DE102020129826A1

DE102020129826A1 - Sealing feedthrough for a phase outlet of a stator winding through a tolerance-compensated stator housing and method for providing the same

Info

Publication number: DE102020129826A1
Application number: DE102020129826.9A
Authority: DE
Inventors: Jochen Schmid
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2040-11-13
Also published as: DE102020129826B4

Abstract

Es wird eine abdichtende Durchführung (1) durch ein Gehäuse (10) einer elektrischen Maschine für einen Phasenabgang (5) einer Statorwicklung (13) bereitgestellt, wobei die Durchführung (1) eine Öffnung (2) in dem Gehäuse (10) aufweist, an deren Boden ein nach Innen ragender Anschlag (3) angeordnet ist, wobei die Durchführung (1) aufweist: einen Kontaktbolzen (4), welcher mit dem Phasenabgang (5) elektrisch gekoppelt ist; ein erstes Element (6), welches an seiner Außenfläche einen radial ausgebildeten Vorsprung (7) aufweist und welches mit mindestens einem Teil seiner Innenfläche an dem Kontaktbolzen (4) anliegt; ein zweites Element (8), welches ringförmig ausgebildet ist und auf dem radial ausgebildeten Vorsprung des ersten Elements anliegt. Ferner wird ein Verfahren zur Bereitstellung der Durchführung (1) bereitgestellt.A sealing bushing (1) is provided through a housing (10) of an electrical machine for a phase outlet (5) of a stator winding (13), the bushing (1) having an opening (2) in the housing (10). an inwardly projecting stop (3) is arranged on the bottom thereof, the bushing (1) having: a contact bolt (4) which is electrically coupled to the phase outlet (5); a first element (6) which has a radially formed projection (7) on its outer surface and which bears against the contact bolt (4) with at least part of its inner surface; a second element (8) which is ring-shaped and rests on the radial projection of the first element. A method for providing the implementation (1) is also provided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine abdichtende Durchführung durch ein Gehäuse einer elektrischen Maschine für einen Phasenabgang einer Statorwicklung mit Toleranzausgleich. Ferner wird ein entsprechendes Verfahren zum Bereitstellen der abdichtenden Durchführung bereitgestellt.The present invention relates to a sealing bushing through a housing of an electrical machine for a phase outlet of a stator winding with tolerance compensation. A corresponding method for providing the sealing passage is also provided.

Elektromotoren weisen einen üblicherweise feststehenden Stator auf, in dem ein drehender Rotor gelagert ist. Der Stator dient als Träger für die Spulenwicklung, der Rotor kann einen Permanentmagneten oder ebenfalls eine auf einen Anker gewickelte Spule aufweisen. Bei beiden Bestandteilen handelt es sich um magnetisch wirkende Teile des Elektromotors, mit denen dieser als elektromechanischer Wandler elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt.Electric motors usually have a stationary stator in which a rotating rotor is mounted. The stator serves as a carrier for the coil winding, the rotor can have a permanent magnet or also a coil wound on an armature. Both components are magnetically acting parts of the electric motor, with which it converts electrical power into mechanical power as an electromechanical converter.

Obwohl heutige Elektromotoren sehr effizient arbeiten und Wirkungsgrade jenseits von 90% aufweisen, wird der überwiegende Teil der elektrischen Leistung zielgerichtet in mechanische Leistung umgesetzt. Bei leistungsstarken Elektromotoren, insbesondere bei deren Einsatz im Rennsportbereich, muss dennoch die entstehende Verlustwärme abgeführt werden. Da der Großteil der elektrischen Verluste an den stromdurchflossenen Kupferdrähten der Statorwicklung entsteht, weisen die meisten Elektromotoren - in Analogie zu Verbrennungsmotoren - Kühlsysteme auf, mittels welchen der Stator gekühlt wird. Um die Verlustleistung, welche je nach Auslegung des Elektromotors durchaus mehrere zehn Kilowatt betragen kann, möglichst effizient abzuführen, kann eine Direktkühlung eingesetzt werden. Direktkühlungen sind so konzipiert, dass das Kühlfluid möglichst nah an die Statorwicklung gebracht wird, beispielsweise direkt umspülend oder mittels im Statorkörper oder in den Statornuten liegenden Kühlkanälen, so dass die an den Kupferdrähten entstehende Wärme nicht erst durch den Statorkörper nach außen wandern muss, um von einem den Stator umgebenden Kühlmantel abgeführt zu werden (solche Kühlkonzepte werden als indirekte Kühlung bezeichnet).Although today's electric motors work very efficiently and have efficiencies in excess of 90%, the majority of the electrical power is converted into mechanical power in a targeted manner. In the case of high-performance electric motors, especially when used in racing, the heat that is lost must still be dissipated. Since the majority of the electrical losses occur at the current-carrying copper wires of the stator winding, most electric motors - analogous to internal combustion engines - have cooling systems by means of which the stator is cooled. Direct cooling can be used to dissipate the power loss, which can amount to several tens of kilowatts depending on the design of the electric motor, as efficiently as possible. Direct cooling is designed in such a way that the cooling fluid is brought as close as possible to the stator winding, for example by flushing it directly or by means of cooling ducts in the stator body or in the stator slots, so that the heat generated on the copper wires does not have to first migrate through the stator body to the outside to be dissipated in a cooling jacket surrounding the stator (such cooling concepts are referred to as indirect cooling).

