WO2016110423A1 - Verschaltungsplatte für einen stator einer elektrischen maschine und verfahren zum herstellen einer solchen - Google Patents

Verschaltungsplatte für einen stator einer elektrischen maschine und verfahren zum herstellen einer solchen Download PDF

Info

Publication number
WO2016110423A1
WO2016110423A1 PCT/EP2015/081262 EP2015081262W WO2016110423A1 WO 2016110423 A1 WO2016110423 A1 WO 2016110423A1 EP 2015081262 W EP2015081262 W EP 2015081262W WO 2016110423 A1 WO2016110423 A1 WO 2016110423A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stator
wire
conductor
connecting wires
elements
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/081262
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marko Anesi
Tamas Csoti
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2016110423A1 publication Critical patent/WO2016110423A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/0056—Manufacturing winding connections
    • H02K15/0062—Manufacturing the terminal arrangement per se; Connecting the terminals to an external circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/521—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only
    • H02K3/522—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to stators only for generally annular cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2203/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the windings
    • H02K2203/09—Machines characterised by wiring elements other than wires, e.g. bus rings, for connecting the winding terminations

Definitions

  • the invention relates to the circuit board for a stator of an electric machine, and to an electric machine and to a method for producing such a stator according to the preamble of the independent claims.
  • a stator of an electric machine in which axially on a laminated plate package, an insulating plate and a Verschaltungsin are arranged.
  • the stator is wound for example by means of needle winding, wherein the individual partial coils are connected to each other by means of connecting wires on the outer periphery of the Verschaltungside.
  • the phase terminals for the coils are led out of the stator for example by means of a flexible cable and connected to a spatially separated control unit of the electric motor.
  • the object of the invention is now to provide a favorable contacting of the stator coils with a directly axially arranged over the stator electronics unit with a customer specified electronic interface.
  • the device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims has the advantage that, due to the design of the conductor elements with a flattened fastening section, it is reliable can be contacted with the round connecting wire.
  • Electrodes are defined to be applied to the outer abutment surface of this loop. This ensures a reproducible flow of current through the electrodes to the loop and also a more flat attachment of the loop to the
  • Wire cross-section on the connector plug in the flattened wire cross-section merges with the flat outer surfaces of the attachment portion.
  • the attachment section for the connection wire is approximately at right angles to one
  • the middle sections of the conductor elements extend annularly in a plane along the closed ring of the interconnection plate and are supported axially on this ring.
  • the terminal plugs are then angled axially and are guided in axial guide channels of the axially extending holding elements, wherein the ends of which form the wire pins for the connection plug.
  • connection plugs are guided in a common holding element, so that only three axial extensions are formed as holding elements in the case of six connection plugs.
  • the two adjacently arranged connection plug are electrically insulated from each other by the plastic guides of the holding elements.
  • all partial coil pairs are thus controlled as six separate phases
  • Plastic ring six separate conductor elements with a total of six connection plugs are arranged.
  • the holding elements can be wrapped advantageously by means of a separate custom cover plate, which then the plug socket for the
  • connection to the control unit with the connection plugs forms.
  • the middle parts of the conductor elements are radially offset on axially different planes, so that here is a touch of the conductor elements
  • Conductor elements whose radially outwardly angled mounting portions can cross the middle portions of the outer middle portions without contacting them.
  • the insulating lamella integrally molded on the insulating lamella
  • a 12-tooth stator six stator teeth are wound on the radially first stator half with a first winding wire, and thereafter the remaining six stator teeth are wound with a second separate winding wire.
  • the wire beginning and the wire end of a single winding strand in the insulating lamellae are arranged side by side in parallel - in particular clamped into corresponding labyrinth-shaped recordings of the insulating lamella in order to fix them reliably - so that these two adjacent wires can be electrically contacted together by the fastening sections of the conductor elements. in the same way as the individual short connecting wires of the wound through coil pairs.
  • the loop with the flattened wire cross-section is thus placed around one or two parallel connecting wires and radially compressed by means of the hot-stacking electrodes.
  • the electric machine according to the invention has a stator body, which is stacked from individual laminations, which together result in a disk set.
  • stator teeth with the outer yoke ring of the stator each form a one-piece closed in the circumferential direction stator blade.
  • On two immediately adjacent stator teeth is connected to a connecting wire
  • Part coil pair wound which is connected in each case via its own conductor element to the control unit.
