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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Stand der Technik
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Mit der
DE 10 2012 224 153 A1 ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt geworden, bei dem axial auf ein Lamellenpaket eine Isolierlamelle, eine Trägerplatte und eine Anschlussplatte angeordnet sind. Der Stator ist beispielsweise mittels Nadelwickeln bewickelt, wobei die einzelnen Teilspulen mittels Verbindungsdrähten am äußeren Umfang der Trägerplatte miteinander verbunden sind. Dabei wird die gesamte Wicklung in einem Stück mittels eines einzigen Wickeldrahtes durchgewickelt. Da die Verbindungsdrähte zwischen den einzelnen Spulen axial übereinander angeordnet sind, ist die axiale Bauhöhe des Stators relativ groß. Außerdem ist der Aufwand für das Verschweißen der Anschlussplatte mit den Verbindungsdrähten sehr aufwändig.
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Die
DE 10 2008 054 529 A1 zeigt einen Stator eines Elektromotors der aus zuvor bewickelten Einzelsegmenten zusammengesetzt ist. Dabei sind die Drahtenden einer Einzelzahnspule in Aufnahmetaschen für eine Schneid-Klemm-Verbindung eingelegt. Nach dem Einpressen der vielen Schneid-Klemm-Elemente in die Aufnahmetaschen besteht die Gefahr, dass bei der weiteren Montage der Lagerschilde und bei der Kontaktierung der Elektronikeinheit die Schneid-Klemm-Elemente sich relativ zum eingelegten Draht bewegen und sich dadurch deren elektrische Kontaktierung löst. Diese Nachteile sollen durch die erfindungsgemäße Lösung behoben werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch das Anformen von Verpressrippen an den flächigen Innenseiten der Aufnahmetasche das Schneid-Klemm-Element zuverlässig an einer Relativbewegung gegenüber dem eingelegten Wickeldraht gehindert wird. Dabei ist das Schneid-Klemm-Element an seinen Seitenkanten über Rasthaken in der Aufnahmetasche fixiert. Bezüglich der Erstreckung in Richtung der Blechdicke des Schneid-Klemm-Elements hingegen ist dieses zuverlässig durch die zusätzlichen Verpressrippen gegenüber einem Spiel entlang der Blechdicke gehindert. Dadurch ist das Schneid-Klemm-Element in einer Ebene quer zur Einpressrichtung in alle Richtungen zuverlässig mit den Innenseiten der Aufnahmetasche verpresst. Ein Zurückbewegen des Schneid-Klemm-Elements entgegen der Einpressrichtung wird durch den Formschluss der Rasthaken verhindert. Dadurch ist eine zuverlässige elektrische Kontaktierung realisiert, die auch beim Einwirken zusätzlicher Kräfte bei der Montage weiterer Bauteile oder über die Lebensdauer der elektrischen Maschine sich nicht lösen kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Verpressrippen in weiten Bereichen den Spalt zwischen Schneid-Klemm-Element und Aufnahmetasche schließen. Hierdurch können die beim Anschneiden des Drahts entstehende Kupfer-Partikel nur erschwert in den empfindlichen Elektronikbereich gelangen und bleiben stattdessen in der Aufnahmetasche eingeschlossen.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Zum Einlegen des Wickeldrahts weist die Aufnahmetasche einen Schlitz auf, an dessen Grund eine Anlagefläche für den Wickeldraht angeformt ist. Der Wickeldraht erstreckt sich entlang der Anlagefläche über die gesamte Dicke der Aufnahmetasche. Dabei ist die Dicke wesentlich kleiner ausgebildet, als die Breite der Aufnahmetasche, die sich quer zum eingelegten Wickeldraht erstreckt. In vorteilhafter Weise sind bezüglich der Dicke der Aufnahmetasche an beiden Seiten sich gegenüberliegende Verpressrippen an der Innenfläche der Aufnahmetasche angeformt, so dass das eingefügte Schneid-Klemm-Element bezüglich der Dicke der Aufnahmetasche durch die gegenüberliegenden Verpressrippen fest verspannt wird.
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In einer bevorzugten Ausführung sind an einer Innenseite der Aufnahmetasche entlang deren Breite zwei separate Verpressrippen angeformt, die durch die dazwischen angeordnete Anlagefläche für den Wickeldraht voneinander getrennt sind. Dadurch wird das Schneid-Klemm-Element gleichmäßig an beiden Schneid-Schenkeln in der Aufnahmetasche verklemmt, so dass ein Verkippen des Schneid-Klemm-Elements verhindert wird.