Bei Verwendung einer Direktkühlung muss auf die Dichtigkeit der Bereiche geachtet werden, welche von dem Kühlfluid durchströmt werden. Hierbei stellen die Durchführungen im Statorgehäuse, durch welche die Phasenabgänge zum Anschluss an den Umrichter aus dem Stator geführt werden, neuralgische Punkte dar. Eine mögliche abdichtende Durchführung ist aus Druckschrift DE 10 2019 201 614 A1 bekannt, welche einen elektrischen Kältemittelantrieb mit einem Motorgehäuse offenbart, das einen Elektromotor aufnimmt und eine fluiddichte Gehäusezwischenwand umfasst. In der Gehäusewand ist mindestens eine Durchgangsöffnung eingebracht, über welche ein Phasenanschluss der Statorwicklung des Elektromotors zur Kontaktierung an die Motorelektronik fluiddicht und druckdicht in das Elektronikgehäuse geführt ist. Die Durchgangsöffnung ist dabei so ausgestaltet, dass in die Gehäusezwischenwand eine die Durchgangsöffnung umgebende Stufe eingebracht ist, wobei in der Durchgangsöffnung ein erster Dichtring einsitzt, der direkt an dem Phasenanschluss anliegt.When using direct cooling, attention must be paid to the tightness of the areas through which the cooling fluid flows. Here, the bushings in the stator housing, through which the phase outlets are routed out of the stator for connection to the converter, represent critical points. A possible sealing bushing is from the publication DE 10 2019 201 614 A1 known, which discloses an electric refrigerant drive with a motor housing that accommodates an electric motor and includes a fluid-tight housing partition. At least one passage opening is made in the housing wall, via which a phase connection of the stator winding of the electric motor is guided into the electronics housing in a fluid-tight and pressure-tight manner for contacting the motor electronics. The through-opening is designed in such a way that a step surrounding the through-opening is introduced into the intermediate wall of the housing, with a first sealing ring sitting in the through-opening, which is in direct contact with the phase connection.

Bei der beispielhaften aus dem Stand der Technik bekannten Abdichtlösung ist jedoch problematisch, dass sie eine präzise Lage des Phasenanschlusses gegenüber der Durchgangsöffnung verlangt. Die Phasenabgänge haben jedoch fertigungsbedingt eine radiale und axiale Positionstoleranz und zeigen radial keine Flexibilität. Diese Positionstoleranzen erschweren oder verhindern sogar eine definierte und zuverlässige Abdichtung der Phasenabgänge gegenüber dem flüssigen Kühlmedium bei der Montage des Stators.However, the problem with the sealing solution known from the prior art is that it requires a precise position of the phase connection in relation to the through-opening. However, due to the manufacturing process, the phase outlets have a radial and axial position tolerance and show no radial flexibility. These positional tolerances make it difficult or even prevent a defined and reliable sealing of the phase outlets from the liquid cooling medium during assembly of the stator.

Daher liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine zuverlässig abdichtende Durchführung für einen Phasenabgang einer Statorwicklung bereitzustellen trotz seiner Positionstoleranzen.The object of the present invention is therefore to provide a reliably sealing bushing for a phase outlet of a stator winding, despite its positional tolerances.

Diese Aufgabe wird mittels der abdichtenden Durchführung durch ein Gehäuse einer elektrischen Maschine für einen Phasenabgang einer Statorwicklung und mittels des entsprechenden Verfahrens zu deren Bereitstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by means of the sealing passage through a housing of an electrical machine for a phase outlet of a stator winding and by means of the corresponding method for providing it according to the independent claims. Further preferred embodiments can be found in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine abdichtende Durchführung durch ein Gehäuse einer elektrischen Maschine für einen Phasenabgang einer Statorwicklung bereitgestellt, wobei die Durchführung eine Öffnung oder Vertiefung in dem Gehäuse aufweist, an deren Boden ein nach Innen ragender Anschlag angeordnet ist. Die Öffnung kann so gesehen gestuft ausgeführt sein, wobei die Stufe bzw. der Anschlag am Boden der Öffnung einen gewollten Endpunkt beim Einführen von entsprechend dimensionierten Elementen in die Öffnung definiert.According to the invention, a sealing bushing is provided through a housing of an electrical machine for a phase outlet of a stator winding, the bushing having an opening or depression in the housing, at the bottom of which an inwardly protruding stop is arranged. Seen in this way, the opening can be stepped, with the step or stop at the bottom of the opening defining a desired end point when inserting appropriately dimensioned elements into the opening.

Die erfindungsgemäße Durchführung weist einen Kontaktbolzen auf, welcher mit dem Phasenabgang elektrisch gekoppelt ist. Der Kontaktbolzen ist zumindest teilweise, beispielsweise in einem Bereich, welcher konzentrisch innerhalb des Kontaktbolzens verläuft, aus einem leitfähigen Material gefertigt. Der Kontaktbolzen sitzt auf dem Phasenabgang auf bzw. umfasst diesen und stellt die elektrische Verbindung für den Phasenabgang durch die Öffnung hindurch bereit. Der Phasenabgang kann an den Kontaktbolzen gelötet sein.The bushing according to the invention has a contact bolt which is electrically coupled to the phase outlet. The contact bolt is at least partially made of a conductive material, for example in an area which runs concentrically within the contact bolt. The contact bolt sits on or encompasses the phase feeder and provides the electrical connection for the phase feeder through the opening. The phase outlet can be soldered to the contact bolt.

Die erfindungsgemäße Durchführung weist ferner ein erstes Element auf, welches an seiner Außenfläche einen radial ausgebildeten Vorsprung (im Folgenden auch als radialer Vorsprung bezeichnet) aufweist und welches mit mindestens einem Teil seiner Innenfläche an dem Kontaktbolzen anliegt. Das erste Element kann die Form einer Hülse haben, welche auf den Kontaktbolzen aufgesteckt oder draufgeschraubt ist und diesen somit radial umfasst. Insbesondere kann die Innenwand des ersten Elements am Kontaktbolzen dicht bzw. abdichtend anliegen. Der radiale Vorsprung kann teller- bzw. scheibenartig, insbesondere vollumfänglich, um das erste Element herum angeordnet sein. Der radiale Vorsprung kann dabei axial auf dem Anschlag in der Durchführung aufliegen, wodurch zugleich der darin eingesetzte Kontaktbolzen in der Durchführung axial positioniert wird und insbesondere nicht durch die Öffnung am Boden der Durchführung durchrutschen kann. Das erste Element kann beispielsweise als eine Bundmutter ausgebildet sein.The bushing according to the invention also has a first element which has a radially formed projection (also referred to below as radial projection) on its outer surface and which bears against the contact bolt with at least part of its inner surface. The first element can be in the form of a sleeve which is slipped onto or screwed onto the contact bolt and thus surrounds it radially. In particular, the inner wall of the first element can rest tightly or sealingly on the contact bolt. The radial projection can be arranged in the manner of a plate or disk, in particular around the entire circumference, around the first element. The radial projection can rest axially on the stop in the bushing, whereby at the same time the contact pin inserted therein is positioned axially in the bushing and in particular cannot slip through the opening at the bottom of the bushing. The first element can be designed as a collar nut, for example.

