DE102017213883A1

DE102017213883A1 - Electric machine with contacting device and method for producing the electrical machine

Info

Publication number: DE102017213883A1
Application number: DE102017213883.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Ossenkopp; Pal Doczy; Dirk Brandt; Tamas Benedek; Joerg Heusinkveld; Wolfram Schock; Tamas Orosz; Florian Wehling; Balint Burkus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-14

Abstract

Elektrische Maschine, aufweisend einen Wicklungsträger, wobei der Wicklungsträger ein Weicheisenteil mit Aufnahmen für Wicklungsdrähte ist, und eine Vielzahl an Wicklungsdrähten, welche in den Aufnahmen des Wicklungsträgers angeordnet sind, wobei die elektrische Maschine eine Kontaktierungsvorrichtung aufweist, umfassend einen Grundkörper, und eine Vielzahl an Verbindungselementen. Die Verbindungselemente sind vom ringförmigen Grundköper gehalten und weisen jeweils zwei Fixierungsbereiche auf, wobei jeder Fixierungsbereich ein Wicklungsdrahtende unterschiedlicher Wicklungsdrähte elektrisch kontaktiert. Die Vielzahl an Wicklungsdrähten sind mittels der Kontaktierungsvorrichtung zu einer mehrphasigen Steckwicklung elektrisch verschaltet.An electric machine comprising a winding support, wherein the winding support is a soft iron part with receptacles for winding wires, and a plurality of winding wires, which are arranged in the receptacles of the winding support, wherein the electrical machine has a contacting device, comprising a base body, and a plurality of connecting elements , The connecting elements are held by the annular base body and each have two fixing areas, each fixing area electrically contacting a winding wire end of different winding wires. The plurality of winding wires are electrically connected by means of the contacting device to a multi-phase plug-in winding.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einer Steckwicklung und einer Kontaktierungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung der elektrischen Maschine.The present invention relates to an electrical machine with a plug-in winding and a contacting device and a method for producing the electrical machine.

Stand der TechnikState of the art

Die Schrift DE 103 15 361 A1 und das Dokument DE 10 2014 208 082 A1 beschreiben Verfahren zur Herstellung von mehrphasigen Wicklungen einer elektrischen Maschine, wobei U-förmige Wicklungsdrähte einer Steckwicklung nach der Anordnung in Nuten eines Stators zunächst geschränkt und anschließend verschweißt werden.The font DE 103 15 361 A1 and the document DE 10 2014 208 082 A1 describe methods for the production of polyphase windings of an electric machine, wherein U-shaped winding wires of a plug-in winding after being placed in grooves of a stator are first set and then welded.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die elektrische Verschaltung von Wicklungsdrähten einer Steckwicklung zu vereinfachen.The object of the present invention is to simplify the electrical connection of winding wires of a plug-in winding.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Wicklungsträger, wobei der Wicklungsträger ein Weicheisenteil mit Aufnahmen für Wicklungsdrähte ist. Insbesondere ist der Wicklungsträger ein Statorkern oder ein Rotorkern. Am Wicklungsträger sind eine Vielzahl an Wicklungsdrähten in den Aufnahmen des Wicklungsträgers angeordnet. Die elektrische Maschine weist des Weiteren eine Kontaktierungsvorrichtung auf. Die Kontaktierungsvorrichtung umfasst einen Grundkörper und eine Vielzahl an Verbindungselementen, wobei die Verbindungselemente vom Grundköper gehalten sind. Vorteilhafterweise ist der Grundkörper ringförmig. Alternativ kann der Grundkörper eine scheibenförmige oder teilkreisförmige Form aufweisen. Jedes Verbindungselement weist jeweils zwei Fixierungsbereiche auf. Jeder Fixierungsbereich kontaktiert ein Wicklungsdrahtende unterschiedlicher Wicklungsdrähte elektrisch, wodurch die Vielzahl an Wicklungsdrähten mittels der Kontaktierungsvorrichtung zu einer mehrphasigen Steckwicklung der elektrischen Maschine elektrisch verschaltet ist. Durch die elektrische Maschine entsteht der Vorteil, dass die elektrischen Verbindungen zwischen den Wicklungsdrähten langzeitstabil ausgestaltet sind und die elektrischen Verbindungen zwischen den Wicklungsdrähten im Vergleich zu bekannten Herstellungsverfahren kostengünstig gefertigt werden können.The present invention relates to an electrical machine with a winding support, wherein the winding support is a soft iron part with receptacles for winding wires. In particular, the winding support is a stator core or a rotor core. At the winding support a plurality of winding wires are arranged in the receptacles of the winding support. The electric machine further comprises a contacting device. The contacting device comprises a base body and a plurality of connecting elements, wherein the connecting elements are held by the base body. Advantageously, the base body is annular. Alternatively, the base body may have a disk-shaped or part-circular shape. Each connecting element has two fixing areas in each case. Each fixing region electrically contacts a winding wire end of different winding wires, whereby the multiplicity of winding wires are electrically connected by means of the contacting device to form a multi-phase plug-in winding of the electrical machine. The electrical machine has the advantage that the electrical connections between the winding wires are designed to be long-term stable and the electrical connections between the winding wires can be manufactured inexpensively in comparison with known production methods.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weisen die Fixierungsbereiche jeweils ein Aufnahmeprofil für die Wicklungsdrahtenden auf, wobei die Aufnahmeprofile parallel zur Drehachse eines Läufers der elektrischen Maschine verlaufen. Durch diese Ausgestaltung kann die Kontaktierungsvorrichtung vorteilhafterweise leicht auf die Wicklungsdrahtenden aufgeschoben beziehungsweise aufgesteckt werden, wodurch ein einfacher Fertigungsprozess und eine robuste elektrische Verschaltung der Wicklungsdrahtenden zu einer mehrphasigen Steckwicklung resultiert.In a preferred embodiment, the fixing regions each have a receiving profile for the winding wire ends, wherein the receiving profiles extend parallel to the axis of rotation of a rotor of the electric machine. As a result of this configuration, the contacting device can advantageously be easily pushed or plugged onto the winding wire ends, resulting in a simple manufacturing process and a robust electrical connection of the winding wire ends to a multi-phase plug-in winding.