  • the current flows through the connection plug to Wire pin over the middle section and the attachment section to the
  • the interconnection plate is axially applied with their spacers directly to the end face of the stator body, and the conductor elements are then electrically connected to the connecting wires of the sub-coil pairs.
  • the flat outer surfaces of the loop are applied transversely to the connecting wires and bent to an at least approximately closed loop and contacted electrically.
  • the two electrodes are each applied to the flat radial outer surfaces of the loop and pressed radially into the radial opening of the guide elements.
  • the two electrodes are each applied to the flat radial outer surfaces of the loop and pressed radially into the radial opening of the guide elements.
  • the stator can be axially mounted in a motor housing, for example, pressed or glued. Thereafter, a bearing plate can be axially added to the wiring board, the bearing plate has at the points of the holding elements corresponding openings to the plug socket with the
  • connection plugs To record connection plugs. These breakthroughs in the bearing cap then form the electrical feedthroughs from the engine control unit to the electrical winding of the stator.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a wound stator with insulating lamella 4 is a corresponding plan view of FIG .. 3
  • FIG. 3 an embodiment of FIG. 3 with attached
  • FIG. 7 shows the embodiment according to FIG. 5 with a customer cover plate
  • FIG. 8 shows an inventive conductor element without a circuit board
  • Fig. 9 shows schematically the hot stacking connection method.
  • a cut-open stator 10 is shown schematically, on the
  • Statorzähnen 14 the winding diagram of the electrical winding 16 according to the invention is shown.
  • the stator 10 has, for example twelve stator teeth 14, wherein each stator tooth 14 is always wound exactly one partial coil 18.
  • two directly adjacent partial coils 18 are connected by means of a short connecting wire 31 to an adjacent partial coil pair 17, each of which forms a separate phase 26 VI, U1, W1, V2, U2, W2 in this embodiment.
  • the three phases 26 VI, Ul, Wl form a separate winding strand 24, which is wound from a separate winding wire 22.
  • the three phases 26 V2, U2 and W2 form a second winding strand 25, which is wound from a separate winding wire 22 and electrically insulated from the first winding strand 24, as shown by the dash-dot line between the sixth and seventh stator tooth 14.
  • a first wire beginning 28 on the second stator tooth 14 is started and a connecting wire 30 is led to the fifth stator tooth 14.
  • the sixth stator tooth 14 is wound, so that the sub coil pair 17 is connected by means of the short connection wire 31.
  • the winding wire 22 is guided by means of the connecting wire 30 to the third stator tooth 14, there to form a connected by means of the connecting wire 31 partial coil pair 17 with the fourth stator tooth 14.
  • the winding wire 22 is guided as a connecting wire 30 to the first stator tooth 14, where the wire end 29 of the first winding strand 24 immediately adjacent to
  • Wire start 28 is ordered.
  • the second winding strand 25 is connected to a separate winding wire 22 corresponding to the winding of the first
  • the wire beginning 28 and the wire end 29 of the two winding strands 24, 25 are each electrically connected to each other.
  • six phases 26 can be controlled separately from each other.
  • FIG. 3 shows a three-dimensional view of a stator 14, which is wound in accordance with the winding diagram of FIG.
  • the stator 14 has a stator 34, which is composed of individual laminations 36, for example.
  • the stator body 34 in this case comprises an annular closed yoke yoke 38, on which the stator teeth 14 are formed radially inwardly. Inside, the stator points
  • stator teeth 14 extend in the radial direction 4 inwards and in the axial direction 3 along the rotor axis.
  • the stator teeth 14 are formed entangled in the circumferential direction 2 to reduce the cogging torque of the electric motor 12.
  • the laminations 36 in the circumferential direction 2 accordingly
  • insulating lamellae 40 are placed on both axial end faces in order to electrically insulate the winding wire 22 from the stator body 34.
  • At least one of the two insulating lamellae 40 has an annularly closed circumference 41, from which 4 insulator teeth 42 extend in the radial direction and cover the end faces 39 of the stator teeth 14.
  • At the annular periphery 41 of the insulating lamella 40 are
  • Guiding elements 44 are formed, in which the connecting wires 30, 31 are guided between the sub-coils 18.
  • 41 grooves 45 are formed in the circumferential direction 2, for example, on the outer circumference, so that the connecting wires 30, 31 in axially offset planes are arranged to prevent crossover of the connecting wires 30, 31.
