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Dokumentenidentifikation DE102005047979A1 12.04.2007
Titel Rotierende elektrische Maschine und Verfahren zur Herstellung einr rotierenden elektrischen Maschine
Anmelder JULI Motorenwerk, k.s., Moravany, CZ
Erfinder Smid, Zbynek, Brno, CZ;
Svoboda, Jiri, Brno, CZ
Vertreter Kasseckert, R., Dipl.-Phys.Univ., Pat.-Anw., 82041 Oberhaching
DE-Anmeldedatum 06.10.2005
DE-Aktenzeichen 102005047979
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse H02K 5/22(2006.01)A, F, I, 20051006, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit einer niedrigen Nennspannung von typischerweise weniger als 100 V für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse (1), mindestens einem in das Gehäuse (1) geführten stromführenden Element (2) zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie, mindestens einem mit dem stromführenden Element (2) verbindbaren Kabel (12) und einer Vorrichtung (16) zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel (12) und dem stromführenden Element (2) vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit. Die Vorrichtung (16) zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel (12) und dem stromführenden Element (2) ist als elastische Hülse (16) mit einer ersten Öffnung (17) und einer zweiten Öffnung (18) ausgebildet, wobei die erste Öffnung (17) dichtend auf dem Kabel (12) geführt ist und die zweite Öffnung (18) das stromführende Element (2) dichtend umschließt.
Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer niedrigen Nennspannung von typischerweise weniger als 100 V für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse (1), mindestens einem in das Gehäuse (1) geführten stromführenden Element (2) zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie, mindestens einem mit dem stromführenden Element (2) verbindbaren Kabel (12) und einer elastischen Hülse (16) zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel (12) und dem stromführenden Element (2) vor Umwelteinflüssen, ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine rotierende elektrische Maschine mit einer niedrigen Nennspannung von vorzugsweise weniger als 100 V für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse, mindestens einem in das Gehäuse geführten stromführenden Element zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie, mindestens einem mit dem stromführenden Element verbindbaren Kabel und einer Vorrichtung zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel und dem stromführenden Element vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit. Die Erfindung betrifft ebenso ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen rotierenden elektrischen Maschine.

Maschinen der genannten Art werden beispielsweise in Flurförderzeugen als Antriebsmotore eingesetzt. Als Energiequelle finden zumeist Batterien Verwendung, die eine relativ niedrige Ausgangsspannung, typischerweise zwischen 12 Volt und 100 Volt, aufweisen. Um dennoch die benötigte Leistung im Bereich einiger Kilowatt liefern zu können, sind dementsprechend große Stromstärken bis zu einigen hundert Ampere erforderlich. Um diese Stromstärken übertragen zu können, weisen die stromführenden Elemente, die zumeist als Anschlusskabel ausgeführt sind, einen sehr großen Querschnitt von mindestens 15 mm2, typischerweise von mehr als 30 mm2 auf. Aufgrund dieses großen Querschnitts sind solche Kabel schwierig zu verlegen, können nur mit großen Radien gebogen werden und benötigen sehr viel Platz. Die Durchführung der Kabel in das Gehäuse der elektrischen Maschine, wo sie an die entsprechenden Wicklungen angeschlossen werden, ist dabei besonders schwierig.

Bei elektrischen Maschinen nach dem Stand der Technik werden die Kabel entweder mittels elastischer Durchführungselemente, die gleichzeitig eine Dichtfunktion gegenüber Schmutz und Flüssigkeiten erfüllen, direkt radial durch das Gehäuse der Maschine geführt und in diesem mit den Wicklungen verbunden oder in einem an der Außenseite des Gehäuses angeordneten Klemmenkasten angeschlossen, innerhalb dessen dann die Durchführung durch das Gehäuse in radialer Richtung mittels spezieller elektrisch leitender Durchführungen erfolgt, die gegeneinander sowie gegenüber dem Gehäuse isoliert sind. Diese Durchführungen sind innerhalb des Gehäuses wiederum mit den Wicklungen verbunden. Beide Varianten bedingen einen großen Herstellaufwand.

Bei der Durchführung der Kabel müssen diese zudem sowohl die Anforderungen für die Verwendung innerhalb des Motors als auch außerhalb erfüllen, insbesondere hinsichtlich Temperaturbeständigkeit und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Chemikalien, Öl und Feuchtigkeit. Zudem müssen die Kabel in enge Radien gebogen werden, was aufgrund des großen Querschnitts sehr aufwändig ist.