In einer Weiterführung sind die Verbindungselemente mittels einer Presspassung an den Wicklungsdrahtenden fixiert. Durch diese Weiterführung kann vorteilhafterweise auf eine stoffliche Verbindung zwischen den Wicklungsdrahtenden und den Verbindungselementen verzichtet werden, wodurch der Herstellungsprozess vereinfacht wird. Außerdem sind die Presspassungen zwischen den Wicklungsdrahtenden und den Verbindungselementen sehr langzeitstabil.In a continuation, the connecting elements are fixed by means of a press fit to the winding wire ends. By this continuation can advantageously be dispensed with a material connection between the winding wire ends and the connecting elements, whereby the manufacturing process is simplified. In addition, the interference fits between the winding wire ends and the connecting elements are very long-term stable.

In einer Ausgestaltung sind die Verbindungselemente in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Läufers der elektrischen Maschine angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird der Vorteil erreicht, dass wenig Platz für die Kontaktierungsvorrichtung in Richtung der Drehachse des Läufers der elektrischen Maschine resultiert, weshalb die elektrische Maschine in dieser Ausgestaltung kompakt baut. Eine kompakt bauende elektrische Maschine ist in vielen Anwendungsfällen gewünscht, beispielsweise für Elektrofahrräder.In one embodiment, the connecting elements are arranged in a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor of the electric machine. By this configuration, the advantage is achieved that little space for the contacting device in the direction of the axis of rotation of the rotor of the electric machine results, which is why the electric machine in this embodiment is compact. A compact electrical machine is desired in many applications, such as electric bicycles.

Vorzugsweise weisen die Verbindungselemente eine wellenartige Form auf, wobei benachbarte Verbindungselemente mittels der wellenartigen Form ineinander greifen. Durch diese Ausgestaltung wird eine in Richtung der Rotationsachse des Läufers sehr kompakt bauende Kontaktierungsvorrichtung zur elektrischen Verschaltung einer mindestens dreiphasigen Steckwicklung ermöglicht.Preferably, the connecting elements have a wave-like shape, wherein adjacent connecting elements engage in one another by means of the wave-like shape. By this embodiment, a very compact in the direction of the axis of rotation of the rotor contacting device for electrical interconnection of at least three-phase plug-in winding allows.

In einer weiteren Ausführung sind die Verbindungselemente mittels des Grundkörpers der Kontaktierungsvorrichtung zueinander elektrisch isoliert. Dadurch entsteht der Vorteil, dass die Kontaktierungsvorrichtung mittels eines Mould- oder Spritzgussprozesses mit metallischen Verbindungselementen als Einlegteile kostengünstig hergestellt werden kann. Die metallischen Verbindungselemente umfassen bevorzugt Kupfer- oder Aluminiumlegierungen.In a further embodiment, the connecting elements are electrically insulated from one another by means of the main body of the contacting device. This results in the advantage that the contacting device can be inexpensively manufactured by means of a Mould- or injection molding process with metallic fasteners as Einlegteile. The metallic connecting elements preferably comprise copper or aluminum alloys.

Vorzugsweise weist der Grundkörper der Kontaktierungsvorrichtung ein Polymer, insbesondere ein Thermoplast und/oder ein Harz, auf. Dadurch wird vorteilhafterweise die elektrische Isolation zwischen den Verbindungselementen und/oder ein Mould- oder Spritzgussprozesses zur Herstellung der Kontaktierungsvorrichtung ermöglicht.The main body of the contacting device preferably has a polymer, in particular a thermoplastic and / or a resin. As a result, the electrical insulation between the connecting elements and / or a mold or injection molding process for producing the contacting device is advantageously made possible.

In einer bevorzugten Weiterführung ist zumindest ein Wicklungsdraht U-förmig, insbesondere sind alle Wicklungsdrähte U-förmig. Der gebogene U-förmige Wicklungsdraht weist einen Scheitelbereich und zwei Wicklungsdrahtschenkel auf, wobei die Wicklungsdrahtschenkel insbesondere eine näherungsweise gleicher Länge aufweisen. Der Wicklungsdraht ist mit einem ersten Wicklungsdrahtschenkel in einer Aufnahme und mit einem zweiten Wicklungsdrahtschenkel in einer anderen Aufnahme des Wicklungsträgers angeordnet. Durch die Anordnung von U-förmigen Wicklungsdrähten entsteht der Vorteil, dass die Anzahl von elektrischen Verbindungstellen zwischen Wicklungsdrähten halbiert und die Anordnung der Wicklungsdrähte in den Aufnahmen des Wicklungsträgers vereinfacht wird.In a preferred embodiment, at least one winding wire is U-shaped, in particular all winding wires are U-shaped. The curved U-shaped winding wire has a vertex area and two winding wire legs, wherein the winding wire legs in particular have an approximately equal length. The winding wire is arranged with a first winding wire leg in a receptacle and with a second winding wire leg in another receptacle of the winding support. The arrangement of U-shaped winding wires has the advantage that the number of electrical connection points between winding wires is halved and the arrangement of the winding wires in the receptacles of the winding carrier is simplified.

In einer besonders bevorzugten Ausführung sind die U-förmigen Wicklungsdrähte mit dem Scheitelbereich an einer ersten Stirnseite des Wicklungsträgers angeordnet. Dadurch entsteht der Vorteil, dass eine sehr kompakt bauende Ausgestaltung der elektrischen Maschine mit einer Kontaktierungsvorrichtung ermöglicht wird.In a particularly preferred embodiment, the U-shaped winding wires are arranged with the apex region on a first end side of the winding support. This results in the advantage that a very compact design of the electrical machine is made possible with a contacting device.