  • the short connecting wires 31 between the sub-coil pairs 17 are arranged in the uppermost axial plane 32, wherein in particular all six connecting wires 31 for contacting the phase connections all run in the same axial plane 32.
  • two axial extensions 46 are always formed on the insulating lamella 40 between two partial coils 18 of a partial coil pair 17, which are provided by an intermediate radial opening 47
  • Part coil pairs 17 freely accessible from all sides and are not in particular in the region of the radial opening 47 on the insulating lamella 40 at.
  • Wire starts 28 and wire ends 29 are fixed in this embodiment in a labyrinth arrangement 50, which are each arranged in the circumferential direction 2 immediately adjacent to the two axial extensions 46, which are spaced by the radial opening 47.
  • a labyrinth arrangement 50 which are each arranged in the circumferential direction 2 immediately adjacent to the two axial extensions 46, which are spaced by the radial opening 47.
  • Winding strand 24 is arranged in a second labyrinth arrangement 50 in the circumferential direction opposite to the radial opening 47.
  • Connecting wires 31 are arranged at the same radius.
  • the free ends of the wire beginning 28 and the wire end 29 terminate directly after the corresponding labyrinth arrangements 50, so that they do not protrude radially beyond the connecting wires 30, 31.
  • the connecting wires 30, 31 all extend in the circumferential direction 2 along the guide elements 44 and lie radially outside of the wound on the stator teeth 14 sub-coils 18.
  • the two motor halves 11, 13 are also schematically separated by the dash-dotted line, the left half of the engine 11th is electrically isolated from the right motor half 13.
  • the electrical winding 16 is manufactured, for example, by means of needle windings, wherein the connecting wires 30, 31 are guided radially outwards between the sub-coils 18 by means of a winding head and into the guide elements 44 can be stored.
  • all the connecting wires 30, 31 are arranged axially on one side of the stator body 34.
  • Part coil pairs 17 each connect to each other, are guided on the axially opposite arranged Isolierlamelle 40.
  • connection plug 54 can be added to the custom connector connector 56 of a controller.
  • connection plugs 54 are arranged, which are each electrically connected to a phase 26 of the electrical winding 16.
  • each phase 26 is formed by exactly one partial coil pair 17, so that the six connection plugs 54 are contacted with exactly six connecting wires 31 of adjacent partial coil pairs 17.
  • the interconnection plate 52 has exactly six conductor elements 58 which, at an axial bend 100, terminate the connection
  • Plug 54 and at the other end 67 has a mounting portion 60 which is connected to the connecting wires 31 - for example, welded - is.
  • the circuit board 52 has a plastic body 62, which is formed as a closed ring 61, through which the rotor can be inserted into the stator 10.
  • integrally holding elements 63 are integrally formed, which in
  • Axial direction 3 from the stator 34 extend away.
  • the guide elements 58 extend in the circumferential direction 2 along the plastic body 62, wherein the angled connection plug 54 are guided within guide channels 99 of the holding elements 63 in the axial direction 3.
  • the conductor elements 58 have a fastening portion 60 projecting radially on a bending region 70, the free end of which is designed as a loop 64 which surrounds the connecting wires 31.
  • the loop 64 is formed from a sheet material whose cross-section is approximately rectangular.
  • Fixing portion 60 can be bent around the connecting wire 31 during its mounting. After placing the open loop 64 around the
  • Electrodes 71 are applied, which are compressed in the radial direction 4, while they are energized to weld the loop 64 with the connecting wire 31.
  • the insulating varnish of the connecting wire 31 is melted, so that there is a metallic bond between the attachment portion 60 and the connecting wire 31.
  • the loop 64 is in the region of the radial
  • Fixing portion 60 can be pressed, whereby the loop 64 is closed.
  • the loop 64 encloses only a single connecting wire 31 or at the same time two parallel connecting wires 31, which are formed from the wire beginning 28 and the wire end 29 of a single winding strand 24, 25.
  • the connection plug 54 are here designed as wire pins 55, with their free axial end 68 in a
  • connection plug 56 of the customer - for example by means of an insulation displacement connection - can be inserted.
  • connection plug 54 Trained as a wire pin 55 connection plug 54 is supported axially with the bend 100 on the plastic ring 62 as an axial stop 72 from.