Die erfindungsgemäße Durchführung weist ferner ein zweites Element auf, welches ringförmig ausgebildet ist und auf dem radialen Vorsprung des ersten Elements aufliegt. Das zweite Element kann axial auf dem radialen Vorsprung des ersten Elements dicht bzw. abdichtend anliegen derart, dass zwischen der Innenwand des zweiten Elements und der Außenwand des ersten Elements kein Kontakt besteht. Anders ausgedrückt kann der Innenradius des zweiten Elements größer sein als der Außenradius des ersten Elements im Bereich oberhalb des radialen Vorsprungs. Dadurch besteht Positionierfreiheit des ersten Elements relativ zum zweiten Element, welche im Wesentlichen durch den Unterschied der beiden erwähnten Radien bestimmt sein kann. Während das zweite Element beispielsweise in die Durchführung eingeschraubt oder eingesteckt werden kann und somit relativ zum Gehäuse kein Spiel vorhanden ist, kann das in der Öffnung angeordnete erste Element hingegen radial verschoben werden. Dabei verändert sich die Form der axialen Kontaktfläche zwischen dem radialen Vorsprung und der Unterseite des zweiten Elements, ist aber dem Grunde nach stets vorhanden. Das erste Element kann dabei final zwischen dem Boden der Öffnung, insbesondere dem Anschlag, und dem ersten Element axial geklemmt werden. Bis zum Zeitpunkt der finalen Fixierung durch den Anpressdruck des zweiten Elements kann es jedoch innerhalb der Öffnung radial verschoben werden innerhalb des Umfangs der Öffnung in dem ringförmig ausgebildeten zweiten Element. Nach der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Durchführung kann das zweite Element eine nach unten gerichtete Kraft auf den radialen Vorsprung des ersten Elements ausüben und somit für ein Anpressen des radialen Vorsprungs auf den Boden der Öffnung sorgen, so dass dieser dicht bzw. abdichtend am Anschlag aufliegt. Das zweite Element kann insbesondere eine Spannscheibe umfassen, welche in die Öffnung geschraubt werden kann.The bushing according to the invention also has a second element which is ring-shaped and rests on the radial projection of the first element. The second element can bear axially in a sealed manner on the radial projection of the first element in such a way that there is no contact between the inner wall of the second element and the outer wall of the first element. In other words, the inner radius of the second element can be larger than the outer radius of the first element in the area above the radial projection. As a result, there is freedom of positioning of the first element relative to the second element, which can essentially be determined by the difference between the two radii mentioned. While the second element can be screwed or inserted into the passage, for example, and there is therefore no play relative to the housing, the first element arranged in the opening can be displaced radially. The shape of the axial contact surface between the radial projection and the underside of the second element changes, but is fundamentally always present. The first element can finally be clamped axially between the bottom of the opening, in particular the stop, and the first element. However, up to the time of the final fixation by the contact pressure of the second element, it can be displaced radially within the opening within the circumference of the opening in the ring-shaped second element. After the provision of the bushing according to the invention, the second element can exert a downward force on the radial projection of the first element and thus ensure that the radial projection is pressed onto the bottom of the opening so that it rests tightly or sealingly on the stop. In particular, the second element can comprise a clamping washer which can be screwed into the opening.

In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass unter einer axialen Kontaktfläche zwischen zwei Elementen oder unter einem axialen Aufliegen eines Elements auf einem anderen Element eine Kontaktfläche bzw. ein Aufliegen gemeint ist, bei der bzw. dem die Normale zur Kontaktfläche zwischen den beiden beteiligten Elementen in axiale Richtung zeigt, also parallel zur Längsachse oder gar Symmetrieachse der Durchgangsöffnung. Eine radiale Kontaktfläche zwischen zwei Elementen oder ein radiales Aufliegen von einem Element auf einem anderen Element meint hingegen eine Kontaktfläche bzw. ein Aufliegen, bei der bzw. dem die Normale zur Kontaktfläche zwischen den beiden beteiligten Elementen in radiale Richtung zeigt, also senkrecht zur Längsachse oder gar Symmetrieachse der Durchgangsöffnung.In this context it should be mentioned that an axial contact surface between two elements or an axial bearing of one element on another element means a contact surface or a bearing in which the normal to the contact surface between the two elements involved is in axial Direction shows, ie parallel to the longitudinal axis or even axis of symmetry of the through-opening. A radial contact surface between two elements or a radial bearing of one element on another element, on the other hand, means a contact surface or a bearing in which the normal to the contact surface between the two elements involved points in the radial direction, i.e. perpendicular to the longitudinal axis or even axis of symmetry of the passage opening.