Des Weiteren kann in einer alternativen Ausgestaltung die Kontaktierungsvorrichtung ein Sternpunktverbindungselement aufweisen, wobei das Sternpunktverbindungselement mindestens drei Sternpunktfixierungsbereiche aufweist. Jeder Sternpunktfixierungsbereich ist an einem Wicklungsdrahtende eines Wicklungsdrahtes einer anderen elektrischen Phase der mehrphasigen Steckwicklung fixiert, wodurch das Sternpunktverbindungselement die Wicklungsdrähte elektrisch zu einem Sternpunkt der mehrphasigen Steckwicklung verbindet. Durch diese Ausgestaltung kann vorteilhafterweise auf eine zusätzliche Verschaltung des Sternpunktes außerhalb der Kontaktierungsvorrichtung verzichtet und somit der Herstellungsprozess der elektrischen Maschine vereinfacht werden.Furthermore, in an alternative embodiment, the contacting device may have a star point connection element, wherein the star point connection element has at least three neutral point fixing regions. Each star point fixing region is fixed to a winding wire end of a winding wire of another electric phase of the multi-phase plug winding, whereby the neutral connection element electrically connects the winding wires to a neutral point of the multi-phase plug winding. By this configuration can advantageously be dispensed with an additional interconnection of the neutral point outside the contacting device and thus the manufacturing process of the electric machine can be simplified.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung der elektrischen Maschine. Das Verfahren beginnt mit einer Bereitstellung des Wicklungsträgers. Anschließend wird die Vielzahl an Wicklungsdrähten in den Aufnahmen des Wicklungsträgers angeordnet. In einem daran anschließenden Verfahrensschritt wird die mindestens eine Kontaktierungsvorrichtung mit den Fixierungsbereichen an den Wicklungsdrahtenden angeordnet. Danach erfolgt eine Fixierung der Wicklungsdrahtenden an den Fixierungsbereichen der Verbindungselemente der Kontaktierungsvorrichtung, wodurch jedes Verbindungselement zwei unterschiedliche Wicklungsdrähte elektrisch miteinander verbindet und eine mehrphasige elektrische Steckwicklung erzeugt wird.The invention further relates to a method for producing the electrical machine. The method begins with provision of the winding carrier. Subsequently, the multiplicity of winding wires are arranged in the receptacles of the winding carrier. In a subsequent method step, the at least one contacting device with the fixing regions is arranged on the winding wire ends. Thereafter, the winding wire ends are fixed to the fixing regions of the connecting elements of the contacting device, whereby each connecting element electrically connects two different winding wires to one another and a multi-phase electrical plug-in winding is produced.

Vorzugsweise erfolgt die Anordnung der Kontaktierungsvorrichtung an die Wicklungsdrahtenden durch Aufschieben der Fixierungsbereiche der Verbindungelemente auf die Wicklungsdrahtenden. Insbesondere weisen die Verbindungselemente als Fixierungsbereiche profilierte Aufnahmen für die Wicklungsdrahtenden auf. Dadurch wird die Anordnung der Kontaktierungsvorrichtung an die Wicklungsdrahtenden erleichtert.The arrangement of the contacting device preferably takes place at the winding wire ends by pushing on the fixing regions of the connecting elements onto the winding wire ends. In particular, the connecting elements have profiled receptacles for the winding wire ends as fixing areas. This facilitates the arrangement of the contacting device on the winding wire ends.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Kontaktierungsvorrichtung vor der Anordnung der Kontaktierungsvorrichtung an die Wicklungsdrahtenden erwärmt. Die Fixierung der Wicklungsdrahtenden an den Fixierungsbereichen erfolgt in dieser Ausgestaltung durch ein Schrumpfen der Kontaktierungsvorrichtung beim Abkühlen beziehungsweise mittels einer Presspassung. Durch diese Ausgestaltung wird das Verfahren erleichtert.In a particularly preferred embodiment, the contacting device is heated before the arrangement of the contacting device to the winding wire ends. The fixation of the winding wire ends at the fixing areas takes place in this embodiment by a shrinkage of the contacting device during cooling or by means of a press fit. This embodiment facilitates the process.

In einer alternativen oder optionalen Ausgestaltung wird die Fixierung der Wicklungsdrahtenden an den Fixierungsbereichen mittels einer stofflichen Verbindung durchgeführt, insbesondere mittels Ultraschallschweißen. Durch diese Ausgestaltung werden die Verbindungselemente an die Wicklungsdrahtenden stofflich und damit sehr langzeitstabil fixiert.In an alternative or optional embodiment, the fixing of the winding wire ends to the fixing regions is carried out by means of a material connection, in particular by means of ultrasonic welding. By this configuration, the connecting elements are fixed to the winding wire ends materially and thus very long-term stability.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert.

1: Verbindungselement
2: Kontaktierungsvorrichtung
3: Wicklungsdrahtende eines Wicklungsdrahtes
4: Anordnungsprinzip eines Verbindungselements an einem Wicklungsdrahtende durch Aufstecken
5: elektrische Maschine mit Kontaktierungsvorrichtung in seitlicher Ansicht
6: elektrische Maschine mit Kontaktierungsvorrichtung in Ansicht von oben
7: elektrische Maschine mit Kontaktierungsvorrichtung und U-förmigem Wicklungsdraht
8: elektrische Maschine nach dem Stand der Technik ohne Kontaktierungsvorrichtung
9a: Aufsicht auf die erste Stirnseite des Wicklungsträgers
9b: abstrahierte Darstellung einer Aufsicht auf die erste Stirnseite des Wicklungsträgers
10: Ablauf des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Maschine als Blockdiagramm

The present invention will be explained below with reference to preferred embodiments and accompanying drawings.