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Zum Einpressen des Schneid-Klemm-Elements in die Aufnahmetasche sind Anpress-Schultern am Schneid-Klemm-Element angeformt, die sich vorzugsweise über die Breite der Aufnahmetaschen hinaus erstrecken. An den Anpress-Schultern, die bevorzugt symmetrisch zu einem Verbindungssteg des Schneid-Klemm-Elements zu einem elektrischen Leiterelement hin angeordnet sind, kann unmittelbar ein Einpress-Stempel anliegen, der das Schneid-Klemm-Element vollständig in Einpressrichtung in die Aufnahmetasche einpresst. Beim Einpressen wird die Schneidgabel über den eingelegten Wickeldraht geschoben, so dass sich die Schneidkanten an der Innenkante der Schneidschenkel in die Oberfläche des Wickeldrahts eingraben.
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In einer bevorzugten Ausführung sind die Verpressrippen im axial unteren Teil der Aufnahmetasche angeformt. Beispielsweise erstrecken sie sich vom Boden der Aufnahmetasche entgegen der Einpressrichtung entlang der Schneid-Schenkeln bis in den Bereich des Einschneid-Kontakts mit dem Wickeldraht. Dadurch sind beide Schneid-Schenkel vorteilhaft im Wesentlichen über deren gesamter axialer Länge jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Verstemmrippen verspannt. Dabei kann das Schneid-Klemm-Element in der oberen axialen Hälfte der Aufnahmetasche mit relativ geringer Kraft zentriert und eingepresst werden, wohingegen die Einpresskraft in der unteren Hälfte der Aufnahmetasche durch die darin angeformten Verpressrippen zunimmt, um das Schneid-Klemm-Element fest zu verpressen.
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Um eine Materialverformung der Verpressrippen zu ermöglichen, die bevorzugt aus dem gleichen Kunststoffmaterial gefertigt sind wie die gesamte Aufnahmetasche, weisen die Verpressrippen bezüglich der Breite der Aufnahmetasche einen veränderlichen Querschnitt auf. Besonders vorteilhaft ist der Querschnitt in der Mitte der Verstemmrippe entlang der Breite der Aufnahmetasche dicker ausgebildet, als in den beiden benachbarten Randbereichen der Verpressrippen. Dadurch kann das Material im dickeren mittleren Bereich der Verpressrippe beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements zu den beiden Randbereichen der Verpressrippe hin umgeformt werden, um eine flächige Verpressung mit dem Schneid-Klemm-Element zu erzeugen. Beispielsweise ist der Querschnitt gewölbt ausgebildet, er kann jedoch auch mehrere ebene Abschnitte aufweisen, die einen Winkel zueinander bilden.
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In einer bevorzugten Ausführung sind in der Aufnahmetasche vier voneinander getrennt ausgebildete Verpressrippen an der Innenseite der Aufnahmetasche angeformt. Diese können besonders einfach mittels Spritzgussverfahren bei der Herstellung der Isolierlamelle unmittelbar in den Aufnahmetaschen mit ausgeformt werden. Da das Schneid-Klemm-Element zwei freie Schneid-Schenkel aufweist, sind in der Aufnahmetasche jeweils an beiden freien Schneid-Schenkeln zwei Verpressrippen bezüglich der Dicke der Aufnahmetasche gegenüberliegend angeordnet. Bezüglich der Breite der Aufnahmetasche sind die Verpressrippen jeweils durch den durchgehenden Schlitz für die Aufnahme des Wickeldrahts in der Aufnahmetasche voneinander getrennt.
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Um eine Bewegung des Schneid-Klemm-Elements entgegen der Einpressrichtung zu verhindern, bilden die Rasthaken einer Hinterschnitt mit der Aufnahmetasche. Die Rasthaken sind dabei an den gegenüberliegenden Seitenkanten des Schneid-Klemm-Elements angeformt und werden in ein entsprechendes seitlich gegenüberliegendes Übermaß an der Aufnahmetasche eingepresst, um mit dieser einen Formschluss zu bilden. Bevorzugt sind an jeder Seitenkante des Schneid-Klemm-Elements zwei Rasthaken ausgebildet, die beispielsweise eine unterschiedliche Größe aufweisen können. Es sind jedoch auch Variationen möglich, bei denen an jeder Seite mehr als zwei Rasthaken in Form einer Tannbaumgeometrie ausgebildet sind.