Die erfindungsgemäße Durchführung bietet den Vorteil, dass damit je nach vorhandenem Bauraum Fertigungstoleranzen betreffend den Phasenabgang in radialer und axialer Richtung kompensiert werden können, ohne dabei die Dichtigkeit der Durchführung zu beeinträchtigen. Dieser Effekt wird vornehmlich durch die Verwendung des ersten und zweiten Elements erreicht, wobei das erste Element nach Einsetzen in die Durchführung darin üblicherweise toleranzbedingt exzentrisch sitzt (aufgrund der meist nicht konzentrischen Anordnung des Phasenabgangs relativ zu der entsprechenden Gehäuseöffnung) und anschließend durch Fixieren mittels des zweiten Elements, welches axial auf dem radialen Vorsprung aufliegt, in dieser üblicherweise exzentrischen Lage befestigt wird. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Durchführung so konzipiert, dass das erste Element eine „radiale Freiheit“ hat und seine Position an die üblicherweise toleranzbedingt vorliegende radiale Exzentrizität des Phasenausgangs angepasst werden kann.The bushing according to the invention offers the advantage that, depending on the available installation space, manufacturing tolerances relating to the phase departure in the radial and axial direction can be compensated for without impairing the tightness of the bushing. This effect is primarily achieved through the use of the first and second element, with the first element usually sitting in the bushing eccentrically due to tolerances (due to the usually non-concentric arrangement of the phase outlet relative to the corresponding housing opening) and then by fixing it using the second element Element, which rests axially on the radial projection, is fixed in this usually eccentric position. In other words, the implementation according to the invention is designed in such a way that the first element has “radial freedom” and its position can be adapted to the radial eccentricity of the phase output that is usually present due to tolerances.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann das zweite Element auf den radialen Vorsprung des ersten Elements eine axial in die Öffnung gerichtete Kraft ausüben. Dadurch wird der radiale Vorsprung auf den Anschlag gedrückt, wodurch eine fluiddichte Verbindung zwischen diesen Elementen ausgebildet werden kann. Zur Bereitstellung der Anpresskraft kann das zweite Element beispielsweise an seinem Außenrand ein Gewinde aufweisen, so dass es in die Durchführung bzw. in ans Gehäuse geschraubt werden kann. Auch andere geeignete Befestigungsmethoden können hierfür verwendet werden.In further embodiments of the implementation according to the invention, the second element can exert a force directed axially into the opening on the radial projection of the first element. As a result, the radial projection is pressed onto the stop, as a result of which a fluid-tight connection can be formed between these elements. In order to provide the contact pressure, the second element can have a thread on its outer edge, for example, so that it can be screwed into the passage or onto the housing. Other suitable fastening methods can also be used for this.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann der Umfang des radialen Vorsprungs kleiner sein als der Innenumfang der Öffnung. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das erste Element, welches den Kontaktbolzen umfasst, innerhalb der Öffnung das erforderliche Maß an radialer Positionierfreiheit aufweist. So kann das erste Element je nach Position des dazugehörigen Phasenabgangs geeignet positioniert werden, beispielsweise direkt über dem Phasenabgang, insbesondere auch dann, wenn die Position des Phasenabgangs gegenüber der Öffnung am Boden der Durchführung von ihrer Soll-Position abweicht.In further embodiments of the implementation according to the invention, the circumference of the radial projection can be smaller than the inner circumference of the opening. This can ensure that the first element, which includes the contact bolt, has the required degree of radial positioning freedom within the opening. The first element can thus be suitably positioned depending on the position of the associated phase outlet, for example directly above the phase outlet, in particular when the position of the phase outlet relative to the opening at the bottom of the bushing deviates from its target position.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann diese ferner ein drittes Element aufweisen, welches ringförmig ausgebildet ist und in die Öffnung eingesetzt ist, wobei am oberen Rand des dritten Elements ein radial nach außen ragender Vorsprung ausgebildet ist, welcher auf dem am Boden der Öffnung bereitgestellten Anschlag aufliegt. Der radial nach außen ragende Vorsprung kann vollumfänglich ausgebildet sein und am Boden der Öffnung aufliegen. Der Außenrand des nach außen ragenden Vorsprungs kann, (muss aber nicht) radial an der Innenwand der Öffnung anliegen. Das dritte Element kann bei der Ausbildung der erfindungsgemäßen Durchführung als erstes in die Öffnung eingesetzt werden. Der radial nach außen ragende Vorsprung des dritten Elements kann einen tellerartigen Rand ausbilden und zugleich einen Anschlag für das erste Element darstellen.In further embodiments of the bushing according to the invention, it can also have a third element which is ring-shaped and is inserted into the opening, with a radially outwardly projecting projection being formed on the upper edge of the third element, which rests on the stop provided at the bottom of the opening rests. The projection that protrudes radially outwards can be formed over the entire circumference and rest on the bottom of the opening. The outer edge of the outwardly projecting projection may (but need not) radially abut the inner wall of the opening. The third element can be inserted into the opening first when the bushing according to the invention is formed. The radially outwardly projecting projection of the third element can form a plate-like edge and at the same time represent a stop for the first element.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann sich das dritte Element durch den Boden der Öffnung in eine Öffnung eines hinter dem Gehäuse angeordneten Kühldeckels erstrecken und diesen dadurch bevorzugt zugleich relativ zum Gehäuse fixieren. Das dritte Element kann somit als ein Verbindungsstück fungieren, welches das Gehäuse mit dem darunterliegenden Kühldeckel verbindet, so dass die Teile mittels des dritten Elements zusammengesteckt werden können, was den Zusammenbau des Stators erheblich erleichtert. Der Kühldeckel kann ein Bestandteil des direkten Kühlsystems des Stators sein.In further embodiments of the implementation according to the invention, the third element can extend through the base of the opening into an opening of a cooling cover arranged behind the housing and thereby preferably fix it relative to the housing at the same time. The third element can thus function as a connecting piece which connects the housing to the underlying cooling cover, so that the parts can be plugged together by means of the third element, which considerably facilitates the assembly of the stator. The cooling cover can be part of the direct cooling system of the stator.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann an der Außenwand des dritten Elements ein erstes Abdichtelement angeordnet sein, welches an der Innenwand der Öffnung des Kühldeckels dicht anliegt. Das erste Abdichtelement kann ringförmig ausgebildet sein und beispielsweise in einer vollumfänglich in der Innenwand des dritten Elements ausgebildeten Nut angeordnet sein. Das erste Abdichtelement kann die Dichtigkeit an der Kontaktfläche zwischen dem dritten Element und dem Kühldeckel bereitstellen im Falle, dass die beiden Bauteile eine Spielpassung ausbilden.In further embodiments of the implementation according to the invention, a first sealing element can be arranged on the outer wall of the third element, which seals against the inner wall of the opening of the cooling cover. The first sealing element can be ring-shaped and can be arranged, for example, in a groove formed over the entire circumference in the inner wall of the third element. The first sealing element can provide the tightness at the contact surface between the third element and the cooling cover in the event that the two components form a loose fit.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann am oberen Rand des dritten Elements oder auf dem radial nach außen ragenden Vorsprung ein zweites Abdichtelement angeordnet sein, welches an der Unterseite des am ersten Element ausgebildeten radialen Vorsprungs dicht anliegt. Analog zum ersten Abdichtelement kann das zweite Abdichtelement ebenfalls ringförmig ausgebildet sein und beispielsweise in einer vollumfänglich ausgebildeten Nut angeordnet sein. Das zweite Abdichtelement ist dabei auf einer Oberfläche des dritten Elements angeordnet, die axial in Kontakt mit dem radialen Vorsprung des ersten Elements steht. Das zweite Abdichtelement kann die Dichtigkeit an der Kontaktfläche zwischen dem dritten Element und dem ersten Element bereitstellen.In further embodiments of the implementation according to the invention, a second sealing element can be arranged on the upper edge of the third element or on the radially outwardly projecting projection, which seals tightly against the underside of the radial projection formed on the first element. Analogously to the first sealing element, the second sealing element can also be ring-shaped and can be arranged, for example, in a groove that is formed all around. The second sealing element is arranged on a surface of the third element which is in axial contact with the radial projection of the first element. The second sealing element can provide the tightness at the contact surface between the third element and the first element.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann an der Außenwand des Kontaktbolzens ein drittes Abdichtelement angeordnet sein, welches an der Innenwand des ersten Elements dicht anliegt. Analog zum ersten und zweiten Abdichtelement kann das zweite Abdichtelement ebenfalls ringförmig ausgebildet sein und beispielsweise in einer vollumfänglich in der Außenwand des Kontaktbolzens ausgebildeten Nut angeordnet sein. Das dritte Abdichtelement kann radial an der Innenwand des ersten Elements anliegen und die Dichtigkeit an der Kontaktfläche zwischen dem Kontaktbolzen und dem ersten Element bereitstellen, insbesondere im Falle einer Spielpassung.In further embodiments of the implementation according to the invention, a third sealing element can be arranged on the outer wall of the contact bolt, which is in close contact with the inner wall of the first element. Analogously to the first and second sealing element, the second sealing element can also be ring-shaped and can be arranged, for example, in a groove formed over the entire circumference in the outer wall of the contact bolt. The third sealing element can bear radially against the inner wall of the first element and provide sealing at the contact surface between the contact pin and the first element, in particular in the case of a loose fit.