1 : Connecting element
2 : Contacting device
3 : Winding wire end of a winding wire
4 : Arrangement principle of a connecting element at a winding wire end by plugging
5 : Electric machine with contacting device in lateral view
6 : Electric machine with contacting device in top view
7 Electrical machine with contacting device and U-shaped winding wire
8th : Electric machine according to the prior art without contacting device
9a : Top view of the first end of the winding carrier
9b : Abstract representation of a view of the first end of the winding carrier
10 : Procedure of the method for producing the electric machine as a block diagram

Ausführungsbeispieleembodiments

1 zeigt ein Verbindungselement 100. Das Verbindungselement 100 weist zwei Fixierungsbereiche 110 auf. Die Fixierungsbereiche 110 sind in diesem Ausführungsbeispiel zylindrische Aufnahmehohlräume. Die Fixierungsbereiche 110 können alternativ zu der hier dargestellten Ausführungsform beispielsweise einseitig geschlossen ausgestaltet sein. Die Fixierungsbereiche 110 sind dazu eingerichtet, auf ein Wicklungsdrahtende 310 eines Wicklungsdrahtes 300 aufgeschoben zu werden. Das Verbindungselement 100 weist ferner eine wellenartige Form auf. 1 shows a connecting element 100 , The connecting element 100 has two fixation areas 110 on. The fixation areas 110 are cylindrical receiving cavities in this embodiment. The fixation areas 110 may be alternative to the embodiment shown here for example, be configured closed on one side. The fixation areas 110 are set up on a winding wire end 310 a winding wire 300 to be deferred. The connecting element 100 also has a wave-like shape.

2 zeigt eine Kontaktierungsvorrichtung 200. Die Kontaktierungsvorrichtung 200 weist eine Vielzahl an Verbindungselementen 100 auf, welche von einem ringförmigen Grundkörper 210 gehalten werden. Der ringförmige Grundkörper 210 isoliert die Verbindungselemente 100 optional elektrisch voneinander. Der Grundkörper 210 kann alternativ auch scheibenförmig oder teilkreisförmig ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich können die Verbindungselemente 100 jeweils eine Isolationsbeschichtung aufweisen. Die Verbindungselemente 100 sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Ebene angeordnet, wobei die Kontaktierungsvorrichtung 200 dazu eingerichtet ist, auf Wicklungsdrahtenden 310 von Wicklungsdrähten 300 eines Wicklungsträgers 550 aufgeschoben zu werden, d.h. die Ebene des Grundkörpers 210 bzw. der Verbindungselemente 100 erstreckt sich senkrecht zu der Drehachse 220 des Läufers der elektrischen Maschine 500. Die Verbindungselemente 100 greifen in diesem Ausführungsbeispiel mittels einer wellenartigen Struktur bzw. Form in jeweils benachbarte Verbindungselemente 100 ein. Dadurch wird eine sehr kompakte Ausgestaltung der Kontaktierungsvorrichtung 200 in radialer Richtung 230 und in Axialrichtung 220 des Grundkörpers 210 erreicht, da die Verbindungselemente 100 nicht auf mehrere Ebenen verteilt bzw. übereinander angeordnet werden. 2 shows a contacting device 200 , The contacting device 200 has a variety of fasteners 100 on which of an annular body 210 being held. The annular body 210 isolates the fasteners 100 optionally electrically from each other. The main body 210 Alternatively, it can also be designed as disk-shaped or part-circular. Alternatively or additionally, the connecting elements 100 each having an insulation coating. The connecting elements 100 are arranged in this embodiment in a plane, wherein the contacting device 200 is set up on winding wire ends 310 of winding wires 300 a winding carrier 550 to be deferred, ie the plane of the body 210 or the connecting elements 100 extends perpendicular to the axis of rotation 220 the rotor of the electric machine 500 , The connecting elements 100 engage in this embodiment by means of a wave-like structure or shape in each case adjacent connecting elements 100 one. This results in a very compact design of the contacting device 200 in the radial direction 230 and in the axial direction 220 of the basic body 210 achieved because the fasteners 100 not distributed over several levels or arranged one above the other.

In 3 ist ein Wicklungsdrahtende 310 eines Wicklungsdrahtes 300 dargestellt. Der Wicklungsdraht 300 ist beispielsweise in einer Aufnahme eines Wicklungsträgers 500 angeordnet (nicht dargestellt). Bevorzugt ist der Wicklungsdraht 300 gerade oder U-förmig ausgestaltet und in die Aufnahmen des Wicklungsträgers 550 gesteckt. In diesem Ausführungsbeispiel weist das Wicklungsdrahtende 310 eine zylindrische Form auf, wodurch das Wicklungsdrahtende 310 beispielsweise leicht in ein Verbindungselement 100 nach 1 eingeschoben werden kann. Alternativ können die Wicklungsdrahtenden 310 sowie das Hohlraumprofil des Fixierungsbereichs 110 der Verbindungselemente 100 beispielsweise rechteckig, quadratisch oder oval ausgestaltet sein. Des Weiteren weist das dargestellte Wicklungsdrahtende 310 des Wicklungsdrahtes 300 einen Anschlag 320 auf. Dieser Anschlag 320 begrenzt das Aufschieben des Verbindungselementes 100 auf das Wicklungsdrahtende 310 beziehungsweise definiert der Anschlag 320 die Position des Wicklungsdrahtendes 310 zu dem Verbindungselement 100 nach der Anordnung der Kontaktierungsvorrichtung 200.In 3 is a winding wire end 310 a winding wire 300 shown. The winding wire 300 is for example in a receptacle of a winding carrier 500 arranged (not shown). The winding wire is preferred 300 straight or U-shaped and in the pictures of the winding carrier 550 plugged. In this embodiment, the winding wire end 310 a cylindrical shape, whereby the winding wire end 310 For example, easily in a connecting element 100 to 1 can be inserted. Alternatively, the winding wire ends can 310 and the cavity profile of the fixation area 110 the connecting elements 100 For example, be rectangular, square or oval designed. Furthermore, the illustrated winding wire end 310 of the winding wire 300 a stop 320 on. This stop 320 limits the postponement of the connecting element 100 on the winding wire end 310 or defines the stop 320 the position of the winding wire end 310 to the connector 100 after the arrangement of the contacting device 200 ,