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Um die Verpressung des Schneid-Klemm-Elements im untersten Bereich der Aufnahmetasche zu erhöhen, sind an den beiden freien Schneid-Schenkeln an deren äußeren Seitenkanten keilförmige Bereiche ausgebildet, die sich an entsprechenden Schrägen der Aufnahmetasche einschneiden. Dadurch werden die beiden freien Schenkel aufeinander zu, und gegen den zwischen diesen angeordneten Wickeldraht gepresst. Dadurch wird einerseits der Einschneidkontakt der Schneidkanten in den Wickeldraht verbessert, und gleichzeitig werden die freien Enden der Schneid-Schenkel im unteren Bereich der Aufnahmetasche in Richtung der Breite der Aufnahmetaschen zuverlässig verpresst.
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Das Schneid-Klemm-Element ist in einer bevorzugten Ausführung Bestandteil eines elektrischen Leiterelements, das auf einer Verschalteplatte angeordnet ist. Die Verschalteplatte dient zur Bestromung der elektrischen Wicklungen über den Einschneid-Kontakt der Schneid-Klemm-Verbindung. Dabei ist das Schneid-Klemm-Element über den Verbindungssteg bevorzugt einstückig als Biegestanzteil mit dem elektrischen Leiterelement ausgebildet. In einer alternativen Ausführung können die elektrischen Leiterelemente auch Bestandteile einer Leiterplatine sein, die hierbei die Verschalteplatte bildet. Bei dieser Ausführung ist das Schneid-Klemm-Element bevorzugt über einen Einpresskontakt mit der Leiterplatine verbunden. Alternativ kann gegenüberliegend zum Schneid-Klemm-Element ein weiteres zweites Schneid-Klemm-Element ausgebildet sein, das entsprechend mit elektrischen Leitelementen verbunden wird.
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Besonders vorteilhaft ist es, die Aufnahmetaschen direkt in einer Isoliermaske des Stators auszubilden. Dabei besteht der Grundkörper des Stators bevorzugt aus einzelnen Blechlamellen an deren axialen Stirnseite die Isolierlamelle angeordnet ist. Die Isolierlamelle wird beispielweise als Spritzgussteil hergestellt, wobei die Aufnahmetaschen mit den darin angeformten Verpressrippen einstückig mit der Isolierlamelle ausgebildet wird. Bevorzugt ist der Statorgrundkörper mit der Isolierlamelle mit einem geschlossenen äußeren Umfangsring ausgebildet, in dessen Bereich die Aufnahmetaschen ausgebildet sind. Alternativ können die Aufnahmetaschen jedoch auch in Isoliermasken für Einzelzahnsegmente ausgebildet sein, die erst nachträglich zu einem ringförmigen Stator zusammengesetzt werden.
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Für den Wickelprozess ist es besonders günstig, wenn zumindest zwei oder mehr Statorzähne mit einem ununterbrochenen Wickeldraht durchgewickelt werden. Dabei wird der Verbindungsdraht zwischen zwei Einzelzahnspulen in Aufnahmetaschen der Isolierlamelle eingelegt, so dass die einzelnen Einzelzahnspulen an deren Verbindungsdrähte kontaktiert werden können, um eine beliebige Verschaltung der einzelnen Einzelzahnspulen zu realisieren. Dabei erstreckt sich die Breite der Aufnahmetaschen bevorzugt in Tangentialrichtung des Stators, so dass der Wickeldraht der Verbindungsdrähte besonders günstig radial nach außen durch die Aufnahmetasche hindurch gelegt werden kann.