Bei allen Abdichtelementen kann es sich beispielsweise um O-Ringe aus einem geeigneten Material handeln.All sealing elements can be, for example, O-rings made from a suitable material.

In weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Durchführung kann im Kopfteil des Kontaktbolzens ein Mitnahmeprofil ausgebildet sein. Das Mitnahmeprofil kann beispielsweisen einem Innentorx-Profil oder Inbus-Profil entsprechen und bevorzugt als ein im Kopfteil des Kontaktbolzens versenktes Mitnahmeprofil ausgebildet sein.In further embodiments of the bushing according to the invention, a carrier profile can be formed in the head part of the contact bolt. The entrainment profile can, for example, correspond to an internal Torx profile or Allen key and can preferably be designed as an entrainment profile countersunk in the head part of the contact bolt.

Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum Ausbilden einer abdichtenden Durchführung durch ein Gehäuse einer elektrischen Maschine für einen Phasenabgang einer Statorwicklung bereitgestellt, wobei die Durchführung eine Öffnung in dem Gehäuse aufweist, an deren Boden ein nach Innen ragender Anschlag angeordnet ist. Dabei weist das Verfahren Bereitstellen eines Kontaktbolzens und Ankoppeln des Kontaktbolzens an den Phasenabgang auf. Ferner weist das Verfahren Bereitstellen eines ersten Elements, welches an seiner Außenfläche einen radial ausgebildeten Vorsprung aufweist und Einsetzen des ersten Elements in die Öffnung auf, wobei das erste Element mit mindestens einem Teil seiner Innenfläche an dem Kontaktbolzen anliegt. Hierbei kann, wie bereits erwähnt, der radiale Vorsprung vollumfänglich ausgebildet sein. Das erste Element kann mit mindestens einem Teil seiner Innenfläche radial an dem Kontaktbolzen dicht anliegen. Ferner weist das Verfahren Bereitstellen eines zweiten Elements auf, welches ringförmig ausgebildet ist, und Einsetzen des zweiten Elements in die Öffnung derart, dass dieses auf dem radialen Vorsprung des ersten Elements anliegt. Insbesondere kann das zweite Element mit seiner Unterseite axial auf dem radialen Vorsprung dicht anliegen.According to the invention, a method is also provided for forming a sealing bushing through a housing of an electrical machine for a phase outlet of a stator winding, the bushing having an opening in the housing, at the bottom of which an inwardly protruding stop is arranged. The method includes providing a contact bolt and coupling the contact bolt to the phase outlet. The method also includes providing a first element which has a radially formed projection on its outer surface and inserting the first element into the opening, the first element abutting the contact stud with at least a part of its inner surface. As already mentioned, the radial projection can be formed over the entire circumference. The first element can bear radially tightly against the contact bolt with at least part of its inner surface. The method further includes providing a second member which is ring-shaped and inserting the second member into the opening such that it abuts the radial projection of the first member. In particular, the underside of the second element can rest axially tightly on the radial projection.

