Title:
Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh und einer elektrischen Leitung, Verfahren zur Herstellung einer solchen sowie Elektromaschine
Kind Code:
A1


Abstract:

Vorgeschlagen wird u.a. eine Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh (4) und einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung (5) aus jeweils einem elektrisch leitenden Material, wobei der Kabelschuh (4) einen hülsenförmigen Verbindungsabschnitt (6) aufweist, an welchen Verbindungsabschnitt (6) sich einstückig ein Funktionsabschnitt (7) des Kabelschuhs (4) anschließt, wobei die elektrische Leitung (5) vom Verbindungsabschnitt (6) aufgenommen und mit demselben elektrisch leitend verbunden ist, und wobei das freie Ende (9) des Verbindungsabschnitts (6) einen integral mit demselben ausgebildeten Trichter (10) mit einer Einführöffnung (11) für die elektrische Leitung (5) ausbildet. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass im Zusammenbau des Kabelschuhs (4) mit der elektrischen Leitung (5) der Verbindungsabschnitt (6) fluiddicht verschlossen ist/wird. embedded image




Inventors:
Fippl, Mike (34225, Baunatal, DE)
Application Number:
DE102016221147A
Publication Date:
05/17/2018
Filing Date:
10/27/2016
Assignee:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, 38440 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE10345676A1N/A2005-04-21
DE3932679A1N/A1991-04-11
DE2052465A1N/A1972-05-04



Foreign References:
DD208016A11984-03-21
32437581966-03-29
33129291967-04-04
Claims:
Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh (4) und einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung (5) aus jeweils einem elektrisch leitenden Material, wobei der Kabelschuh (4) einen hülsenförmigen Verbindungsabschnitt (6) aufweist, an welchen Verbindungsabschnitt (6) sich einstückig ein Funktionsabschnitt (7) des Kabelschuhs (4) anschließt, wobei die elektrische Leitung (5) vom Verbindungsabschnitt (6) aufgenommen und mit demselben elektrisch leitend verbunden ist, und wobei das freie Ende (9) des Verbindungsabschnitts (6) einen integral mit demselben ausgebildeten Trichter (10) mit einer Einführöffnung (11) für die elektrische Leitung (5) ausbildet, dadurch gekennzeichnet, dass im Zusammenbau des Kabelschuhs (4) mit der elektrischen Leitung (5) der Verbindungsabschnitt (6) fluiddicht verschlossen ist.

Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum fluiddichten Verschließen des Verbindungsabschnitts (6) zumindest der Trichter (10) mit einer Vergussmasse (14) ausgefüllt ist.

Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergussmasse (14) durch einen Kunststoff gebildet ist.

Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leitung (5) mit dem Kabelschuh (4) durch Widerstandspressschweißen verbunden ist.

Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelschuh (4) und die elektrische Leitung (5) aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen.

Elektromaschine (1), insbesondere in Öl laufende Elektromaschine (1), mit zumindest einer Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.

Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh (4) und einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung (5) aus jeweils einem elektrisch leitenden Material, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Bereitstellung eines Kabelschuhs (4), welcher einen hülsenförmigen Verbindungsabschnitt (6) aufweist, an welchen Verbindungsabschnitt (6) sich einstückig ein Funktionsabschnitt (7) des Kabelschuhs (4) anschließt, wobei das freie Ende (9) des Verbindungsabschnitts (6) einen integral mit demselben ausgebildeter Trichter (10) mit einer Einführöffnung (11) für eine elektrische Leitung (5) ausbildet,
b) Bereitstellung einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung (5),
c) axiales Einführen der elektrischen Leitung (5) in den hülsenförmigen Verbindungsabschnitt (6) des Kabelschuhs (4),
d) Erstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der elektrischen Leitung (5) und dem Verbindungsabschnitt (6) des Kabelschuhs (4), und
e) fluiddichtes Verschließen des hülsenförmigen Verbindungsabschnitts (6).

Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Schritt d) die elektrische Leitung (5) mit dem Kabelschuh (4) durch Widerstandspressschweißen verbunden wird.

Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf den Schritt e) zumindest der besagte Trichter (10) mit einer Vergussmasse (14) ausgefüllt wird.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Vergussmasse (14) ein Ein-, Zwei- oder Mehr-Komponenten-Fließharz oder ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh und einer ein-, zwei- oder mehradrigen elektrischen Leitung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 6 der Erfindung betrifft dieselbe ferner eine Elektromaschine, insbesondere in Öl laufende Elektromaschine, mit zumindest einer solchen Verbindungsanordnung. Gemäß Anspruch 7 der Erfindung betrifft dieselbe schließlich auch ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbindungsanordnung.