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Der erfindungsgemäße Stator eignet sich besonders für die Ausbildung einer elektrischen Maschine, bei der radial innerhalb des Stators ein Rotor aufgenommen ist. Der Stator ist dabei in einem Motorgehäuse angeordnet, an dem auch die Lagerschilde für den Rotor ausgebildet sind. Über dem bewickelten Stator ist bevorzugt eine Elektronikeinheit angeordnet, die die Verschalteplatte und die damit verbundenen elektrischen Spulen ansteuert. Die elektrische Maschine ist bevorzugt als EC-Motor ausgebildet, wobei der Stator die elektronisch kommutierten Spulen aufweist, die den Rotor mit darin angeordneten Permanentmagneten antreiben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird auf den Eisenkern des Stators eine Kunststoffmaske aufgesetzt, um den Wickeldraht gegenüber dem Eisenkörper zu isolieren. In der Isoliermaske sind bereits die Aufnahmetaschen ausgebildet, an deren Innenseite die Verpressrippen angeformt sind. Nach dem Bewickeln der einzelnen Statorzähne wird der Wickeldraht in die Aufnahmetaschen eingelegt. Danach werden die Schneid-Klemm-Elemente in Axialrichtung in die Aufnahmetaschen eingepresst und bezüglich der Radialrichtung innerhalb der Aufnahmetaschen zwischen den Verpressrippen spielfrei verspannt. Die Schneid-Klemm-Elemente sind bevorzugt direkt an einer Verschalteplatte angeordnet, so dass beim axialen Aufsetzen der Verschalteplatte auf den Statorgrundkörper dabei die Schneid-Klemm-Elemente in die korrespondierenden Aufnahmetaschen der Isoliermaske eingepresst werden.
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In einer weiteren Ausführungvariante kann vor dem Aufsetzen der Verschalteplatte auf die Wickeldrähte der einzelnen Spulen plastisch verformbarer Klebstoff aufgetragen werden, der sich durch das Aufsetzen der Verschalteplatte entsprechend verformt und nach dessen Aushärten eine starre feste Verbindung zwischen der elektrischen Wicklung und der Verschalteplatte ausbildet. Das hat den Vorteil, dass beim Einwirken einer Kraft auf die Verschalteplatte - beispielsweise durch die Montage weiterer Bauteile - sich die Verschalteplatte nicht mehr gegenüber der elektrischen Wicklung verformen lässt. Dadurch wird auch die Krafteinleitung auf die in der Aufnahmetasche angeordneten Schneid-Klemm-Elemente verhindert. Die Aufnahmetaschen weisen bevorzugt in Umfangsrichtung eine größere Erstreckung auf als in Radialrichtung. Dabei wird der Wickeldraht von einer ersten Spule radial durch die Aufnahmetasche an die radiale Außenseite des Stators geführt und anschließend in eine in Umfangsrichtung benachbarte Freisparung radial wieder nach innen zum nächsten Statorzahn geführt. Dadurch sind zwei benachbarte Spulen mittels des Verbindungsabschnitts des Wickeldrahtes an der radialen Außenseite der Isolierlamelle auf direktem kürzesten Wege miteinander verbunden.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stators,
- 2a eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß befestigten Schneid-Klemm-Elements,
- 2b eine Draufsicht des Schneid-Klemm-Elements gemäß 2a, und
- 3 eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine.
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In 1 ist ein Stator 10 dargestellt, der einen in Umfangsrichtung 3 geschlossenen Rückschlussring 38 aufweist, an dem radiale Statorzähne 14 zur Aufnahme von mit Wickeldraht 22 gewickelten Einzelzahn-Spulen 17 angeformt sind. Bei dieser Ausführung weisen die Statorzähne 14 radial nach innen, so dass innerhalb der Statorzähne 14 ein nicht dargestellter Rotor gelagert werden kann, der als Innenläufer vom Stator 10 angetrieben wird. Der Stator 10 ist aus einzelnen Blechlamellen zusammengesetzt, die in Axialrichtung 2 übereinandergestapelt und zu einem gemeinsamen Lamellenpaket verbunden sind. Die Blechlamellen sind bevorzugt ausgestanzt, so dass die Statorzähne 14 einstückig mit dem Rückschlussring 