Bei der Verwendung eines Klemmenkastens muss dieser dicht verschlossen werden, was zusätzlich zu der Verschraubung der elektrisch leitenden Elemente weitere Arbeitsschritte erforderlich macht. Zudem erhöht sich das Bauvolumen der elektrischen Maschine durch den Klemmenkasten nicht unerheblich, was bei der beengten Einbaulage in Flurförderzeugen erhebliche Nachteile hat.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine rotierende elektrische Maschine mit einer niedrigen Nennspannung von vorzugsweise weniger als 100 V für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse, mindestens einem in das Gehäuse geführten stromführenden Element zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie, mindestens einem mit dem stromführenden Element verbindbaren Kabel und einer Vorrichtung zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel und dem stromführenden Element vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, zu schaffen, die einfach und mit geringem Montageaufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vorrichtung zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel und dem stromführenden Element als elastische Hülse mit einer ersten Öffnung und einer zweiten Öffnung ausgebildet ist, wobei die erste Öffnung dichtend auf dem Kabel geführt ist und die zweite Öffnung das stromführende Element dichtend umschließt. Eine einzelne Hülse kann problemlos zunächst auf das Kabel aufgezogen werden und anschließend, nachdem das Kabel am stromführenden Element befestigt ist, auf dieses aufgeschoben werden. Ein aufwändiger und platzraubender Klemmenkasten kann entfallen. Insbesondere arbeitsintensive Verschraubungen beispielsweise von Klemmenkastendeckel oder -gehäuse entfallen. Die anzuschließenden Kabel müssen nicht mehr in einem Klemmenkasten gesammelt werden, so dass eine Durchführung an beliebiger Stelle in das Motorgehäuse möglich ist.

Es ist zweckmäßig, wenn das stromführende Element auf der motorinneren Seite mit einem Kabel verbindbar ist. Innerhalb des Motors kann so ein einfacher Anschluss des stromführenden Elements an die Wicklungskabel ohne weitere Übertragungselemente erfolgen

Es ist besonders vorteilhaft, wenn das stromführende Element auf der motorinneren und/oder der motoräußeren Seite als Gewindebolzen ausgebildet ist. Auf einen Gewindebolzen können übliche Kabelschuhe mit einer ringförmigen Öse aufgesteckt und mit einer Mutter gesichert werden. Die Übertragung hoher Ströme ist so mit einfachen Mitteln gewährleistet

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist das stromführende Element auf der motorinneren und/oder der motoräußeren Seite als Gewindehülse ausgebildet. Mit einem üblichen Kabelschuh mit ringförmiger Öse versehene Kabel können mittels einer Schraube befestigt werden, die durch die ringförmige Öse gesteckt und in das Gewinde gedreht wird. Die Übertragung hoher Ströme ist so mit einfachen Mitteln gewährleistet.

Es ist von Vorteil, wenn das stromführende Element annähernd radial zum Motorgehäuse orientiert ist. Dadurch wird eine kompakte und einfache Bauweise erzielt.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Durchgangsrichtungen der Öffnungen der elastischen Hülse annähernd in rechtem Winkel zueinander orientiert sind. Dadurch wird ein besonders einfacher und sicherer Aufbau erzielt. Das Kabel kann parallel zur Längsachse des Motors geführt werden, so dass ein kompakter Aufbau erzielt wird. Indem die Öffnungen in einem Winkel zueinander stehen, wird eine Verschiebung der Hülse entlang des Kabels und/oder des stromführenden Elements zuverlässig vermieden.

Es ist zweckmäßig, wenn das stromführende Element von einem annähernd zylindrischen Körper aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff umgeben ist.

Dadurch wird das stromführende Element geschützt und das Aufbringen der elastischen Hülse erleichtert.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn der annähernd zylindrische Körper mindestens eine umlaufende Nut aufweist. Die elastische Hülse kann mit einem an der Wulst an der zweiten Öffnung, die das stromführende Element dichtend umschließt, in die Nut eingeführt werden, so dass die elastische Hülse sicheren Halt findet und eine gute Abdichtung gegenüber der Umgebung gewährleistet ist.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn das stromführende Element in einer Platte aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, vorzugsweise eingegossen, ist. Eine Platte ist einfach zu fertigen und kann gut in eine Öffnung des Gehäuses der rotierenden elektrischen Maschine eingepasst und abgedichtet werden. Auf der Platte können mehrere stromführende Elemente abgeordnet werden.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt ein erfindungsgemäßes, in ein Gehäuse 1 einer rotierenden elektrischen Maschine geführtes stromführendes Element 2 zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie.