  • a first guide surface 74 and a second guide surface 75 are formed on the holding element 63, which the
  • Support connection plug 54 in both opposite circumferential directions 2. This prevents the terminal connector 54 from inserting the
  • the first guide surface 74 and the second guide surface 75 are integrally formed here in the guide channels 99 of the holding elements 63.
  • the conductor elements 58 are arranged at least partially radially next to each other, whereby it is necessary that the
  • Fixing portions 60 of the inner conductor elements 58 radially cross the outer conductor elements 58 to be contacted with the connecting wires 31. Therefore, the radially inner conductor elements 58 on an axially higher track 76 of the Plastic body 62 arranged, and the radially outer conductor elements 58 on an axially lower path 77.
  • the radially inner conductor elements 58 on an axially higher track 76 of the Plastic body 62 arranged, and the radially outer conductor elements 58 on an axially lower path 77.
  • the radially inner conductor elements 58 on an axially higher track 76 of the Plastic body 62 arranged, and the radially outer conductor elements 58 on an axially lower path 77.
  • connection plugs 54 are always arranged in a common holding element 63, wherein the holding elements 63 each have two separate axial guide channels 99 for the wire pins 55.
  • the wire pins 55 are arranged in the circumferential direction 2 separated from each other electrically.
  • the guide channels 99 respectively form the first and second guide surfaces 74, 75 for the respective adjoining connection plug 54.
  • the two guide channels 99 are interconnected by a circumferential wall 97, and thus together form the one-piece holding elements 63 for accommodating two wires each. Pins 55.
  • In the region of the holding elements 63 are - this axially opposite - spacer 84 formed, which supported the interconnection plate 52 axially relative to the stator 34.
  • Figures 5 and 6 has exactly one retaining element 63rd
  • Control unit contacted with the connection plugs with the connection plugs 54.
  • the holding elements 63 engage in the openings of the bearing cap and thus form a plastic insulation of the wire pins 55 relative to the bearing cap.
  • Axially opposite to the holding elements 63 axial spacers 84 are formed, which engage in passage openings 108 in the insulating lamella 40.
  • Spacers 84 are located directly on the end face 39 of the stator 34, so that the ends 68 of the wire pins 55 a defined distance from the stator 10 and have the surrounding motor housing.
  • the spacers 84 are connected via support webs 66 in one piece with the holding elements 63.
  • FIG. 6 shows how the two wire pins 55 rest against their guide channels 99 on both sides.
  • the conductor element 58 first extends radially inwards, this region resting against an angular support element 73 and in particular being fixed directly adjacent by means of the clip connection 48.
  • the respective central portion 78 of the conductor element 58 adjoins, which is also formed as a round wire. Since the radially adjacent conductor elements 58 are arranged on axially different tracks 76, 77, they do not touch, so that they are electrically insulated from each other.
  • the stator 10 of FIGS. 5 and 6 is covered with a customer masking plate 51, which is fastened axially over the interconnection plate 58.
  • the customer cover plate 51 is made of insulating material, preferably plastic, so that the middle sections 78 are insulated.
  • the customer covering plate 51 has cover boxes 53, which enclose the guide channels 99 and have axial holes 105 for the passage of wire pins 55.
  • the cover boxes 53 plug socket 103 for the
  • Cover boxes 53 has one of the other deviating axial cross-section, which corresponds to the corresponding axial opening in the bearing cap.
  • the anti-rotation device for the bearing cap can therefore also be realized exclusively by the cover boxes 53 of the customer covering plate 51 or in conjunction with the axial cross section of the retaining elements 63.
  • the starting material is a wire with an approximate one round wire diameter, which is bent or bent according to the course on the wiring board 52.
  • the wire pins 55 are bent at the bends 100 axially by about 90 °, the central portions 78 extend along the interconnecting plate 52, not shown.
  • the mounting portions 60 are bent in a bending region 70 radially outward and have the open loop 64 with the free leg 65 is bent to the assembly on the wire connection 31 to a closed loop 64, as shown in Figure 9. From the bending region 70, the originally round wire diameter is flattened so that the cross-section has two flat, approximately parallel outer surfaces 79.
  • the wire is in the attachment section 60
  • the entire loop 64 is formed with the approximately rectangular cross-section.
  • the electrodes 71 lie on two
  • FIG. 9 shows the hot-stacking production method for contacting the
  • the electrodes 71 are applied to the outer flat surfaces 79 of the loop 64, radially compressed and energized.