Das Verfahren kann ferner Befestigen des ersten Elements in der Durchführung aufweisen, wodurch die Anordnung aus Kontaktbolzen, erstem Element und zweitem Element in der Durchführung fixiert wird. Durch Fixieren des zweiten Elements in der Durchführung, beispielsweise durch ein Schraubgewinde, übt dieses eine axial in die Durchgangsöffnung wirkende Kraft auf den radialen Vorsprung des ersten Elements aus, welches dadurch auf den Anschlag am Boden der Öffnung gedrückt wird (wobei dieser Anschlag auch dem ringartigen Vorsprung des dritten Elements entsprechen kann). Durch Anpassen der Lage des ersten Elements innerhalb der Öffnung vor dessen Fixierung mittels des zweiten Elements können so innerhalb der erfindungsgemäßen Durchgangsöffnung Positionstoleranzen des Phasenabgangs problemlos ausgeglichen werden. In der Praxis können so Toleranzen im Bereich von mindestens 4 mm (+/-2 mm) oder mehr ausgeglichen werden. Letztendlich wird die Toleranzausgleichsfähigkeit durch den vorhandenen Bauraum bestimmt, wobei die erfindungsgemäße Durchführung nach Bedarf zu den erwartenden Fertigungstoleranzen passend ausgelegt werden kann.The method may further include securing the first member within the feedthrough, thereby securing the contact stud, first member, and second member assembly within the feedthrough. By fixing the second element in the bushing, for example by means of a screw thread, this exerts a force acting axially into the passage opening on the radial projection of the first element, which is thereby pressed onto the stop at the bottom of the opening (whereby this stop also corresponds to the ring-like Projection of the third element can correspond). By adapting the position of the first element within the opening before it is fixed by means of the second element, positional tolerances of the phase outlet can thus be compensated for without any problems within the through-opening according to the invention. In practice, tolerances of at least 4 mm (+/-2 mm) or more can be compensated in this way. Ultimately, the ability to compensate for tolerances is determined by the available installation space, with the implementation according to the invention being able to be designed to match the expected manufacturing tolerances as required.

Weitere Merkmale des Verfahrens ergeben sich aus der verfahrenstechnischen Umsetzung der bereits im Zusammenhang mit der Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchgangsöffnung beschriebenen strukturell-räumlichen Merkmale.Further features of the method result from the procedural implementation of the structural-spatial features already described in connection with the configuration of the through-opening according to the invention.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.

1 zeigt eine schematische Funktionsdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung.
2 zeigt eine Explosionsansicht der Umgebung der erfindungsgemäßen Durchführung.
3 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung.
4 zeigt eine Querschnittsansicht durch die in 3 gezeigte erfindungsgemäße Durchführung.

Further advantages and refinements of the invention result from the description and the accompanying drawings.

1 shows a schematic functional representation of an embodiment of the implementation according to the invention.
2 Figure 12 shows an exploded view of the surroundings of the bushing according to the invention.
3 shows an exploded view of an embodiment of the bushing according to the invention.
4 shows a cross-sectional view through the in 3 implementation of the invention shown.

In 1 ist die Funktion der erfindungsgemäßen Durchführung 1 anhand einer schematischen Querschnittsansicht derselben veranschaulicht. Die abdichtende bzw. dichte Durchführung 1 für einen Phasenabgang 5 einer Statorwicklung verläuft durch ein Gehäuse 10 einer elektrischen Maschine und ist in einer Öffnung 2 in dem Gehäuse 10 beherbergt. Am Boden der Öffnung 2 ist ein nach Innen ragender Anschlag 3 angeordnet. Die Durchführung 1 weist ferner einen Kontaktbolzen 4 auf, welcher mit dem Phasenabgang 5 gekoppelt ist, indem er beispielsweise auf dem Phasenabgang 5 aufsitzt und mit diesem verlötet ist. Ferner ist ein erstes Element 6 vorgesehen, welches an seiner Außenfläche einen radialen vollumfänglich ausgebildeten Vorsprung 7 aufweist. Der radiale Vorsprung 7 liegt dabei axial auf dem am Boden der Öffnung 2 angeordneten Anschlag 3 auf. Ferner liegt das erste Element 6 mit mindestens einem Teil seiner Innenfläche radial an dem Kontaktbolzen 4 dicht an bzw. umfasst diesen. Die erfindungsgemäße Durchführung weist ferner ein zweites Element 8 auf, welches ringförmig ausgebildet ist und axial auf dem radialen Vorsprung 7 des ersten Elements 6 dicht anliegt. Hierbei ist das zweite Element 8 so ausgebildet, dass es nicht mit der Seitenwand des ersten abdichtenden Elements 6 in Kontakt steht. Dadurch ist es möglich, das erste Element 6 und damit den Kontaktbolzen 4 innerhalb der Öffnung 2 radial zu verschieben. Die beiden horizontalen Doppelpfeile deuten das vorhandene Spiel an. Ferner kann auch die Lage des Kontaktbolzens 4 auf dem Phasenabgang 5 angepasst werden, so dass auch axial bzw. vertikal Spiel vorhanden ist, um Fertigungstoleranzen auszugleichen. Die axiale Positionierungsfreiheit ist mittels des vertikalen Doppelpfeils angedeutet.In 1 the function of the bushing 1 according to the invention is illustrated using a schematic cross-sectional view of the same. The sealing or tight bushing 1 for a phase outlet 5 of a stator winding runs through a housing 10 of an electrical machine and is housed in an opening 2 in the housing 10 . At the bottom of the opening 2 an inwardly projecting stop 3 is arranged. The bushing 1 also has a contact bolt 4 which is coupled to the phase outlet 5 in that it is seated, for example, on the phase outlet 5 and is soldered to it. Furthermore, a first element 6 is provided, which has a radial projection 7 formed over the full circumference on its outer surface. The radial projection 7 rests axially on the stop 3 arranged on the bottom of the opening 2 . Furthermore, the first element 6 bears radially with at least part of its inner surface tightly against the contact bolt 4 or encompasses it. The bushing according to the invention also has a second element 8 which is ring-shaped and axially rests tightly on the radial projection 7 of the first element 6 . Here, the second member 8 is formed so as not to be in contact with the side wall of the first sealing member 6 . This makes it possible to move the first element 6 and thus the contact pin 4 radially within the opening 2 . The two horizontal double arrows indicate the existing play. Furthermore, the position of the contact pin 4 on the phase outlet 5 can also be adjusted, so that there is also axial or vertical play in order to compensate for manufacturing tolerances. The freedom of axial positioning is indicated by the vertical double arrow.