Kabelschuhe zur elektrisch leitenden Verbindung einer ein-, zwei- oder mehradrigen elektrischen Leitung respektive eines Kabels mit einer elektrischen Maschine, einem Elektroaggregat oder einem elektrisch leitenden Bauteil sind seit geraumer Zeit in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. So beschreibt die DE 2 052 465 A eine Anschlussleitung, insbesondere ein Massekabel, vornehmlich zur Verbindung einer Batterie mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs. Die besagte Anschlussleitung besteht mindestens aus einer Litze oder dgl. aus Aluminium, an deren Enden jeweils ein ebenfalls aus Aluminium bestehender Kabelschuh befestigt ist. Im Besonderen ist hier vorgesehen, dass zum einen das jeweilige Ende der Litze unter Vermeidung von Hohlräumen zwischen Einzeldrähten derselben in den zugehörigen Kabelschuh eingelassen ist, indem der Kabelschuh aus Aluminium-Druckguss besteht und an besagtes Ende der Litze angegossen ist, und zum anderen der Kabelschuh mit Ausnahme eines Umfangsrandes am litzenseitigen Ende vollständig von einer Schwermetallschicht aus Blei oder Zinn oder einer Legierung aus diesen umgeben ist, wobei der Übergang von der Schwermetallschicht zur Aluminium-Oberfläche des Umfangrandes von einer Hüllschicht aus einem luft- und feuchtigkeitsdichten, nicht leitenden Werkstoff abgedeckt ist. Des Weiteren wird mit dieser Druckschrift ein litzenseitiges freies Ende besagter Hüllschicht vorgeschlagen, welches Ende als Knickschutz für die Litze trichterförmig ausgebildet ist. Darüber hinaus ist aus der Internet-Seite „https://de.wikipedia.org/wiki/Kabelschuh“ bereits ein Kabelschuh mit einem hülsenförmigen Verbindungsabschnitt bekannt, welcher Verbindungsabschnitt an seinem freien Ende einen integral mit demselben ausgebildeten Trichter als Knickschutz für die zugeordnete elektrische Leitung aufweist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh und einer ein-, zwei- oder mehradrigen elektrischen Leitung zu schaffen, welche bei Beibehaltung der Vorteile des Standes der Technik eine fluiddichte Fügestelle zwischen dem Kabelschuh und der elektrischen Leitung aufweist, die mit minimiertem Aufwand bewirkt ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Elektromaschine mit zumindest einer derartigen Verbindungsanordnung zur Verfügung zu stellen. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein geeignetes Verfahren zur Herstellung einer solchen Verbindungsanordnung anzugeben.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Verbindungsanordnung der o. g. Art mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen, durch eine Elektromaschine mit den in Anspruch 6 aufgeführten Merkmalen sowie durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 7 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils nachgeordneten Unteransprüchen ausgeführt.

Dazu ist ausgehend von einer Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh und einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung aus jeweils einem elektrisch leitenden Material, wobei der Kabelschuh einen hülsenförmigen Verbindungsabschnitt aufweist, an welchen Verbindungsabschnitt sich einstückig ein Funktionsabschnitt des Kabelschuhs anschließt, wobei die elektrische Leitung vom Verbindungsabschnitt aufgenommen und mit demselben elektrisch leitend verbunden ist, und wobei das freie Ende des Verbindungsabschnitts einen integral mit demselben ausgebildeten Trichter mit einer Einführöffnung für die elektrische Leitung ausbildet, vorgesehen, dass im Zusammenbau des Kabelschuhs mit der elektrischen Leitung der Verbindungsabschnitt fluiddicht verschlossen ist.

Durch diese Maßnahme ist die Fügestelle zwischen dem Kabelschuh und der elektrischen Leitung sicher vor für die Fügestelle nachteiligen Umweltbedingungen, die beispielsweise aus einer besonderen Anordnung der Verbindungsanordnung resultieren, geschützt.