38 ausgebildet sind. An einer ersten axialen Stirnseite des Lamellenpakets ist eine Isoliermaske 40 angeordnet, die bevorzugt die Stirnseite vollständig mit einem isolierenden Material überdeckt. Bevorzugt ist die Isoliermaske 40 als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet, das axial auf das Lamellenpaket aufgesetzt ist. Das Lamellenpaket bildet zusammen mit der Isoliermaske 40 den Statorgrundkörper 34. Die Isoliermaske 40 weist radial außen einen geschlossenen Umfang 41 auf, an dem Führungselemente angeformt sind, die Verbindungsabschnitte 30 des Wickeldrahts 22 zwischen den einzelnen Spulen 17 führen. Der Wickeldraht 22 wird in Radialrichtung 4 nach außen geführt wird, um an der radialen Außenseite der Führungselemente in Umfangsrichtung 3 geführt zu werden. Am radial äußeren Bereich der Isoliermaske 40 sind Aufnahmetaschen 46 ausgebildet, in die der Wickeldraht 22 eingelegt ist, um mit Schneid-Klemm-Elementen 70 verbunden zu werden. Die Aufnahmetaschen 46 weisen in Umfangsrichtung 3 eine größere Abmessung auf, als in Radialrichtung 4. Bevorzugt sind alle Aufnahmetaschen 46 auf dem gleichen Radius bezüglich der Statorachse angeordnet. Die Aufnahmetaschen 46 sind bevorzugt im Bereich von Statornuten zwischen den Statorzähnen 14 angeordnet. Dabei ist jedem Statorzahn 14 eine Aufnahmetasche 46 zugeordnet, wobei zusätzliche Aufnahmetasche für Wickeldrahtenden angeordnet sein können. Über der bewickelten Isoliermaske 40 ist eine Verschalteplatte 52 angeordnet, mittels der die Einzelzahnspulen 17 angesteuert werden. Dazu sind an der Isoliermaske 40 einstückig sich axial erstreckende Zentrierstifte 80 angeformt, die in korrespondierende Zentrieraufnahmen 81 in der Verschalteplatte 52 eingreifen. Die Zentrieraufnahmen 81 sind als axiale Löcher ausgebildet. Beim axialen Fügen der Verschalteplatte 52 werden dabei an der Verschalteplatte 52 angeordnete Schneid-Klemm-Elemente 70 exakt zu den Aufnahmetaschen 46 positioniert und in Einpress-Richtung 12 in diese eingepresst. Nach dem vollständigen axialen Einführen der Zentrierstifte 80 in die korrespondierenden Zentrieraufnahmen 81 wird ein axialer Endbereich der Zentrierstifte 80 plastisch umgeformt, um einen Formschluss bezüglich der Axialrichtung 2 zu bilden. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 sind an elektrischen Leiterelementen 54 angeordnet, die elektrisch isoliert an der Verschalteplatte 52 befestigt sind. Die Leiterelemente 54 sind hier als Stanz-Biege-Teile ausgebildet, an denen die Schneid-Klemm-Elemente 70 einstückig angeformt sind. Die Leiterelemente 54 weisen einen mäanderförmigen Bereich 57 auf, der sich in einer radialen Ebene quer zur Statorachse erstreckt. Bevorzugt sind die Schneid-Klemm-Elemente 70 derart axial umgebogen, dass alle Schneid-Klemm-Elemente 70 im radial äußeren Bereich sich in Axialrichtung 2 zu den Aufnahmetaschen 46 erstrecken. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 weisen eine größere Breite in Umfangsrichtung 2 auf, als in Radialrichtung 4. Mittig bezüglich der Umfangsrichtung 2 ist an den Schneid-Klemm-Elementen 70 eine Schneid-Gabel 72 ausgebildet, die beim axialen Einpressen über den Wickeldraht 22 innerhalb der Aufnahmetasche 46 geschoben wird und dadurch eine Schneid-Klemm-Verbindung ausbildet, die elektrisch leitfähig ist. Die Schneid-Klemm-Elemente 70 werden in die Aufnahmetaschen 46 derart eingepresst, dass sie sich selbst bezüglich des Wickeldrahts 22 zentrieren und beispielsweise mittels angeformter Rasthaken 74 an der Innenseite der Aufnahmetaschen 46 verklemmen. Damit sich das Schneid-Klemm-Element 70 auch bei äußerer Krafteinwirkung nicht in der Aufnahmetaschen 46 bewegen kann, sind an der Innenseite 47 der Aufnahmetasche 46 Pressrippen 25 angeformt, die das Schneid-Klemm-Elemente 70 in Radialrichtung 4 - d.h. entlang der Erstreckungsrichtung 26 des eingelegten Wickeldrahts 22 - in der Aufnahmetasche 46 verpressen.