2 zeigt eine Explosionsansicht der technischen Umgebung der erfindungsgemäßen Durchführung, in welcher diese eingebettet ist. Mittels der erfindungsgemäßen Durchführung wird der Phasenabgang 5 der Statorwicklung durch das Gehäuse 10 eines Stators geführt. Zwischen dem Gehäuse 10 und der Statorwicklung 13 ist ein Kühldeckel 11 angeordnet. In dem Gehäuse 10 ist eine Öffnung 2 vorgesehen, in welcher die erfindungsgemäße Durchführung 1 ausgebildet ist. Auch in dem an dem Gehäuse 10 anliegenden Deckel 11 ist eine entsprechende Öffnung vorgesehen, durch die der Phasenabgang 5 verläuft. Die Anzahl der erfindungsgemäßen Durchgänge in einem Statorgehäuse 13 entspricht im Regelfall der Anzahl der Phasenabgänge 5. 2 shows an exploded view of the technical environment of the bushing according to the invention in which it is embedded. By means of the implementation according to the invention, the outgoing phase 5 of the stator winding is routed through the housing 10 of a stator. A cooling cover 11 is arranged between the housing 10 and the stator winding 13 . An opening 2 is provided in the housing 10, in which the bushing 1 according to the invention is formed. A corresponding opening through which the phase outlet 5 runs is also provided in the cover 11 resting on the housing 10 . The number of erfindungsge The number of passages in a stator housing 13 usually corresponds to the number of phase outputs 5.

In 3 ist eine Explosionsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung 1 gezeigt, die dazugehörige Querschnittsansicht der zusammengesetzten Durchführung 1 ist in 4 gezeigt. Die bereits in Zusammenhang mit 1 erläuterten Merkmale tragen dieselben Bezugszeichen und werden nicht erneut im Detail erläutert.In 3 an exploded view of an embodiment of the bushing 1 according to the invention is shown, the associated cross-sectional view of the assembled bushing 1 is in FIG 4 shown. The already associated with 1 The features explained bear the same reference symbols and are not explained again in detail.

In Analogie zu der in 1 veranschaulichten Grundform der erfindungsgemäßen Durchführung 1 weist die in den 3 und 4 gezeigte Durchführung 1 zusätzlich ein drittes Element 9 auf. Dieses ist ringförmig ausgebildet ist und stellt das erste bzw. bodennächste Element dar, welches in der Öffnung 2 eingesetzt ist. Das dritte Element 9 weist am oberen Rand einen radial nach außen ragenden und in dieser Ausführungsform vollumfänglich ausgebildeten Vorsprung auf, welcher auf dem am Boden der Öffnung 2 ausgebildeten Anschlag 3 axial aufliegt. Aus Sicht des ersten Elements 6 wird der Anschlag 3 am Boden der Öffnung 2 durch den radial nach außen ragenden Vorsprung des dritten Elements 9 ersetzt. Das dritte Element 9 ist mittels Schrauben 14 kraft- und formschlüssig mit dem Gehäuse 10 verbunden und, wie insbesondere 4 entnommen werden kann, erstreckt es sich zugleich bis in die in dem Kühldeckel 12 vorgesehene Öffnung hinein.In analogy to the in 1 illustrated basic form of implementation 1 according to the invention has in the 3 and 4 Implementation 1 shown additionally has a third element 9 . This is ring-shaped and represents the first element or element closest to the ground, which is inserted in the opening 2 . The third element 9 has at the upper edge a projection which protrudes radially outwards and is formed over the full circumference in this embodiment, which rests axially on the stop 3 formed at the bottom of the opening 2 . From the point of view of the first element 6, the stop 3 at the bottom of the opening 2 is replaced by the radially outwardly protruding projection of the third element 9. The third element 9 is positively and non-positively connected to the housing 10 by means of screws 14 and, as in particular 4 can be removed, it extends at the same time into the opening provided in the cooling cover 12 .

Die in den 3 und 4 veranschaulichte erfindungsgemäße Durchführung 1 zeichnet sich durch zusätzliche Abdichtelemente aus, welche jeweils an Kontaktflächen einer der Elemente zueinander angeordnet sind und die Dichtigkeit der Durchführung 1 weiter verbessern. Die Abdichtelemente sind im gezeigten Beispiel allesamt als O-Ringe ausgeführt. Das erste Abdichtelement 21 ist an der Außenwand des dritten Elements 9 bzw. in einer darin vorgesehenen Nut angeordnet und liegt an der Innenwand der Öffnung des Kühldeckels 11 an. Ein zweites Abdichtelement 22 ist am oberen Rand des dritten Elements 9 bzw. an dessen radial nach außen ragenden Vorsprung vorgesehen. Dabei liegt das zweite Abdichtelement 22 an der Unterseite des am ersten Element 6 ausgebildeten radialen Vorsprungs 7 an. Schließlich ist an drittes Abdichtelement 23 vorgesehen, welches an der Außenwand des Kontaktbolzens 4 angeordnet ist. Das dritte Abdichtelement 23 liegt an der Innenwand des ersten Elements 6 an. Bei dem ersten und dritten Abdichtmittel 21, 23 handelt es sich im gezeigten Beispiel um radial wirkende/dichtende O-Ringe, das zweite Abdichtelement 22 ist ein axial dichtender O-Ring. Bei Bedarf können selbstverständlich weitere Abdichtelemente vorgesehen sein, wenn auch nur aus Gründen der Redundanz.The in the 3 and 4 illustrated bushing 1 according to the invention is characterized by additional sealing elements, which are each arranged on contact surfaces of one of the elements to each other and further improve the tightness of the bushing 1. In the example shown, the sealing elements are all designed as O-rings. The first sealing element 21 is arranged on the outer wall of the third element 9 or in a groove provided therein and lies against the inner wall of the opening of the cooling cover 11 . A second sealing element 22 is provided on the upper edge of the third element 9 or on its radially outwardly protruding projection. The second sealing element 22 rests against the underside of the radial projection 7 formed on the first element 6 . Finally, a third sealing element 23 is provided, which is arranged on the outer wall of the contact bolt 4 . The third sealing element 23 bears against the inner wall of the first element 6 . In the example shown, the first and third sealing means 21, 23 are radially acting/sealing O-rings, the second sealing element 22 is an axially sealing O-ring. If necessary, further sealing elements can of course be provided, even if only for reasons of redundancy.