  • the conductor loop 64 is approximately closed around the connecting wires 31, since in the radial opening 47 of the insulating lamella 40 no disturbing guide elements 44 are in the way.
  • the attachment portion 60 is by means of the clip connection 48 at the circuit board 52 fixed.
  • the electrical winding 16 is contacted with a control device in which, for example, the interconnection of Figure 2 can be realized, the six

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Verschaltungsplatte (52) eines Stators (10) einer elektrischen Maschine (12) und Herstellungsverfahren eines solchen Stators (10), mittels der eine elektrische Wicklung (16) des Stators (10) mit kundenspezifischen Verbindungs-Steckern (56) für die Stromversorgung verbindbar ist, wobei die Verschaltungsplatte (52) Leiterelemente (58) aufweist, die einerseits axiale Anschluss-Stecker (54) für die Verbindungs-Stecker (56) und andererseits Befestigungsabschnitte (60) umfassen, deren Enden (67) einen abgeflachten –insbesondere näherungsweise einen rechteckigen -Querschnitt aufweisen, und die Enden (67) einen runden Verbindungsdraht (31) der Wicklung (16) kontaktierend umschließen.

Description

Beschreibung Titel
Verschaltungsplatte für einen Stator einer elektrischen Maschine und Verfahren zum Herstellen einer solchen
Die Erfindung bezieht sich auf die verschaltungsplatte für einen Stator einer elektrischen Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Stand der Technik
Mit der DE 10 2012 224 153 AI ist ein Stator einer elektrische Maschine bekannt geworden, bei dem axial auf ein Blechlamellenpaket eine Isolierlamelle und eine Verschaltungsscheibe angeordnet sind. Der Stator ist beispielsweise mittels Nadel- Wickeln bewickelt, wobei die einzelnen Teilspulen mittels Verbindungsdrähten am äußeren Umfang der Verschaltungsscheibe miteinander verbunden sind. Bei einem solchen Stator werden die Phasenanschlüsse für die Spulen beispielsweise mittels eines flexiblen Kabels aus dem Stator herausgeführt und mit einem räumlich getrennt angeordneten Steuergerät des Elektromotors verbunden. Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine günstige Kontaktierung der Statorspulen mit einer direkt axial über dem Stator angeordneten Elektronikeinheit mit einer kundenseitig vorgegebenen Elektronik-Schnittstellte zu schaffen.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat den Vorteil, dass durch die Ausbildung der Leiterelemente mit einem abgeflachten Befestigungsabschnitt dieser zuverlässig mit dem runden Verbindungsdraht kontaktiert werden kann. Durch die ebenen
Außenflächen des Endes des Leiterelements kann dieses mit einer definierten
Anlagefläche um den runden Verbindungsdraht geschlungen werden, und andererseits Elektroden definiert an die äußere Anlagefläche dieser Schlinge angelegt werden. Dadurch ist ein reproduzierbarer Stromfluss durch die Elektroden zu der Schlinge gewährleistet und ebenfalls ein flächigere Anlage der Schlinge an den
Verbindungsdraht, damit beim Hot-Stacking-Schweißverfahren ein zuverlässiger elektrischer Kontakt entsteht, bei dem der Isolierlack des Verbindungsdrahts ausreichend entfernt wird. Die abgeflachten Befestigungsabschnitte können
fertigungstechnisch günstig durch einen näherungsweise rechteckigen
Drahtquerschnitt - mit insbesondere zwei parallelen gegenüberliegenden
Außenflächen - hergestellt werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Ist von der kundenseitigen Elektronik- Schnittstelle als Anschluss-Stecker ein runder Draht-Pin erforderlich, ist es von besonderem Vorteil, wenn das einstückige Leiterelement von einem runden
Drahtquerschnitt am Anschluss-Stecker in den abgeflachten Drahtquerschnitt mit den ebenen Außenflächen am Befestigungsabschnitt übergeht.
Der befestigungsabschnitt für den Verbindungsdraht ist etwa rechtwinklig von einem
Mittelabschnitt des Leiterelements radial nach außen umgebogen und weist vorteilhaft erst nach diesem Biegebereich einen abgeflachten Querschnitt auf. Dadurch lässt sich der Mittelabschnitt und die abgewinkelten Anschluss-Stecker leichter entsprechend der Bahn auf der Verschaltungsplatte biegen und mittels Clipsverbindungen auf dieser fixieren.