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Die Leiterelemente 54 sind an ihren radial äußeren Enden benachbart zu den Schneid-Klemm-Elementen 70 mittels Materialumformung mit der Verschalteplatte 52 verbunden. Hierzu greifen Verprägestifte 64 der Verschalteplatte 54 durch ausgestanzte Löcher 65 in den Leiterelementen 54 hindurch, wobei die freien Enden 66 der Verprägestifte 64 zu Verprägeköpfen 67 umgeformt sind - insbesondere mittels Warmverprägen. Dadurch sind alle Leiterelemente 54 im radial äußeren Bereich fest und unbeweglich an der Anschlussplatte 54 fixiert. Der mäanderförmige Bereich 57 der Leiterelemente 54 weist mehrere Abwinkelungen 56 auf. An den den Schneid-Klemm-Elementen 70 gegenüberliegenden Enden 69 der Leiterelemente 54 sind Kontaktierungsmodule 60 angeordnet, die nicht unmittelbar mit der Verschalteplatte 52 verbunden sind. Das Kontaktierungsmodul 60 weist beispielsweise einen Steckerkragen 61 zur Aufnahme von einer oder mehreren Steckerfahnen einer korrespondierenden Elektronikeinheit 102 auf. Die Enden 69 der Leiterelemente 54 sind dabei beispielsweise mit dem KontaktModul 60 umspritzt oder in dieses eingeklemmt. Die Enden 69 bilden innerhalb der Steckerkragen freiliegende Kontaktstege 62, die elektrisch von den Steckerfahnen der Elektronikeinheit 102 kontaktiert werden.
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In 2a ist eine vergrößerte Aufnahmetasche 46 dargestellt, in die ein Schneid-Klemm-Element 70 in eine Presserichtung 12 eingepresst ist. In der Aufnahmetasche 46 ist eine Anlagefläche 23 ausgebildet, auf die der Wickeldraht 22 in die Aufnahmetasche 46 eingelegt ist. Dazu weist die Aufnahmetasche 46 einen Schlitz 86 als Durchbruch in Radialrichtung 4 auf, so dass der Wickeldraht 22 in Radialrichtung 4 vollständig durch die Aufnahmetasche 46 hindurchgeführt wird. Das Schneid-Klemm-Element 70 weist eine Schneidgabel 72 auf, an der U-förmig zwei Schneid-Schenkel 73 angeformt sind. Die Schneid-Schenkel 73 weisen an ihren Innenseiten zum Wickeldraht 22 hin Schneidkanten 75 auf, die sich durch den Lack hindurch in den Wickeldraht 22 einschneiden. Beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 wird dabei der Wickeldraht 22 in Axialrichtung 2 gegen die Anlagefläche 23 gepresst. Das Schneid-Klemm-Element 70 weist Seitenkanten 71 auf, an denen Rasthaken 74 angeformt sind. Bei dieser Ausführung sind an den gegenüberliegenden Seitenkanten 71 jeweils zwei Rasthaken 74 ausgebildet. Die Rasthaken 74 werden beim Einpressen in ein Übermaß 111 eingedrückt, das an der Innenseite der Aufnahmetasche 46 ausgebildet ist. Dadurch bilden die Rasthaken 74 einen Hinterschnitt bezüglich der Einpressrichtung 12, um eine Rückwärtsbewegung des Schneid-Klemm-Elements 70 entgegen der Einpressrichtung 12 zu verhindern. Damit das Schneid-Klemm-Element 70 bezüglich der Erstreckungsrichtung 26 des Wickeldrahts 22 in der Aufnahmetasche 46 kein Spiel aufweist, sind an den Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46 Pressrippen 25 ausgeformt. Die Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46 erstrecken sich in diesem Ausführungsbeispiel tangential zur Umfangsrichtung 3 und damit quer zur Erstreckungsrichtung 26 des Wickeldrahts 22. Die Pressrippen 25 erstrecken sich von einem unteren Boden 45 der Aufnahmetasche 46 nach oben entlang den beiden Schneid-Schenkeln 73. Bevorzugt ist die Erstreckung der Verpressrippen 25 über die gesamte Länge der Schneidschenkel 73 entgegen der Einpressrichtung 12. Dadurch enden die Verpressrippen 25 etwa am Bereich der U-förmigen Verbindung 77 der beiden Schneid-Schenkel 73. An der Innenfläche 47 der Aufnahmetasche 46 sind zwei Verpressrippen 25 beidseitig der Anlagefläche 23 des Wickeldrahts 22 angeordnet.