In 4 ist das Anordnungsprinzip eines Verbindungselements 100 an einem Wicklungsdrahtende 310 eines Wicklungsdrahtes 300 durch Aufstecken dargestellt. Das Verbindungselement 100, welches in dem Grundkörper 210 der Kontaktierungsvorrichtung 200 aufgenommen ist (hier nicht dargestellt), wird mit dem Fixierungsbereich 110, welcher eine Aufnahme mit einem zylindrischen Hohlraumprofil aufweist, auf das zylindrisch ausgeformte Wicklungsdrahtende 310 bis zum Anschlag 320 des Wicklungsdrahtes 300 aufgeschoben.In 4 is the arrangement principle of a connecting element 100 on a winding wire end 310 a winding wire 300 presented by plugging. The connecting element 100 which is in the main body 210 the contacting device 200 is recorded (not shown here), with the fixation area 110 , which has a receptacle with a cylindrical cavity profile, on the cylindrically shaped winding wire end 310 until the stop 320 of the winding wire 300 postponed.

In 5 ist eine elektrische Maschine 500 mit Kontaktierungsvorrichtung 200 in seitlicher Ansicht dargestellt. Der Wicklungsträger 550 der elektrischen Maschine 500, in diesem Ausführungsbeispiel ein Statorkern, weist Aufnahmen 560 für die Wicklungsdrähte 300 auf. Der Wicklungsträger 550 umfasst beispielsweise gestapelte Stahlbleche beziehungsweise ein Weicheisen. Die in den Aufnahmen 560 des Wicklungsträgers 550 aufgenommenen Wicklungsdrähte 300 ragen mit ihren Wicklungsdrahtenden 310 über den Wicklungsträger 550 hinaus. Die Kontaktierungsvorrichtung 200 ist mit den Fixierungsbereichen 110 an den Wicklungsdrahtenden 310 angeordnet und auf die Wicklungsdrahtenden 310 aufgeschoben bzw. aufgesteckt. Demnach nehmen die Fixierungsbereiche 110 die Wicklungsdrahtenden 310 auf, wobei die Wicklungsdrahtenden 310 in diesem Ausführungsbeispiel die Fixierungsbereiche 110 überragen. Die Fixierungsbereiche 110 sind in diesem Ausführungsbeispiel des Weiteren als zylindrisch ausgeformte Aufnahmehohlräume ausgestaltet, siehe auch 1. Die Die Fixierungsbereiche 110 sind demnach profilierte Aufnahmen für die Wicklungsdrahtenden 310, welche parallel zur Drehachse 220 des Läufers (nicht dargestellt) der elektrischen Maschine 500 bzw. zur Axialrichtung 220 des ringförmigen Grundkörpers 210 verlaufen.In 5 is an electrical machine 500 with contacting device 200 shown in a side view. The winding carrier 550 the electric machine 500 , in this embodiment, a stator core, has recordings 560 for the winding wires 300 on. The winding carrier 550 includes, for example, stacked steel sheets or a soft iron. The in the shots 560 of the winding carrier 550 recorded winding wires 300 protrude with their winding wire ends 310 over the winding carrier 550 out. The contacting device 200 is with the fixation areas 110 at the winding wire ends 310 arranged and on the winding wire ends 310 postponed or attached. Accordingly, the fixation areas take 110 the winding wire ends 310 on, with the winding wire ends 310 in this embodiment, the fixation areas 110 overtop. The fixation areas 110 are further configured in this embodiment as a cylindrically shaped receiving cavities, see also 1 , The fixation areas 110 are therefore profiled shots for the winding wire ends 310 , which are parallel to the axis of rotation 220 the rotor (not shown) of the electric machine 500 or to the axial direction 220 of the annular base body 210 run.

In 6 ist die elektrische Maschine 500 mit Kontaktierungsvorrichtung 200 aus 5 in einer Ansicht von oben bzw. in Draufsicht dargestellt. In dieser Ansicht ist das Ineinandergreifen der Verbindungselemente 100 leicht zu erkennen. Es wird durch die wellenartige Struktur der Verbindungselemente 100 ermöglicht. Dadurch wird die Ausdehnung des Grundkörpers 210 bzw. der Kontaktierungsvorrichtung 200 in Radialrichtung 230 sowie die Ausdehnung in Richtung der Drehachse 220 des Läufers der elektrischen Maschine 500 reduziert (der Läufer ist nicht dargestellt).In 6 is the electric machine 500 with contacting device 200 out 5 in a view from above or in plan view. In this view is the interlocking of the fasteners 100 easy to recognize. It is characterized by the wavy structure of the fasteners 100 allows. This will cause the expansion of the body 210 or the contacting device 200 in the radial direction 230 and the extent in the direction of the axis of rotation 220 the rotor of the electric machine 500 reduced (the runner is not shown).