Eine besonders einfache und kostengünstige Maßnahme zum fluiddichten Verschließen des Verbindungsabschnitts ergibt sich dadurch, dass zumindest der Trichter mit einer Vergussmasse ausgefüllt ist. Bevorzugt ist besagte Vergussmasse durch einen Kunststoff, weiter bevorzugt durch einen Kunststoff in Form eines Ein-, Zwei- oder Mehr-Komponenten-Fließharzes oder eines thermoplastischen Kunststoffes gebildet. Mittels eines derartigen Kunststoffes ist ein Verschluss realisierbar, der eine einfache Verarbeitbarkeit mit einer hohen Dichtwirkung, Formfestigkeit sowie elektrischen Isolierung kombiniert. Darüber hinaus kann besagter Kunststoff zur elektrischen Isolierung weiterer äußerer Abschnitte des Kabelschuhs verwendet werden, indem dieser in einem Arbeitsschritt mit dem Einfüllen desselben in den Trichter als Beschichtung auf besagte Abschnitte aufgebracht wird. Was die elektrische Verbindung des Kabelschuhs mit der elektrischen Leitung anbelangt, wird diese bevorzugt durch Widerstandspressschweißen bewirkt, welche Kraft- und Formschluss vorteilhaft mit Stoffschluss kombiniert. Unter Widerstandspressschweißen wird dabei ein Schweißverfahren verstanden, bei dem zu fügende Schweißteile aufeinander gepresst und von elektrischem Strom durchflossen werden. Die Hitze, die durch den Widerstand beim Stromfluss durch den Kontaktbereich der Schweißteile entsteht erzeugt Hitze, die zum Verschweißen genutzt wird. Durch das Zusammenpressen der zu fügenden Teile wird darüber hinaus ein Kraft- und Formschluss zwischen denselben erreicht, welcher bei einem an sich bekannten Fügeverfahren des Crimpens erzielbar ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen sowohl der Kabelschuh als auch die elektrische Leitung aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, da Kupfer eine hervorragende elektrische Leitfähigkeit aufweist.

Die Erfindung betrifft auch eine Elektromaschine, insbesondere eine in Öl laufende Elektromaschine, mit zumindest einer Verbindungsanordnung der vorbeschriebenen Art.

Das Verfahren zur Herstellung einer Verbindungsanordnung zwischen einem Kabelschuh und einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung aus jeweils einem elektrisch leitenden Material zeichnet sich durch folgende Schritte aus:

  1. a) Bereitstellung eines Kabelschuhs, welcher einen hülsenförmigen Verbindungsabschnitt aufweist, an welchen Verbindungsabschnitt sich einstückig ein Funktionsabschnitt des Kabelschuhs anschließt, wobei das freie Ende des Verbindungsabschnitts einen integral mit demselben ausgebildeter Trichter mit einer Einführöffnung für eine elektrische Leitung ausbildet,
  2. b) Bereitstellung einer ein, zwei oder mehradrigen elektrischen Leitung,
  3. c) axiales Einführen der elektrischen Leitung in den hülsenförmigen Verbindungsabschnitt des Kabelschuhs,
  4. d) Erstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der elektrischen Leitung und dem Verbindungsabschnitt des Kabelschuhs, und
  5. e) fluiddichtes Verschließen des hülsenförmigen Verbindungsabschnitts.

Bevorzugt wird im Hinblick auf den Schritt d) die elektrische Leitung mit dem Kabelschuh durch Widerstandspressschweißen verbunden. Weiter bevorzugt wird im Hinblick auf den Schritt e) zumindest der besagte Trichter mit einer Vergussmasse ausgefüllt. Dabei können vorteilhaft als Vergussmasse ein Ein-, Zwei- oder Mehr-Komponenten-Fließharz oder ein thermoplastischer Kunststoff Verwendung finden.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus der einfachen und kostengünstigen Umsetzung desselben mit insbesondere minimierten Anzahl an Arbeitsschritten zur sicheren Ausbildung der Fügeverbindung zwischen dem Kabelschuh und der elektrischen Leitung sowie zum sicheren Schutz der gebildeten Fügestelle vor für dieselbe nachteiligen Umweltbedingungen, beispielsweise Öl.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf dieses beschränkt, sondern erfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen. Es zeigen:

  • 1 einen Ausschnitt einer Elektromaschine mit Befestigungsanordnungen der erfindungsgemäßen Art, umfassend jeweils eine mit einem Kabelschuh elektrisch verbundene elektrische Leitung, und
  • 2 eine perspektivische Einzeldarstellung der besagten Befestigungsanordnung.

1 zeigt eine Elektromaschine 1, welche beispielsweise als Traktionsantrieb für ein nicht zeichnerisch dargestelltes Kraftfahrzeug Verwendung finden kann. Die besagte Elektromaschine 1 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel drei Kontaktierungen der Statorwicklung 2 der Elektromaschine 1 an einem Klemmbrett 3 derselben auf. Das Klemmbrett 3 stellt die Verbindung bzw. Schnittstelle zu einer nicht zeichnerisch dargestellten Leistungselektronik (Umrichter) dar.

Die Kontaktierungen sind gemäß 1 und 2 jeweils durch eine einenends mit einem Kabelschuh 4 ausgestattete, vorliegend mehradrige elektrische Leitung 5 gebildet. Sowohl die Kabelschuhe 4 als auch die elektrischen Leitungen 5 bestehen aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diesen bevorzugten elektrisch leitenden metallenen Werkstoff, sondern erfasst jedweden anderen geeigneten metallenen Werkstoff, wie z.B. auch Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.

