft zugeführt wird, und mit einem Luftanschluss 4, über den verdichtete Luft abgeführt wird. Zum Verdichten der Luft umfasst die Luftzuführvorrichtung 1 zum Beispiel ein Verdichterrad, das innerhalb einer Verdichtervolute drehbar ist.

Der Antrieb des Verdichterrads erfolgt durch einen Elektromotor, der in dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Der Elektromotor umfasst einen Rotor, der innerhalb eines Stators drehbar ist.

Der Stator des Elektromotors umfasst eine Stromanschlusseinrichtung 5, über welche dem Stator Wechselstrom in drei Phasen zugeführt wird. Die Stromanschlusseinrichtung 5 ist über einen Steckverbinder 10, der drei längliche Kontaktteile 7, 8, 9 umfasst, mit einer Steueranschlusseinrichtung 6 verbunden. Die Steueranschlusseinrichtung 6 ist zum Beispiel mit einem Kabelabgang 40 kombiniert, der, wie durch drei angedeutete abgehende Kabel angedeutet ist, an einen separat angeordneten und in Figur 1 nicht dargestellten Inverter angeschlossen ist. Der Inverter kann aber auch in das Gehäuse 2 der Luftzuführvorrichtung 1 integriert sein. Dann entfällt der Kabelabgang 40.

In Figur 2 ist das Gehäuse 2 der Luftzuführvorrichtung aus Figur 1 im Längsschnitt dargestellt. In das Gehäuse 2 ist ein Stator 12 integriert. Der Stator 12 ist Teil des Elektromotors, der die Luftzuführvorrichtung antreibt. Der Stator 12 umfasst Statoreisen mit Statorwicklungen 13 und Wicklungsköpfen 14, 15.

Das Gehäuse 2 mit dem Stator 12 umfasst radial innerhalb des Stators 12 einen Rotoraufnahmeraum 16. Der Rotoraufnahmeraum 16 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Rotors des Elektromotors. Der Rotor des Elektromotors umfasst zum Beispiel Permanentmagneten, die in eine Welle integriert sind, die in dem Rotoraufnahmeraum 16 drehbar gelagert ist.

An einem in Figur 2 linken Ende der Welle ist zum Beispiel ein Verdichterrad angebracht, das in einer Verdichtervolute drehbar angeordnet ist. An einem in Figur 2 rechten Ende der Welle ist zum Beispiel ein Turbinenrad angebracht, das in einer Turbinenvolute drehbar angeordnet ist.

In den Stator 12 des Elektromotors ist eine Temperaturmesseinrichtung 20 integriert. Die Temperaturmesseinrichtung 20 umfasst eine Temperatursensoranordnung 19, die in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel in einem radial inneren Bereich des in Figur 2 linken Wicklungskopfs 14 des Stators 12 angeordnet ist.

Die Temperaturmesseinrichtung 20 umfasst in dem Wicklungskopf 14 eine Sensor-Schnittstelle 29. Die Sensor-Schnittstelle 29 ist über eine Kontaktteilanordnung 70 mit einer Anschluss-Schnittstelle 28 radial außen an dem Gehäuse 2 verbunden.

Die Anschluss-Schnittstelle 28 umfasst zum Beispiel einen Stecker 11, der zur Darstellung einer Steckverbindung außen an dem Gehäuse 2 dient. Die Kontaktteilanordnung 70 zur Verbindung der Sensor-Schnittstelle 29 mit der Anschluss-Schnittstelle 28 ist in ein Anschlussteil 18 integriert. Das Anschlussteil 18 umfasst eine Umspritzung 41 aus einem elektrisch isolierenden Material.

In den Figuren 3 und 4 ist anhand zweier Schnittdarstellungen gezeigt, wie die Kontaktteilanordnung 70 in der Temperaturmesseinrichtung 20 zwischen der Anschluss-Schnittstelle 28 und der Sensor-Schnittstelle 29 ausgeführt ist. Die Kontaktteilanordnung70 umfasst vier Kontaktteile 31, 32, 33, 34, die zum Beispiel als Blechteile aus einem elektrisch gut leitenden Material ausgeführt sind.

An der Sensor-Schnittstelle 29 sind die beiden Temperatursensoren 21, 22 an die Kontaktteile 31, 32 und 33, 34 angeschlossen. An der Anschluss-Schnittstelle 28 sind die Kontaktteile 31 bis 34 zum Beispiel in dem in Figur 2 mit 11 bezeichneten Stecker zusammengeführt.

In Figur 3 ist ein Querschnitt durch das Gehäuse 2 mit dem Stator 12 und dem Anschlussteil 18 aus Figur 2 dargestellt. Eine Niedervoltanschlussanordnung 64 umfasst die vier Kontaktteile 31, 32, 33, 34, die von einer Niedervoltanschlusseinrichtung 17 ausgehen.

An die Kontaktteile 31 bis 34 sind Niedervoltleitungen 75, 76, 77, 78 angeschlossen, mit denen Temperatursensoren 21, 22 der Temperatursensoranordnung 19 an die Niedervoltanschlusseinrichtung 17 angeschlossen sind. Die Niedervoltleitungen 75, 76 sind an den Temperatursensor 21 angeschlossen. Die Niedervoltleitungen 77, 78 sind an den Temperatursensor 22 angeschlossen.

In Figur 4 sieht man, dass jeder Niedervoltleitung 75 bis 78 an der Anschluss- Schnittstelle 28 ein Niedervoltanschluss 65, 66, 67, 68 zugeordnet ist. Die insgesamt vier Niedervoltanschlüsse 65 bis 68 der

Niedervoltanschlussanordnung 64 sind von einem Isolierkragen 69 umgeben.

Durch den Isolierkragen 69 sind die Niedervoltanschlüsse 65 bis 68 der Niedervoltanschlussanordnung 64 der Niedervoltanschlusseinrichtung 17 an dem Anschlussteil 18 von einer Hochvoltanschlussanordnung 60 mit drei Hochvoltanschlüsssen 61, 62, 63 elektrisch isoliert. Über die Hochvoltanschlüsse 61 bis 63 wird dem Stator ein Drei-Phasen-Wechselstrom zugeführt.

In Figur 3 sieht man, dass von den Hochvoltanschlüssen 61 bis 63 Hochvoltleitungen 71 bis 73 ausgehen, die sich zu einer Statorschnittstelle 74 mit

Statorwicklungen des Stators 12 erstrecken.