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Wie aus 2b ersichtlich ist, sind in Erstreckungsrichtung 26 gegenüberliegend nochmals zwei Verpressrippen 25 beidseitig der Anlagefläche 23 angeordnet. Das Heißt, dass sowohl an einer radial inneren Innenfläche 147, als auch an einer radial äußeren Innenfläche 148 der Aufnahmetasche 46 Verpressrippen angeformt sind. Dadurch sind auf jeder Seite des Wickeldrahts 22 jeweils zwei Verpressrippen 25 in Erstreckungsrichtung 26 gegenüberliegend angeordnet. Die Verpressrippen 25 sind aus Kunststoffmaterial ausgebildet, insbesondere sind sie mit der Isolierlamelle 40 beim Ausformen der Aufnahmetasche 46 mittels Spritzgießen angeformt. Der Querschnitt 27 der Verpressrippen 25 quer zur Einpressrichtung 12 des Schneid-Klemm-Elements 70 ist gewölbt ausgebildet. In 2b ist ersichtlich, dass der Querschnitt 27 der Verpressrippe 25 in einem mittleren Bereich größer ist als in den beiden Randbereichen 29 der Verpressrippen 25. Dadurch kann, dass Kunststoffmaterial der Verpressrippen 25 beim Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 leichter verdrängt werden, wodurch das Schneid-Klemm-Element 70 bezüglich der Erstreckungsrichtung 26 fest zwischen den gegenüberliegenden Verpressrippen 25 eingepresst ist. Dadurch wird eine Relativbewegung des Schneid-Klemm-Elements 70 gegenüber den Innenflächen 47 der Aufnahmetasche 46 in Erstreckungsrichtung 26 unterbunden. Zum leichteren Einführen des Schneid-Klemm-Elements 70 in die Aufnahmetasche 46 ist an deren offenen Rand 48 eine Einführphase 88 ausgebildet, die das Schneid-Klemm-Element 70 sowohl bezüglich der Erstreckungsrichtung 26 als auch quer zur Erstreckungsrichtung 26 zentriert. Zum Einpressen des Schneid-Klemm-Elements 70 in die Aufnahmetasche 46 sind zwei gegenüberliegende Anpress-Schultern 76 ausgebildet, an denen ein Hilfswerkzeug anliegt, um das Schneid-Klemm-Element 70 in Einpress-Richtung 12 in die Aufnahmetasche 46 einzupressen. Zwischen den beiden Anpress-Schultern 76 ist ein Verbindungssteg 78 ausgebildet, der das Schneid-Klemm-Element 70 mit dem elektrischen Leiterelement 54 der Verschalteplatte 52 verbindet. Des Weiteren ist aus der 2a ersichtlich, dass an den freien Enden der Schneid-Schenkel 73 an deren äußeren Seitenkanten 71 jeweils eine Verkeilgeometrie 113 angeformt ist, die an gegenüberliegenden Schrägen 114 der Aufnahmetasche 46 anliegen. Dadurch werden die freien Schneid-Schenkel 73 bei deren Einpressen in die Aufnahmetasche 46 beidseitig stärker gegen den Wickeldraht 22 gepresst, wodurch gleichzeitig auch das Schneid-Klemm-Element 70 stärker an den Schrägen 114 der Aufnahmetasche 46 in dieser verpresst wird. Abweichend von einem gewölbten Querschnitt 27 der Verpressrippen 25 kann der Querschnitt 27 auch mehreckig ausgebildet sein, wie dies in 2a angedeutet ist. Dabei weist der mittlere Bereich 28 ebenfalls eine größere Abmessung in Erstreckungsrichtung 26 auf, als die beiden Randbereiche 29 des Querschnitts 27. Bevorzugt entspricht die Erstreckungsrichtung 26 des Wickeldrahts 22 der Radialrichtung 4, so dass die Abmessung des Schneid-Klemm-Elements 70 in Radialrichtung 4 deutlich dünner ist als in Umfangsrichtung 3 des Stators 10.