Besonders einfach kann der abgeflachte Drahtquerschnitt mittels zweier
gegenüberliegender Stempel- oder Walzwerkzeugen hergestellt werden, wodurch bei dieser Kaltumformung die Querschnittsfläche über die Drahtlänge näherungsweise konstant bleibt. Dadurch weisen die Leiterelemente über deren gesamten Länge gleichbleiben gute elektrische Leitungseigenschaften auf.
Die Mittelabschnitte der Leiterelemente erstrecken sich ringförmig in einer Ebene entlang dem geschlossenen Ring der Verschaltungsplatte und stützen sich axial an diesem Ring ab. Die Anschluss-Stecker sind dann axial abgewinkelt und werden in axialen Führungskanälen der sich axial erstreckenden Halteelemente geführt, wobei deren Enden die Draht-Pins für die Verbindungs-Stecker bilden. Am
gegenüberliegenden Ende der Leiterelemente sind dann die abgeflachten als Schleifen ausgebildete Befestigungsabschnitte radial nach außen abgewinkelt.
Besonders günstig ist es, wenn immer zwei Anschluss-Stecker in einem gemeinsamen Halteelement geführt werden, so dass bei sechs Anschluss-Steckern nur drei axiale Fortsätze als Halteelemente gebildet sind. Dabei sind die beiden benachbart angeordneten Anschluss-Stecker durch die Kunststoffführungen der Halteelemente elektrisch gegeneinander isoliert. Bei einem 12-zähnigen Stator werden so alle Teilspulen-Paare als sechs separate Phasen angesteuert, wobei auf dem
Kunststoffring sechs separate Leiterelemente mit insgesamt sechs Anschluss-Steckern angeordnet sind. Die Halteelemente können vorteilhaft mittels einer separaten kundenspezifischen Abdeckplatte umhüllt werden, die dann die Steckersockel für den
Anschluss an das Steuergerät mit den Verbindungs-Steckern bildet.
Weiterhin verlaufen die Mittelteile der Leiterelemente radial versetzt auf axial unterschiedlichen Ebenen, so dass hier eine Berührung der Leiterelemente
untereinander vermieden wird. Aufgrund der höheren Anordnung der inneren
Leiterelemente können deren radial nach außen abgewinkelte Befestigungsabschnitte die Mittelteile der äußeren Mittelabschnitte überqueren, ohne diese zu kontaktieren.
Vorteilhaft weist die Isolierlamelle einstückig an der Isolierlamelle ausgeformte
Führungselemente auf, in die die Verbindungsdrähte zwischen den Teilspulen beim Bewickeln eingelegt werden. Damit sich die einzelnen Verbindungsdrähte nicht berühren sind diese auf axial unterschiedlichen Ebenen auf der Isolierlamelle angeordnet. Um den Verschaltungsaufwand der einzelnen Teilspulen zu minimieren, sind immer jeweils zwei geometrisch in Umfangsrichtung direkt nebeneinanderliegenden Teilspulen zu einem sogenannten Teilspulen-Paar verbunden, das beispielsweise bei einem 12-zähningen Stator jeweils eine vollständige Phase ausbildet. Besonders vorteilhaft werden dabei zwei unmittelbar benachbarte Teilspulen ununterbrochen zeitlich direkt nacheinander gewickelt, wodurch ein sehr kurzer Verbindungsdraht zwischen diesen beiden Teilspulen des Teilspulen-Paars gebildet wird.
Diese kurze Verbindungsdrähte dieser Teilspulen-Paare sind besonders günstig alle in der axial obersten Ebene (maximal vom Statorkörper beabstandet) angeordnet, damit diese besonders leicht zugänglich sind für die Befestigungsabschnitte mit deren
Schlingen. Dadurch ist an diesen Verbindungsdrähten genügend Freiraum für die Elektroden des Hot-Stacking-Verfahren vorhanden. Hierzu weisen die zylinderförmigen Führungselemente radiale Aussparungen auf, in denen die Verbindungsdrähte ganz frei ohne Anlage an ein Kunststoffbauteil verlaufen.
