DE102019116257A1 - Anschlusselement für eine Wicklung eines Stators an einer Leiterplatte mit wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakten - Google Patents

Anschlusselement für eine Wicklung eines Stators an einer Leiterplatte mit wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakten Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement (1) für einen elektrischen Anschluss einer Wicklung eines Stators an eine Leiterplatte (3) aufweisend wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte (4), in die jeweils ein Wicklungsdrahtende (5) einer Statorwicklung aufnehmbar ist, wobei das Anschlusselement (4) einen einzigen Pressfit-Kontakt (2) zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte (2) aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anschlusselement für einen elektrischen Anschluss einer Wicklung eines Stators an eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und einen Elektromotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.
  • Elektromotoren umfassen einen Rotor, der mit einer Motorwelle verbunden ist und in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist mit Permanentmagneten versehen. In dem Rotor oder um den Rotor herum ist ein Stator angeordnet, der auf einem Eisenkern eine Anzahl von Wicklungen trägt. Bei geeigneter Ansteuerung erzeugen die Wicklungen ein Magnetfeld, das den Rotor zur Rotation antreibt. Die Wicklungen werden üblicherweise dreiphasig gewickelt und werden dementsprechend mit drei elektrischen Anschlüssen versehen, über die die Wicklungen mit einer Steuereinheit (ECU) verbunden werden können. Dazu werden die Wicklungen herkömmlicherweise mit einer Leiterplatte kontaktiert, auf der die Steuereinheit angeordnet ist. Die Kontaktierung erfolgt mittel Schweiß- und Lötverbindungen oder mittels Schneidklemm (IDC)-Kontakte.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Anschlusselement für einen elektrischen Anschluss einer Wicklung eines Stators an eine Leiterplatte anzugeben, das eine möglichst einfache und langlebige Kontaktierung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Elektromotor mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
  • Demnach ist ein Anschlusselement für einen elektrischen Anschluss einer Wicklung eines Stators an eine Leiterplatte aufweisend wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte, in die jeweils ein Wicklungsdrahtende einer Wicklung aufnehmbar ist, vorgesehen, wobei das Anschlusselement einen einzigen Pressfit-Kontakt zur elektrischen Verbindung zur Leiterplatte aufweist. Das Anschlusselement ist besonders kompakt und benötigt nur eine einzige elektrische Verbindung zur Leiterplatte. Die Schneidklemmen ermöglichen eine langlebige Kontaktierung der Wicklungsdrähte. Anstelle des Pressfit-Kontakts kann auch eine Lötverbindung vorgesehen sein.
  • Vorzugsweise weist das Anschlusselement einen Grundkörper auf, der mit seiner Unterseite im montierten Zustand in Anlage mit der Leiterplatte liegt, wobei die wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte jeweils einen Klemmschlitz aufweisen, der senkrecht zur Unterseite des Grundkörpers orientiert ist. Die Wicklungsdrahtenden sind so besonders einfach in die Schlitze einbringbar. Die Schlitze sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet.
  • Die Klemmschlitze sind bevorzugt mittels beabstandeter Schenkel gebildet, die sich von dem Grundköper aus erstrecken, wobei wenigstens zwei Schenkel federnd ausgebildet sind.
  • In einer Ausführungsform werden zwei Klemmschlitze mittels drei Schenkel gebildet, wobei ein mittlerer Schenkel Teil beider Schneidklemm-Kontakte ist. Dieser mittlere Schenkel ist bevorzugt starr ausgebildet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jeder Schneidklemm-Kontakt zwei Schenkel aufweist und dass alle Schenkel voneinander beabstandet sind.
  • Vorzugsweise sind lediglich zwei Schneidklemm-Kontakte pro Anschlusselement vorgesehen.
  • Weiterhin ist ein Elektromotor mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist und mit einem Stator, der einen Statorkern und auf dem Statorkern gewickelte Spulen aufweist, wobei die Wicklungen aus einem Wicklungsdraht mit Wicklungsdrahtenden gebildet sind, und wobei die Wicklungsdrahtenden elektrisch mit einer Leiterplatte stirnseitig mittels Anschlusselementen kontaktiert sind, vorgesehen. Die Anschlusselemente weisen jeweils wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte auf, in die jeweils ein einzelnes Wicklungsdrahtende einer Statorwicklung aufgenommen ist. Jedes Anschlusselement hat eine einzige elektrische Verbindung zur Leiterplatte. Das Anschlusselement fasst die Wicklungsdrahtenden in einer elektrischen Verbindung zur Leiterplatte zusammen, dadurch kann Platz gespart werden und die Anzahl der elektrischen Verbindungen können reduziert werden.