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßer Stator 10 in eine elektrische Maschine 9 verbaut ist. Der Stator 10 ist dabei in ein Motorgehäuse 104 eingesetzt, wobei der Rückschlussring 38 an der Innenseite des Motorgehäuses 104 anliegt. Auf dem Stator 10 mit den Statorzähnen 14 sind als elektrische Wicklung 20 Einzelzahnspulen 17 angeordnet, deren Verbindungsdrähte 30 durch die Aufnahmetaschen 46 der Isolierlamelle 40 geführt sind. In die dargestellte Aufnahmetasche 46 ist ein Schneid-Klemm-Element 70 eingepresst und mittels der Verpressrippen 25 bezüglich der Radialrichtung 4 in der Aufnahmetasche 46 verspannt. Das Schneid-Klemm-Element 70 ist über den Verbindungssteg 78 mit einer Verschalteplatte 52 verbunden, die hier als elektronische Leiterplatte 51 ausgebildet ist. Dabei kann der Verbindungssteg 78 beispielsweise mittels eines Einpresskontakts 79 direkt mit der Leiterplatte 51 elektrisch kontaktiert sein. Auf der Leiterplatte 51 sind dann die elektrischen Leiterelemente 54 als Leiterbahnen ausgebildet. Die Leiterplatte 51 ist mit einem Anschlussstecker 42 verbunden, mittels dem die elektrische Maschine 9 bestromt wird. Die als Leiterplatine 51 ausgebildete Verschalteplatte 52 ist in einem Elektronikgehäuse 106 des Elektromotors 9 angeordnet, das mit einem Gehäusedeckel 105 verschlossen ist. Im Innenraum des Stators 10 ist ein Rotor 18 angeordnet, der hier Permanentmagnete 19 aufweist. Der Rotor 18 ist über eine Rotorwelle 21 im Motorgehäuse 104 gelagert, wozu dieses insbesondere Lagerschilde 107 aufweist. An einem Ende der Rotorwelle 21, die aus dem Motorgehäuse 107 hinausragt, ist hier ein Abtriebselement 109 angeordnet. Axial gegenüberliegend ist an der Rotorwelle 21 ein Sensormagnet 110 angeordnet, der mit einer entsprechenden Sensorvorrichtung auf der Leiterplatte 51 zusammenwirkt.
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In einer weiteren Ausführung kann axial zwischen der elektrischen Wicklung 20 und der Verschalteplatte 52 - insbesondere auf jeder Einzelzahn-Spule 17 - aushärtbarer Klebstoff angeordnet sein, der die Verschalteplatte 52 starr und unbeweglich mit der elektrischen Wicklung 20 verbindet. Dadurch wird verhindert, dass sich die Verschalteplatte bei der elektrischen Kontaktierung elektrischen Leiterelemente 54 durchbiegt. Des Weiteren können die Leiterelemente 54 elastisch verformbar in axial beabstandeten Ebenen der Verschalteplatte 52 angeordnet sind, und bezüglich deren radialen Ebenen miteinander überlappen, wobei insbesondere an der Verschalteplatte 52 Isolations-Trennwände 50 zwischen den Leiterelementen 54 angeformt sind, wo sich Leiterelemente 54 in der gleichen radialen Ebene sehr nahekommen. Die meanderförmige Ausbildung der Leiterelemente 54 bewirkt eine Querkraftentkopplung zu den Kontaktierungsmodulen 60. Dadurch werden die SKV-Verbindungen in den Aufnahmetaschen 46 vor einer störenden Krafteinwirkung geschützt.
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Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung, die Anordnung und Anzahl der Verpressrippen 25, sowie die Ausbildung und Ausrichtung der Aufnahmetaschen 46 variiert werden. Ebenso kann die konkrete Lage und Ausbildung der Schneid-Klemm-Elemente 70 mit deren Schneid-Schenkel 73 den Anforderungen der elektrischen Maschine 9 und den Fertigungsmöglichkeiten angepasst werden. Mittels der Leiterelemente 54 können in der Verschalteplatte 52, beziehungsweise der Leiterplatine 51, unterschiedliche Verschaltungen realisiert werden, beispielsweise eine Dreiecks- oder eine Sternschaltung der einzelnen Phasen der elektrischen Wicklung 20. Die Verschalteplatte 52 kann auch als Anschlussplatte ausgebildet sein, die nicht mehrere Spulen miteinander verbindet, sondern direkt die SKV-Verbindung der Aufnahmetaschen 46 mit der Elektronikeinheit 102 verbindet. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Drehantrieb von Komponenten oder die Verstellung von Teilen im Kraftfahrzeug, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012224153 A1 [0002]
- DE 102008054529 A1 [0003]