Der jeweilige Kabelschuh 4 wird als Vorprodukt zur elektrisch leitenden Anbindung an die betreffende elektrische Leitung 5 bereitgestellt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der Kabelschuh 4 aus einem verzinkten Kupferrohr nach einem Umformverfahren, insbesondere einem Stanz-Press-Verfahren hergestellt, indem derselbe mit einem hülsenförmigen Verbindungsabschnitt 6 zur Anbindung der elektrischen Leitung 5 und einem sich einstückig an denselben anschließenden platten- oder flächenförmigen Funktionsabschnitt 7 ausgebildet wird.

Der plattenförmige Funktionsabschnitt 7 ergibt sich beispielsweise durch abschnittsweises Zusammendrücken des Rohrquerschnitts. Gleichzeitig mit der Ausbildung des besagten Funktionsabschnitts 7 wird in denselben eine Durchbrechung 8, vorliegend in Form eines Langloches eingebracht, welches Langloch der Befestigung des Kabelschuhs 4 am besagten Klemmbrett 3 mittels eines nicht zeichnerisch dargestellten mechanischen Befestigungselementes, bevorzugt einer Befestigungsschraube, dient. Ebenfalls gleichzeitig mit der Ausbildung des platten- oder flächenförmigen Funktionsabschnitts 7 oder vorab oder danach wird am freien Ende 9 bzw. dem Funktionsabschnitt 7 gegenüberliegenden Ende 9 des Verbindungsabschnittes 6 ein Trichter 10 mit einer Einführungsöffnung 11 für die elektrische Leitung 5 ausgebildet.

Die elektrisch leitende Verbindung des Kabelschuhs 4 mit der elektrischen Leitung 5 erfolgt bevorzugt derart, dass zunächst ein freies Ende 12 der elektrischen Leitung 5 axial über die Einführungsöffnung 11 des Trichters 10 in den Verbindungsabschnitt 6 des Kabelschuhs 4 eingeführt und dort mit dem Kabelschuh 4 elektrisch leitend durch das oben bereits beschriebene Widerstandspressschweißen verbunden wird. Durch dieses Fügeverfahren entsteht Wärme, die zum Abbrand von etwaiger Lackisolierung der Drähte bzw. Adern der elektrischen Leitung 5 führt. Durch die Anordnung der Elektromaschine 1 und demgemäß auch deren vorbeschriebener Kontaktierungen in ölhaltigem Milieu ist es erforderlich, etwaige durch besagten Abbrand erzeugte „offene“, d. h., nicht isolierte Bereiche der Fügestelle 13 aus vorliegend Kupfer bzw. Kupferlegierung zu schützen.

Dieser Schutz wird erfindungsgemäß dadurch bewirkt, dass im Zusammenbau des Kabelschuhs 4 mit der elektrischen Leitung 5, d. h., nachdem der betreffende Kabelschuh 4 und die zugeordnete elektrische Leitung 5 untereinander gefügt wurden, der Verbindungsabschnitt 6 fluiddicht verschlossen wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird hierzu zumindest der ausgebildete Trichter 10 mit einer Vergussmasse 14 ausgefüllt. In Versuchen zum Anmeldungsgegenstand hat sich als Vergussmasse 14 ein Kunststoff, im Besonderen ein Ein-, Zwei- oder Mehr-Komponenten-Fließharz bewährt, welches eine einfache Verarbeitbarkeit mit einer hohen Dichtwirkung, Formfestigkeit sowie elektrischen Isolierung kombiniert. Das besagte Fließharz ist nicht nur geeignet, den durch den Trichter 10 gebildeten Hohlraum auszufüllen, sondern ist auch geeigneten, in etwaige noch zu verzeichnende Zwischenräume zwischen dem Verbindungsabschnitt 6 des Kabelschuhs 4 und der elektrischen Leitung 5 sowie in etwaige noch zu verzeichnende Zwischenräume zwischen den einzelnen Adern der elektrischen Leitung 5 einzudringen und diese auszufüllen, woraus eine besonders hohe Fluiddichtigkeit und demgemäß ein besonders hoher Schutz der besagten „offenen“ Bereiche der Fügestelle 13 resultiert. Alternativ kann die Vergussmasse 14 beispielsweise auch durch einen thermoplastischen Kunststoff gebildet sein.

Bezugszeichenliste

1
Elektromaschine
2
Statorwicklung
3
Klemmbrett
4
Kabelschuh
5
elektrische Leitung
6
Verbindungsabschnitt
7
Funktionsabschnitt
8
Durchbrechung
9
freies Ende (Verbindungsabschnitt 6)
10
Trichter
11
Einführungsöffnung
12
freies Ende (elektrische Leitung 5)
13
Fügestelle
14
Vergussmasse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • DE 2052465 A [0002]