In 4 ist mittels der Doppelpfeile explizit das gewollte Spiel der jeweiligen Bauteile zueinander angedeutet, welches für den Ausgleich der Fertigungstoleranzen zur Verfügung steht. Erst durch Fixieren der Bauteile innerhalb der Öffnung 2 mittels des zweiten Elements 8 wird der Verbund aus den entsprechenden Bauteilen gegen das dritte Element 9 und damit auch gegen das zweite Abdichtelement 22 gespannt, wodurch am Ende eine axial dichte Durchführung 1 erreicht wird. Währen der Montage der Durchführung 1 kann ein passendes Werkzeug an das im Kopfteil des Kontaktbolzens 4 vorgesehene Mitnahmeprofil 15 angesetzt werden, um eine Verdrehung des Kontaktbolzens 4 zu verhindern, insbesondere relativ zum Phasenabgang 5. Innerhalb des Kühldeckels 11 befindet sich ein Kühlmedium.In 4 is explicitly indicated by the double arrows the desired play of the respective components to each other, which is available to compensate for the manufacturing tolerances. Only by fixing the components within the opening 2 by means of the second element 8 is the combination of the corresponding components clamped against the third element 9 and thus also against the second sealing element 22, whereby an axially tight passage 1 is finally achieved. During assembly of the bushing 1, a suitable tool can be applied to the carrier profile 15 provided in the head part of the contact bolt 4 in order to prevent the contact bolt 4 from twisting, in particular relative to the phase outlet 5. A cooling medium is located inside the cooling cover 11.

Das zweite Abdichtelement 22 kann eine Vorspannung von wenigen Zehntel Millimetern aufweisen und diese lässt sich bei der Montage für Kompensation der axialen bzw. vertikalen Fertigungstoleranz nutzen. Insgesamt können je nach Bauraum durch die beschriebene Kombination und Geometrie der Bauteile kleine und große Toleranzen ausgeglichen werden.The second sealing element 22 can have a preload of a few tenths of a millimeter and this can be used during assembly to compensate for the axial or vertical manufacturing tolerance. Overall, depending on the installation space, small and large tolerances can be compensated for by the described combination and geometry of the components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102019201614 A1 [0004]

Claims

Sealing bushing (1) through a housing (10) of an electrical machine for a phase outlet (5) of a stator winding (13), the bushing (1) having an opening (2) in the housing (10), at the bottom of which a Internally protruding stop (3) is arranged, the bushing (1) having: a contact bolt (4) which is electrically coupled to the phase outlet (5); a first element (6) which has a radially formed projection (7) on its outer surface and which bears against the contact bolt (4) with at least part of its inner surface; a second element (8) which is ring-shaped and rests on the radial projection of the first element.

Implementation (1) according to claim 1 wherein the second element (8) exerts a force directed axially into the opening (2) on the radially formed projection (7) of the first element (6).

Implementation (1) according to claim 1 or 2 , wherein the circumference of the radially formed projection (7) is smaller than the inner circumference of the opening (2).

Execution according to claim 1 until 3 , further comprising: a third element (9) which is ring-shaped and is inserted into the opening (2), wherein at the upper edge of the third element (9) a radially outwardly projecting projection is formed, which on the at the bottom of the Opening (2) trained stop (3) rests.

Implementation (1) according to claim 4 wherein the third element (9) extends through the bottom of the opening (2) into an opening of a cooling cover (11) arranged behind the housing.

Implementation (1) according to claim 5 , wherein a first sealing element (21) is arranged on the outer wall of the third element (9), which abuts tightly against the inner wall of the opening of the cooling cover (11).

Implementation (1) according to one of Claims 4 until 6 , wherein a second sealing element (22) is arranged on the upper edge of the third element (9) or on the radially outwardly projecting projection, which sealing element lies tightly against the underside of the radial projection (7) formed on the first element (6).

Implementation (1) according to one of Claims 1 until 7 , A third sealing element (23) being arranged on the outer wall of the contact bolt (4) and lying tightly against the inner wall of the first element (6).

Implementation according to one of Claims 1 until 8th , A carrier profile (15) being formed in the head part of the contact bolt (4).

Method for forming a sealing bushing (1) through a housing (10) of an electrical machine for a phase outlet (5) of a stator winding (13), the bushing (1) having an opening (2) in the housing (10). on the bottom of which an inwardly projecting stop (3) is arranged, the method having: Providing a contact bolt (4) and coupling the contact bolt (4) to the phase outlet (5); Providing a first element (6) which has a radially formed projection (7) on its outer surface and inserting the first element (6) into the opening (2), the first element (6) having at least part of its inner surface on the Contact bolt (4) is applied; Providing a second element (8) which is ring-shaped and inserting the second element (8) into the opening (2) in such a way that it rests on the radially formed projection (7) of the first element.