  • Die elektrische Verbindung ist vorzugsweise eine Lötverbindung oder ein einziger Pressfit-Kontakt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Anschlusselement einen Grundkörper auf, der mit seiner Unterseite im montierten Zustand in Anlage mit der Leiterplatte liegt, und dass die wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte jeweils einen Klemmschlitz aufweisen, der senkrecht zur Unterseite des Grundkörpers orientiert ist. Die Wicklungsdrahtenden sind so besonders einfach in die Schlitze einbringbar. Die Schlitze sind vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet.
  • Die Klemmschlitze sind bevorzugt mittels beabstandeter Schenkel gebildet, die sich von dem Grundköper aus erstrecken, wobei wenigstens zwei Schenkel federnd ausgebildet sind.
  • In einer Ausführungsform werden zwei Klemmschlitze mittels drei Schenkel gebildet, wobei ein mittlerer Schenkel Teil beider Schneidklemm-Kontakte ist. Dieser mittlere Schenkel ist bevorzugt starr ausgebildet. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass jeder Schneidklemm-Kontakt zwei Schenkel aufweist und dass alle Schenkel voneinander beabstandet sind.
  • Es ist vorteilhaft, wenn in den wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakten eines Anschlusselements aufgenommenen Wicklungsenden einer Motorphase zugeordnet sind. Da keine Isolierung zwischen den Kontakten erfolgen muss, kann der Drahtdurchmesser der Wicklungsdrähte vergrößert werden, wodurch die Strombelastbarkeit pro Motorphase erhöht wird. Vorzugsweise sind lediglich zwei Schneidklemm-Kontakte pro Anschlusselement vorgesehen.
  • Zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Es zeigen:
    • 1: einen Längsschnitt durch ein Anschlusselement mit zwei Schneidklemm-Kontakten, sowie
    • 2: einen Längsschnitt durch ein weiteres Anschlusselement mit zwei Schneidklemm- Kontakten.
  • Die in 1 und 2 dargestellten Anschlusselemente 1 haben gemeinsam, dass sie einen einzigen Pressfit-Kontakt 2 zur elektrischen Kontaktierung mit einer Leiterplatte 3 und zwei Schneidklemm-Kontakte 4 zur jeweiligen Aufnahme eines Endabschnitts 5 eines Wicklungsdrahtes 6 eines Stators eines Elektromotors aufweisen.
  • Die Schneidklemm-Kontakte (IDC) 4 weisen Klemmschlitze 7 auf. Durch einen scharfen Kontakt in den Klemmschlitzen 7 wird die Isolierung der Wicklungsdrahtenden 5 durchtrennt und eine elektrische Kontaktierung der Drahtseele des Wicklungsdrahtes 6 erreicht.
  • Da nur ein Pressfit-Kontakt 2 vorgesehen ist, ergibt sich eine deutlich kompaktere Bauweise gegenüber der Verwendung von zwei separaten Anschlusselementen mit jeweils einem Pressfit-Kontakt. Jeder Klemmschlitz 7 nimmt nur ein Wicklungsdrahtende 5 auf. Dies hat den Vorteil, dass vor dem Einpressen des Wicklungsdrahtendes 5 eine definierte Spaltgeometrie vorliegt. Zudem ergibt sich daraus eine bessere Kontaktsicherheit, die auch nach Alterung und Schwingbelastung des Anschlusselements 1 bestehen bleibt.
  • Die beiden in einem Anschlusselement 1 kontaktierten Endabschnitte 5 sind einer Phase des Elektromotors zugeordnet. Da keine Isolierung zwischen den Kontakten erfolgen muss, kann der Drahtdurchmesser der Wicklungsdrähte vergrößert werden, wodurch die Strombelastbarkeit pro Motorphase erhöht wird.
  • Wie in 1 dargestellt ist, weist das Anschlusselement 1 bevorzugt einen flachen Grundkörper 8 mit zwei gegenüberliegenden Stirnseiten 9,10 auf. Eine erste Stirnseite 10 liegt im an der Leiterplatte 3 befestigten Zustand auf dieser großflächig auf. Auf dieser ersten Stirnseite 10 ist der Pressfit-Kontakt 2 ausgebildet. Auf der zweiten Stirnseite 9 sind die beiden Schneidklemm-Kontakte 4 angeordnet, die jeweils durch zwei sich von dem Grundkörper 10 weg erstreckende Schenkel 11,12 gebildet sind. Jeweils zwischen zwei Schenkeln 11,12 ist ein Klemmschlitz 7 angeordnet. Die Schenkel 11,12 sind alle voneinander beabstandet angeordnet. Der Klemmschlitz 7 ist etwa senkrecht zur Oberfläche der Leiterplatte 3 und zur ersten Stirnseite 10 des Grundkörpers 8 angeordnet. Jeweils ein Draht 6 wird in einen Schneidklemm-Kontakt 4 bzw. Klemmschlitz 7 eingeführt. Die Einführrichtung ist schematisch durch die Pfeile 13 dargestellt. Die Schenkel 11,12 sind bevorzugt elastisch ausgebildet, um eine dauerhafte und stabile Verpressung des Wicklungsdrahtes 6 in dem Klemmschlitz 7 zu ermöglichen. Der Klemmschlitz 7 weist im Inneren auf der Oberfläche der Schenkel einen scharfen Kontaktbereich auf, der beim Einpressen des Wicklungsdrahtes 6 und beim Vorbeiführen des Wicklungsdrahtes 6 den Wicklungsdraht 6 abisoliert. Die Klemmschlitze 7 weisen eine Einführ- und Einpressschräge 14 auf.