In 7 ist eine elektrische Maschine 500 mit Kontaktierungsvorrichtung 200 und U-förmigem Wicklungsdraht 300 dargestellt. Die U-förmig gebogenen Wicklungsdrähte 300 reduzieren die Anzahl der elektrisch zu verbindenden Wicklungsdrahtenden 310 zur Verschaltung der Wicklungsdrähte 300. Beispielsweise sind alle Wicklungsdrähte 300 U-förmig gebogen, wodurch die Anzahl der elektrisch zu verbindenden Wicklungsdrahtenden 310 näherungsweise halbiert wird. Ein U-förmig gebogener Wicklungsdraht 300 weist einen Scheitelbereich 750 und zwei Wicklungsdrahtschenkel mit jeweils einem Wicklungsdrahtende 310 auf. In 7 sind alle U-förmig gebogenen Wicklungsdrähte 300 mit dem Scheitelbereich 750 auf einer ersten Stirnseite 710 angeordnet. Zur Verschaltung der Wicklungsdrahtenden 310 zu einer mehrphasigen Steckwicklung ist in diesem Ausführungsbeispiel nur eine Kontaktierungsvorrichtung 200 vorgesehen.In 7 is an electrical machine 500 with contacting device 200 and U-shaped winding wire 300 shown. The U-shaped bent winding wires 300 reduce the number of winding wire ends to be electrically connected 310 for interconnecting the winding wires 300 , For example, all winding wires 300 U- bent, whereby the number of electrically connected winding wire ends 310 is approximately halved. A U-shaped bent winding wire 300 has a vertex area 750 and two winding wire legs each having a winding wire end 310 on. In 7 are all U-shaped bent winding wires 300 with the vertex area 750 on a first front side 710 arranged. For interconnection of the winding wire ends 310 to a multi-phase plug-in winding is in this embodiment only a contacting device 200 intended.

Alternativ zu dem Ausführungsbeispiel aus 7 können die Wicklungsdrähte 300 gerade ausgeführt und eine erste Kontaktierungsvorrichtung 200 auf der ersten Stirnseite 710 und eine zweite Kontaktierungsvorrichtung 200 auf der zweiten Stirnseite 720 angeordnet sein. Durch dieses Ausführungsbeispiel wird der Fertigungsaufwand um das U-förmige Biegen der Wicklungsdrähte 300 reduziert, da dieses entfällt.Alternatively to the embodiment of 7 can the winding wires 300 just executed and a first contacting device 200 on the first front side 710 and a second contacting device 200 on the second front side 720 be arranged. By this embodiment, the manufacturing cost to the U-shaped bending of the winding wires 300 reduced, since this is omitted.

In 8 ist eine elektrische Maschine 500 nach dem Stand der Technik mit einem Wicklungsträger 550, welcher Aufnahmen 560 für die Wicklungsdrähte umfasst, dargestellt. Die elektrische Maschine weist im Stand der Technik keine Kontaktierungsvorrichtung 200 und verschränkte Wicklungsdrahtenden 310 auf. Die benachbarten verschränkten Wicklungsdrahtenden 310 werden mittels einer Vielzahl von Schweißprozessen miteinander gemäß eines Verschaltungsprinzips zu einer mehrphasigen Steckwicklung verschweißt. Durch die Vielzahl an Schweißprozessen ist die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers an einer Schweißstelle der elektrischen Maschine 500 relativ hoch, wodurch in der Fertigung der elektrischen Maschine 500 ein hoher Ausschuss resultiert. Um die Anzahl an Schweißstellen im Stand der Technik zu reduzieren werden die Wicklungsdrähte 300 U-förmig gebogen, wobei der Scheitelbereich 750 aller Wicklungsdrähte 300 an einer ersten Stirnseite 710 des Wicklungsträgers 550 angeordnet wird.In 8th is an electrical machine 500 according to the prior art with a winding support 550 which shots 560 for the winding wires, shown. The electric machine has no contacting device in the prior art 200 and entangled winding wire ends 310 on. The adjacent crossed coil wire ends 310 are welded together by means of a variety of welding processes according to a Verschaltungsprinzips to a multi-phase plug-in winding. Due to the large number of welding processes, the probability of a fault at a welding point of the electric machine 500 relatively high, resulting in the production of the electric machine 500 a high score results. In order to reduce the number of welds in the prior art, the winding wires become 300 U-shaped bent, with the apex area 750 all winding wires 300 on a first front side 710 of the winding carrier 550 is arranged.

In 9a ist eine Aufsicht auf die erste Stirnseite 710 eines Wicklungsträgers 550 dargestellt. Die Wicklungsdrähte 300 sind in Aufnahmen 560 des Wicklungsträgers 550 durch ein Einstecken angeordnet. Man kann die in diesem Ausführungsbeispiel U-förmig gebogenen Scheitelbereiche 750 der Wicklungsdrähte 300 erkennen.In 9a is a view of the first front 710 a winding carrier 550 shown. The winding wires 300 are in shots 560 of the winding carrier 550 arranged by plugging. You can see the U-shaped bent vertex areas in this embodiment 750 the winding wires 300 detect.

In 9b stellt die Aufsicht aus 9a abstrahiert dar, wodurch das Verschaltungsprinzip der elektrischen Steckwicklung auf der ersten Stirnseite 710 mittels der U-förmig gebogenen Wicklungsdrähte 300 deutlich wird. Erfindungsgemäß erfolgt auf der am Wicklungsträger 550 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 720 die elektrische Verschaltung der Wicklungsdrähte 300 zur mehrphasigen Steckwicklung mit der Kontaktierungsvorrichtung 200, siehe beispielsweise 7.In 9b puts the supervision out 9a Abstracted, whereby the Verschaltungsprinzip the electrical plug-in winding on the first front page 710 by means of the U-shaped bent winding wires 300 becomes clear. According to the invention takes place on the winding carrier 550 opposite second end face 720 the electrical interconnection of the winding wires 300 for multi-phase plug-in winding with the contacting device 200 , see for example 7 ,