Bei einem 12-Zahn-Stator werden mit einem ersten Wicklungsdraht sechs Statorzähne auf der radial ersten Statorhälfte gewickelt und zeitlich danach die restlichen sechs Statorzähne mit einem zweiten separaten Wicklungsdraht gewickelt. Dabei wird bevorzugt der Drahtanfang und das Drahtende eines einzigen Wicklungsstrangs in der Isolierlamelle parallel nebeneinander geordnet - insbesondere in entsprechende labyrinthförmige Aufnahmen der Isolierlamelle eingeklemmt, um diese zuverlässig zu fixieren - so dass diese beiden benachbarten Drähte gemeinsam elektrisch durch die Befestigungsabschnitte der Leiterelemente kontaktiert werden können - in gleicher Weise wie die einzelnen kurzen Verbindungsdrähte der durchgewickelten Teilspulen- Paare. Die Schlinge mit dem abgeflachten Drahtquerschnitt wird somit um einen oder zwei parallel verlaufende Verbindungsdrähte gelegt und mittels der Hot-Stacking- Elektroden radial zusammengedrückt.
Die erfindungsgemäße elektrische Maschine weist einen Statorkörper auf, der aus einzelnen Blechlamellen aufgeschichtet ist, die zusammen ein Lamellenpaket ergeben.
Dabei bilden jeweils alle Statorzähne mit dem äußeren Jochring des Stators jeweils eine einstückige in Umfangsrichtung geschlossene Statorlamelle. Auf zwei unmittelbar benachbarten Statorzähnen ist ein mit einem Verbindungsdraht verbundenes
Teilspulen-Paar gewickelt, das jeweils über ein eigenes Leiterelement an mit dem Steuergerät verbunden ist. Der Strom fließt dabei über den Verbindungs-Stecker zum Draht-Pin über den Mittelabschnitt und den Befestigungsabschnitt zum
Verbindungsdraht des Teilspulen-Paars.
Beim erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird die Verschaltungsplatte axial mit deren Abstandshalter unmittelbar an die Stirnfläche des Statorkörpers angelegt, und die Leiterelemente danach mit den Verbindungsdrähten der Teilspulen-Paare elektrisch verbunden. Dazu werden die ebenen Außenflächen der Schlinge quer an die Verbindungsdrähte angelegt und zu einer zumindest näherungsweise geschlossenen Schlinge umgebogen und elektrisch kontaktiert.
Beim Hot-Stacking-Verfahren werden die beiden Elektroden jeweils an die flachen radialen Außenflächen der Schlinge angelegt und radial in den radialen Durchbruch der Führungselemente gedrückt. Während der Bestromung der Elektroden wird die
Drahtisolation aufgeschmolzen und das Material der Schlinge verformt, so dass ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem Verbindungsdraht geschaffen wird.
Nach der Montage und Kontaktierung der Verschaltungsplatte mit den
Verbindungsdrähten kann der Statorkörper axial in ein Motorgehäuse montiert, beispielsweise eingepresst oder eingeklebt werden. Danach kann ein Lagerschild axial auf die Verschaltungsplatte gefügt werden, wobei das Lagerschild an den Stellen der Halteelemente entsprechende Durchbrüche hat, um die Steckersockel mit den
Anschluss-Steckern aufzunehmen. Diese Durchbrüche im Lagerdeckel bilden dann die elektrischen Durchführungen vom Motorsteuergerät zur elektrischen Wicklung des Stators.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 schematisch ein erfindungsgemäßes Wickelschema
2 eine erfindungsgemäße Verschaltung der einzelnen Phasen
3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines gewickelten Stators mit Isolierlamelle Fig. 4 eine entsprechende Draufsicht gemäß Fig. 3
Fig. 5 und 6 ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 mit aufgesetzter
Verschaltungsplatte und
Fig. 7 das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 mit einer Kundenabdeckplatte, und Fig. 8 ein erfindungsgemäßes Leiterelement ohne Verschaltungsplatte, und
Fig. 9 schematisch das Hot-Stacking-Verbindungsverfahren.