Das stromführende Element 2 ist im Wesentlichen als Gewindehülse 2 ausgeführt und in einer Anschlussplatte 3 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, fixiert. Dazu ist im Bereich der Gewindehülse 2 an die Anschlussplatte 3 ein Haltezylinder 4 angegossen, der die Gewindehülse 2 dicht umschließt und stabilisiert. Eine Dichtung 5 verhindert zusätzlich das Eindringen von Flüssigkeiten oder Partikeln. Die Gewindehülse 2 ist durch ihre Formgebung gegen Verdrehen gesichert, beispielsweise indem die Außenkontur Sechskantform aufweist, in jedem Fall aber Rotationssymmetrie um die Mittelachse A vermeidet.

Die Anschlussplatte 3 ist mittels Schrauben 6 am Gehäuse 1 der rotierenden elektrischen Maschine befestigt, wobei eine Dichtung 7 verhindert, dass Flüssigkeiten und/oder Partikel in das Gehäuse 1 eindringen. Im Inneren der rotierenden elektrischen Maschine ist ein mit einem Kabelschuh 8 versehenes Kabel 9, das mit einer hier nicht dargestellten Wicklung der rotierenden elektrischen Maschine elektrisch in Wirkverbindung steht, mittels einer Schraube 10 und einer Sicherungsscheibe 11 an der Gewindehülse 2 befestigt. Diese Art der Befestigung ermöglicht die Übertragung großer Ströme da ein hinreichend großer Querschnitt für den Stromübergang von der Gewindehülse 2 zum Kabel 9 zur Verfügung steht. Auf der motoräußeren Seite der Gewindehülse 2 ist ein Anschlusskabel 12 ebenfalls mittels eines Kabelschuhs 13, einer Schraube 14 und eines Sicherungsrings 15 an der Gewindehülse 2 befestigt. Umschlossen wird die Verbindung zwischen Anschlusskabel 12 und Gewindehülse 2 von einer elastischen Hülse 16, deren erste Öffnung 17 das Anschlusskabel 12 dichtend umschließt und deren zweite Öffnung 18 die Gewindehülse 2 ebenfalls dichtend umschließt, wobei die elastische Hülse 16 dabei an dem Haltezylinder 4 anliegt. Der Haltezylinder 4 weist überdies eine umlaufende Nut 19 auf, in der die elastische Hülse 16 mit einem Wulst 20 eingreift und dadurch sicher verankert ist. Die zylindrische Form des Haltezylinders 4 ist dabei besonders vorteilhaft, da so eine einfache Formgebung der elastischen Hülse 16 sowie ein einfaches Aufziehen der elastischen Hülse 16 auf den Haltezylinder 4 ermöglicht wird. Weiterhin kann das Anschlusskabel 12 in jeder Rotationsposition um die Mittelachse A angeordnet werden, ohne dass die Komponenten verändert werden müssten. Die elastische Hülse 16 erzielt eine besonders gute Dichtwirkung, da sie sowohl an den Flanken 21 des Haltezylinders 4 anliegt als auch über eine Ausstülpung 22 an der Anschlussplatte 3.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen rotierenden elektrischen Maschine läuft demgemäß so ab, dass an eine Anschlussplatte 3 mit bereits montierten, also beispielsweise eingegossenen Gewindehülsen 2 zunächst ein oder mehrere Kabel 9 im Motorinneren mittels Schrauben 10 befestigt werden. Anschließend wird die Anschlussplatte 3 mittels der Schrauben 6 mit dem Motorgehäuse 1 verschraubt. Bei der Montage der Anschlusskabel 12 wird zunächst die elastische Hülse 16 auf das Anschlusskabel 12 aufgeschoben, so dass der Kabelschuh 13 noch freiliegt. Dann wird der Kabelschuh 13 auf der Gewindehülse 2 mittels der Schraube 14 befestigt und anschließend die elastische Hülse 16 über den Haltezylinder 4 gezogen, so dass der Wulst 20 über den ganzen Umfang in der Nut 19 zu liegen kommt.

Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der Erfindung denkbar. So kann beispielsweise anstelle der Gewindehülse 2 ein einseitig oder beidseitig mit Außengewinde versehener Bolzen als stromdurchführendes Element vorgesehen sein, auf dem Kabelschuhe 8, 13 mittels Muttern festgeschraubt werden können. In diesem Fall kann ein zylindrischer Körper aus isolierendem Material, der den Bolzen umgibt, als unterer Anlagepunkt für den Kabelschuh 8, 13 dienen, es ist jedoch auch ein abgesetzter Bereich des Bolzens denkbar.

Die Befestigung der Kabel 9, 12 kann selbstverständlich auch mit anderen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik erfolgen, beispielsweise Klemmvorrichtungen. Die verwendeten Werkstoffe richten sich nach den Anforderungen des Einzelfalls. Für die elastische Hülle 16 kommt beispielsweise Gummi oder aber ein hinreichend elastischer Polymerwerkstoff in Frage.

Die Gewindehülse 2 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel in die Anschlussplatte 3 beziehungsweise den angeformten Haltezylinder 4 eingegossen, es sind aber auch andere Befestigungen nach dem Stand der Technik, die eine verdrehsichere und abgedichtete Befestigung ermöglichen, denkbar, also beispielsweise Verschraubungen oder Verklebungen.


Anspruch[de]
Rotierende elektrische Maschine mit einer niedrigen Nennspannung von vorzugsweise weniger als 100 V für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse (1), mindestens einem in das Gehäuse (1) geführten stromführenden Element (2) zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie, mindestens einem mit dem stromführenden Element (2) verbindbaren Kabel (12) und einer Vorrichtung (16) zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel (12) und dem stromführenden Element (2) vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (16) zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel (12) und dem stromführenden Element (2) als elastische Hülse (16) mit einer ersten Öffnung (17) und einer zweiten Öffnung (18) ausgebildet ist, wobei die erste Öffnung (17) dichtend auf dem Kabel (12) geführt ist und die zweite Öffnung (18) das stromführende Element (2) dichtend umschließt. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) auf der motorinneren Seite mit einem Kabel (9) verbindbar ist. Rotierende elektrische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) auf der motorinneren und/oder der motoräußeren Seite als Gewindebolzen ausgebildet ist. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) auf der motorinneren und/oder der motoräußeren Seite als Gewindehülse (2) ausgebildet ist. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) annähernd radial zum Motorgehäuse (1) orientiert ist. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsrichtungen der Öffnungen (17, 18) der elastischen Hülse (16) annähernd in rechtem Winkel zueinander orientiert sind. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) von einem annähernd zylindrischen Körper (4) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff umgeben ist. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der annähernd zylindrische Körper (4) mindestens eine umlaufende Nut (19) aufweist. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) in einer Platte (3) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet, vorzugsweise eingegossen, ist. Rotierende elektrische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das stromführende Element (2) von einer Dichtung (5) umgeben ist. Verfahren zur Herstellung einer rotierenden elektrischen Maschine mit einer niedrigen Nennspannung von typischerweise weniger als 100 V für eine mobile Arbeitsmaschine mit einem Gehäuse (1), mindestens einem in das Gehäuse (!) geführten stromführenden Element (2) zur Zuführung und/oder Ableitung von elektrischer Energie, mindestens einem mit dem stromführenden Element (2) verbindbaren Kabel (12) und einer elastischen Hülse (16) zum Schutz der Verbindung zwischen dem Kabel (12) und dem stromführenden Element (2) vor Umwelteinflüssen, insbesondere Feuchtigkeit, wobei die elastische Hülse (16) mit einer ersten Öffnung (17) und einer zweiten Öffnung (18) ausgebildet ist, wobei die erste Öffnung (17) dichtend auf dem Kabel (12) geführt ist und die zweite Öffnung (18) das stromführende Element (2) dichtend umschließt dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die elastische Hülse (16) auf das Kabel (12) aufgeschoben wird, anschließend das Kabel (12) mit dem stromführenden Element (2) verbunden wird und in einem abschließenden Schritt die elastische Hülse (16) auf das stromführende Element (2) oder einen das stromführende Element (2) umgebenen zylindrischen Körper (4) aufgeschoben wird.






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