In 10 ist der Ablauf des Verfahrens zur Herstellung der elektrischen Maschine 500 als Blockdiagramm dargestellt. Das Verfahren beginnt mit einer Bereitstellung 810 des Wicklungsträgers 550. Der Wicklungsträger 550 weist die Aufnahmen 560 für Wicklungsdrähte 300 auf, insbesondere sind die Aufnahmen 560 Nuten, siehe beispielsweise 9. In den Aufnahmen 560 des Wicklungsträgers 550 wird in einem nächsten Schritt 820 die Vielzahl an Wicklungsdrähten 300 angeordnet. Anschließend erfolgt eine Anordnung 840 der Kontaktierungsvorrichtung 200 mit einer Vielzahl an Verbindungselementen 100 mit den Fixierungsbereichen 110 der Verbindungselemente 100 an den Wicklungsdrahtenden 310 der Wicklungsdrähte 300. Die Anordnung 840 der Kontaktierungsvorrichtung 200 an die Wicklungsdrahtenden 310 erfolgt beispielsweise durch Aufschieben der Fixierungsbereiche 110 der Verbindungelemente auf die Wicklungsdrahtenden 310, siehe auch 4. In 10 is the sequence of the method for producing the electrical machine 500 shown as a block diagram. The process begins with a deployment 810 of the winding carrier 550 , The winding carrier 550 has the recordings 560 for winding wires 300 on, in particular, are the shots 560 Grooves, see for example 9 , In the pictures 560 of the winding carrier 550 will be in a next step 820 the multitude of winding wires 300 arranged. Subsequently, an arrangement is made 840 the contacting device 200 with a variety of fasteners 100 with the fixation areas 110 the connecting elements 100 at the winding wire ends 310 the winding wires 300 , The order 840 the contacting device 200 to the winding wire ends 310 For example, by pushing the fixation areas 110 the connecting elements on the winding wire ends 310 , see also 4 ,

Abschließend wird eine Fixierung 850 der Wicklungsdrahtenden 310 an den Fixierungsbereichen 110 der Verbindungselemente 100 der Kontaktierungsvorrichtung 200 durchgeführt. Mittels der Fixierung 850 verbindet jedes Verbindungselement 100 zwei unterschiedliche Wicklungsdrähte 300 elektrisch miteinander, wodurch eine mehrphasige elektrische Steckwicklung resultiert.Finally, a fixation 850 the winding wire ends 310 at the fixation areas 110 the connecting elements 100 the contacting device 200 carried out. By means of fixation 850 connects each connection element 100 two different winding wires 300 electrically together, resulting in a multi-phase electrical plug-in winding results.

Es kann vorgesehen sein, dass das Verfahren zusätzlich den Verfahrensschritt 830 einer Erwärmung der Kontaktierungsvorrichtung 200 aufweist. In dieser Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt die Fixierung 850 der Wicklungsdrahtenden 310 an den Fixierungsbereichen 110 mittels einer Presspassung nach dem Abkühlen der Kontaktierungsvorrichtung 200. Die Fixierung 850 kann alternativ oder zusätzlich mittels einer stofflichen Verbindung erfolgen, insbesondere mittels Ultraschallschweißen oder Kleben.It can be provided that the method additionally the method step 830 a heating of the contacting device 200 having. In this embodiment of the method, the fixation takes place 850 the winding wire ends 310 at the fixation areas 110 by means of a press fit after cooling of the contacting device 200 , The fixation 850 may alternatively or additionally be effected by means of a material connection, in particular by means of ultrasonic welding or gluing.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10315361 A1 [0002]DE 10315361 A1 [0002]
DE 102014208082 A1 [0002]DE 102014208082 A1 [0002]

Claims

Elektrische Maschine (500), aufweisend folgende Komponenten • einen Wicklungsträger (550), wobei der Wicklungsträger (550) ein Weicheisenteil mit Aufnahmen (560) für Wicklungsdrähte (300) ist, und • eine Vielzahl an Wicklungsdrähten (300), insbesondere U-förmige Wicklungsdrähte, welche in den Aufnahmen (560) des Wicklungsträgers (500) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (500) folgende Komponente aufweist • eine Kontaktierungsvorrichtung (200), aufweisend i. einen Grundkörper (210), und ii. eine Vielzahl an Verbindungselementen (100), wobei die Verbindungselemente (100) a. vom Grundköper (210) gehalten sind, b. jeweils zwei Fixierungsbereiche (110) aufweisen, wobei jeder Fixierungsbereich (110) ein Wicklungsdrahtende (310) unterschiedlicher Wicklungsdrähte (300) elektrisch kontaktiert, wodurch die Vielzahl an Wicklungsdrähten (300) mittels der Kontaktierungsvorrichtung (200) zu einer mehrphasigen Steckwicklung elektrisch verschaltet ist.An electric machine (500), comprising the following components: • a winding support (550), wherein the winding support (550) is a soft iron part with receptacles (560) for winding wires (300), and • a plurality of winding wires (300), in particular U-shaped Winding wires, which are arranged in the receptacles (560) of the winding support (500), characterized in that the electrical machine (500) comprises the following component • a contacting device (200), comprising i. a main body (210), and ii. a plurality of connecting elements (100), wherein the connecting elements (100) a. held by the basic body (210), b. each have two fixing regions (110), each fixing region (110) a winding wire end (310) of different winding wires (300) electrically contacted, whereby the plurality of winding wires (300) by means of the contacting device (200) is electrically connected to a multi-phase plug-in winding.

Elektrische Maschine (500) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierungsbereiche (110) jeweils ein Aufnahmeprofil für die Wicklungsdrahtenden (310) aufweisen, wobei die Aufnahmeprofile parallel zur Drehachse (220) eines Läufers der elektrischen Maschine (500) verlaufen.Electric machine (500) after Claim 1 , characterized in that the fixing regions (110) each have a receiving profile for the winding wire ends (310), wherein the receiving profiles parallel to the axis of rotation (220) of a rotor of the electric machine (500) extend.

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (100) mittels einer Presspassung an den Wicklungsdrahtenden (310) fixiert sind.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements (100) are fixed by means of a press fit to the winding wire ends (310).

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (100) in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (220) des Läufers der elektrischen Maschine angeordnet sind.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements (100) are arranged in a plane perpendicular to the axis of rotation (220) of the rotor of the electric machine.