  • In der 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Im Gegensatz zur Ausführungsform der 1 sind nur drei beabstandete Schenkel 11,12,13 auf der zweiten Stirnseite 9 des Grundkörpers 8 angeordnet. Die beiden Schneidklemm-Kontakte 4 teilen sich den mittleren Schenkel 13. Dieser mittlere Schenkel 13, der zwischen den beiden äußeren Schenkeln 11,12 liegt und somit zwei Klemmschlitze 7 ausbildet, ist starr ausgelegt. Um eine dauerhafte Verpressung der Wicklungsdrahtenden in die Klemmschlitze 7 zu ermöglichen, sind die beiden äußeren Schenkel 11,12 federnd ausgebildet. Die Klemmschlitze 7 weisen ebenfalls Einführ- und Einpressschrägen 14 auf.
  • In einer weiteren Ausführungsform, je nach Anwendungsfall, kann auch vorgesehen sein, dass das Anschlusselement mehr als zwei Schneidklemm-Kontakte aufweist.
  • Das Anschlusselement kann ganz allgemein keinen Pressfit-Kontakt aufweisen, sondern direkt auf die Leiterplatte gelötet sein.
  • Der Wicklungsdraht ist bevorzugt aus Kupferlackdraht gebildet.

Claims (12)

  1. Anschlusselement (1) für einen elektrischen Anschluss einer Wicklung eines Stators an eine Leiterplatte (3) aufweisend wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte (4), in die jeweils ein Wicklungsdrahtende (5) einer Statorwicklung aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (4) einen einzigen Pressfit-Kontakt (2) zur elektrischen Verbindung mit der Leiterplatte (2) aufweist.
  2. Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (1) einen Grundkörper (8) aufweist, der mit seiner Unterseite im montierten Zustand in Anlage mit der Leiterplatte (3) liegt, und dass die wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte (4) jeweils einen Klemmschlitz (7) aufweisen, der senkrecht zur Unterseite des Grundkörpers (8) orientiert ist.
  3. Anschlusselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschlitze (7) mittels beabstandeter Schenkel (11,12,13) gebildet sind, die sich von dem Grundköper (8) aus erstrecken, wobei wenigstens zwei Schenkel (11,12) federnd ausgebildet sind.
  4. Anschlusselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Klemmschlitze (7) mittels drei Schenkel (11,12,13) gebildet sind, wobei ein mittlerer Schenkel (13) Teil beider Schneidklemm-Kontakte (4) ist.
  5. Anschlusselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Schenkel (13) starr ist.
  6. Elektromotor mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar gelagert ist und einem Stator, der einen Statorkern und auf dem Statorkern gewickelte Spulen aufweist, wobei die Wicklungen aus einem Wicklungsdraht mit Wicklungsdrahtenden (5) gebildet sind, und wobei die Wicklungsdrahtenden (5) elektrisch mit einer Leiterplatte (3) stirnseitig mittels Anschlusselementen (1) kontaktiert sind, wobei die Anschlusselemente (1) jeweils wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte (4) aufweisen, in die jeweils ein Wicklungsdrahtende (5) einer Statorwicklung aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Anschlusselement (1) eine einzige elektrische Verbindung zur Leiterplatte (3) aufweist.
  7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung eine Lötverbindung oder ein einziger Pressfit-Kontakt (2) ist.
  8. Elektromotor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (1) einen Grundkörper (8) aufweist, der mit seiner Unterseite im montierten Zustand in Anlage mit der Leiterplatte (3) liegt, und dass die wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakte (4) jeweils einen Klemmschlitz (7) aufweisen, der senkrecht zur Unterseite des Grundkörpers (8) orientiert ist.
  9. Elektromotor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschlitze (7) mittels beabstandeter Schenkel (11,12,13) gebildet sind, die sich von dem Grundköper (8) aus erstrecken, wobei wenigstens zwei Schenkel (11,12) federnd ausgebildet sind.
  10. Elektromotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Klemmschlitze (7) mittels drei Schenkel (11,12,13) gebildet sind, wobei ein mittlerer Schenkel (13) Teil beider Schneidklemm-Kontakte (4) ist.
  11. Elektromotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Schenkel (13) starr ist.
  12. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in den wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakten (4) eines Anschlusselements (1) aufgenommenen Wicklungsenden (5) einer Motorphase zugeordnet sind.
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