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (100) eine wellenartige Form aufweisen und benachbarte Verbindungselemente (100) mittels der wellenartigen Form ineinander greifen.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements (100) have a wave-like shape and adjacent connecting elements (100) engage in one another by means of the wave-like shape.

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (100) mittels des Grundkörpers (210) zueinander elektrisch isoliert sind.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting elements (100) by means of the base body (210) are electrically insulated from each other.

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (210) der Kontaktierungsvorrichtung (200) ein Polymer, insbesondere ein Thermoplast und/oder ein Harz, aufweist.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that the main body (210) of the contacting device (200) comprises a polymer, in particular a thermoplastic and / or a resin.

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Wicklungsdraht (300) U-förmig ist, wobei der u-förmige Wicklungsdraht (300) mit einem ersten Wicklungsdrahtschenkel in einer Aufnahme (560) des Wicklungsträgers (550) und mit einem zweiten Wicklungsdrahtschenkel in einer anderen Aufnahme (560) des Wicklungsträgers (550) angeordnet ist.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one winding wire (300) is U-shaped, the U-shaped winding wire (300) having a first winding wire leg in a receptacle (560) of the winding support (550). and with a second winding wire leg in another receptacle (560) of the winding support (550) is arranged.

Elektrische Maschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die U-förmigen Wicklungsdrähte (300) mit dem Scheitelbereich (750) an einer ersten Stirnseite (710) des Wicklungsträgers (550) angeordnet sind.Electric machine after Claim 8 , characterized in that the U-shaped winding wires (300) with the apex region (750) on a first end face (710) of the winding support (550) are arranged.

Elektrische Maschine (500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsvorrichtung (200) folgende Komponente aufweist • ein Sternpunktverbindungselement, wobei das Sternpunktverbindungselement mindestens drei Sternpunktfixierungsbereiche aufweist, wobei jeder Sternpunktfixierungsbereich an einem Wicklungsdrahtende (300) eines Wicklungsdrahtes einer anderen elektrischen Phase der mehrphasigen Steckwicklung fixiert ist, wodurch das Sternpunktverbindungselement die Wicklungsdrähte (300) elektrisch zu einem Sternpunkt der mehrphasigen Steckwicklung verbindet.Electric machine (500) according to one of the preceding claims, characterized in that the contacting device (200) comprises the following component • a neutral connection element, wherein the neutral connection element has at least three neutral fixing regions, each neutral fixing region on a winding wire end (300) of a winding wire of a different electrical phase the multi-phase plug-in winding is fixed, whereby the neutral connection element connects the winding wires (300) electrically to a neutral point of the multi-phase plug-in winding.

Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Maschine (500), aufweisend die folgenden Schritte • Bereitstellung (810) eines Wicklungsträgers (550), wobei der Wicklungsträger (550) ein Weicheisenteil mit Aufnahmen (560) für Wicklungsdrähte (300) ist, und • Anordnung einer Vielzahl an Wicklungsdrähten (300) in den Aufnahmen (560) des Wicklungsträgers (550), dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist • Anordnung (840) einer Kontaktierungsvorrichtung (200) mit einer Vielzahl an Verbindungselementen (100) mit jeweils einem Fixierungsbereich (110) an den Wicklungsdrahtenden (310), wobei jedes Verbindungselement (100) jeweils zwei Fixierungsbereiche (110) aufweist, und • Fixierung (850) der Wicklungsdrahtenden (310) an den Fixierungsbereichen (110) der Verbindungselemente (100) der Kontaktierungsvorrichtung (200), wodurch jedes Verbindungselement (100) zwei unterschiedliche Wicklungsdrähte (300) elektrisch miteinander verbindet und eine mehrphasige elektrische Steckwicklung erzeugt wird.A method of manufacturing an electric machine (500), comprising the steps of: providing (810) a winding carrier (550), wherein the winding carrier (550) is a soft iron part having receptacles (560) for winding wires (300); and arranging a plurality in winding wires (300) in the receptacles (560) of the winding support (550), characterized in that the method comprises the following steps: • arrangement (840) of a contacting device (200) having a multiplicity of connecting elements (100) each having a fixing region ( 110) on the winding wire ends (310), each connecting element (100) each having two fixing regions (110), and • fixing (850) the winding wire ends (310) to the fixing regions (110) of the connecting elements (100) of the contacting device (200) whereby each connecting element (100) electrically connects two different winding wires (300) together and a polyphase ige electrical plug-in winding is generated.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (820) der Kontaktierungsvorrichtung (200) an die Wicklungsdrahtenden (310) durch Aufschieben, insbesondere Aufstecken, der Fixierungsbereiche (110) auf die Wicklungsdrahtenden (310) erfolgt.Method according to Claim 11 , characterized in that the arrangement (820) of Contacting device (200) to the winding wire ends (310) by pushing, in particular plugging, the fixing regions (110) on the winding wire ends (310).

Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren vor der Anordnung (840) der Kontaktierungsvorrichtung (200) am Wicklungsträger (550) zusätzlich die folgenden Schritte aufweist • Erwärmung (830) der Kontaktierungsvorrichtung (200), und • Fixierung (850) der Wicklungsdrahtenden (310) an den Fixierungsbereichen (110) mittels einer Presspassung durch Abkühlung der Kontaktierungsvorrichtung (200).Method according to Claim 12 , characterized in that the method before the arrangement (840) of the contacting device (200) on the winding support (550) additionally comprises the following steps: heating (830) of the contacting device (200), and • fixing (850) of the winding wire ends (310) at the fixing areas (110) by means of a press fit by cooling the contacting device (200).

Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierung (850) der Wicklungsdrahtenden (310) an den Fixierungsbereichen (110) mittels einer stofflichen Verbindung erfolgt, insbesondere mittels Ultraschallschweißen.Method according to one of Claims 11 to 13 , characterized in that the fixing (850) of the winding wire ends (310) takes place at the fixing regions (110) by means of a material connection, in particular by means of ultrasonic welding.