In Fig. 1 ist schematisch ein aufgeschnittener Stator 10 dargestellt, auf dessen
Statorzähnen 14 das Wickelschema der erfindungsgemäßen elektrischen Wicklung 16 dargestellt ist. Der Stator 10 weist beispielsweise zwölf Statorzähne 14 auf, wobei auf jeden Statorzahn 14 jeweils immer genau eine Teilspule 18 gewickelt ist. Dabei sind jeweils zwei unmittelbar nebeneinander liegende Teilspulen 18 mittels eines kurzen Verbindungsdrahts 31 zu einem benachbarten Teilspulen-Paar 17 verbunden, die in dieser Ausführung jeweils eine eigene Phase 26 VI, Ul, Wl, V2, U2, W2 bilden. Dabei bilden die drei Phasen 26 VI, Ul, Wl einen eigenen Wicklungsstrang 24, der aus einem separaten Wicklungsdraht 22 gewickelt ist. Die drei Phasen 26 V2, U2 und W2 bilden einen zweiten Wicklungsstrang 25, der aus einem separaten Wicklungsdraht 22 gewickelt ist und elektrisch gegenüber dem ersten Wicklungsstrang 24 isoliert ist, wie dies durch die Strichpunkt-Linie zwischen dem sechsten und siebten Statorzahn 14 dargestellt ist. Mit der elektrischen Wicklung 16 wird beispielsweise mit einem ersten Drahtanfang 28 am zweiten Statorzahn 14 begonnen und ein Verbindungsdraht 30 zum fünften Statorzahn 14 geführt. Unmittelbar nach dem fünften Statorzahn 14 wird der sechste Statorzahn 14 gewickelt, so dass das Teilspulen-Paar 17 mittels des kurzen Verbindungsdrahts 31 verbunden ist. Nach dem sechsten Statorzahn 14 wird der Wickeldraht 22 mittels des Verbindungsdrahts 30 zum dritten Statorzahn 14 geführt, um dort ein mittels des Verbindungsdrahts 31 verbundenes Teilspulenpaar 17 mit dem vierten Statorzahn 14 auszubilden. Vom vierten Statorzahn 14 wird der Wickeldraht 22 als Verbindungsdraht 30 zum ersten Statorzahn 14 geführt, wo das Drahtende 29 des ersten Wicklungsstranges 24 unmittelbar benachbart zum
Drahtanfang 28 geordnet wird. Der zweite Wicklungsstrang 25 wird mit einem separaten Wicklungsdraht 22 entsprechend der Wicklung des ersten
Wicklungsstranges 24 gewickelt, so dass weitere drei Teilspulenpaare 17 aus unmittelbar benachbarten angeordneten Teilspulen 18 entstehen, die mittels eines kurzen Verbindungsdrahts 31 verbunden sind. Der Drahtanfang 28 und das Drahtende 29 der beiden Wicklungsstränge 24, 25 sind jeweils elektrisch miteinander verbunden. So können sechs Phasen 26 separat voneinander angesteuert werden.
Dies ist beispielsweise für eine Dreiecksschaltung in Figur 2 gezeigt, bei der der erste Wicklungsstrang 24 mit den drei Phasen 26 VI, Ul, Wl elektrisch komplett getrennt ist vom zweiten Wicklungsstrang 25 mit den drei Phasen 26 V2, U2, W2. Somit sind für je drei Phasen 26 zwei getrennte Dreiecksschaltungen realisiert. Dabei werden die sechs Phasen 26 (bestehend aus je einem Teilspulem-Paarl7) jeweils über die kurzen Verbindungsdrähte 31 bestromt, die jeweils zwischen zwei benachbart angeordneten Teilspulen 18 auf unmittelbar benachbart angeordneten Statorzähnen 14 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel weist der Stator 10 insgesamt zwölf Statorzähne 14 auf. Es sind jedoch auch Ausführungen vorstellbar, bei denen jede der sechs Phasen 26 beispielsweise insgesamt drei oder vier Teilspulen 18 aufweist, die entsprechend auf 18 oder 24 Statorzähnen 14 gewickelt sind.
In Figur 3 ist nun eine räumliche Ansicht eines Stators 14 gezeigt, der entsprechend dem Wickelschema aus Fig. 1 gewickelt ist. Der Stator 14 weist einen Statorkörper 34 auf, der beispielsweise aus einzelnen Blechlamellen 36 zusammengesetzt ist. Der Statorkörper 34 umfasst dabei ein ringförmiges geschlossenes Rückschlussjoch 38, an dem radial nach innen die Statorzähne 14 angeformt sind. Im Inneren weist der Stator
14 eine kreisförmige Aussparung 37 auf, in die ein nicht dargestellter Rotor einfügbar ist, wie dies besser in Figur 4 ersichtlich ist. Die Statorzähne 14 erstrecken sich in Radialrichtung 4 nach innen und in Axialrichtung 3 entlang der Rotorachse. Im
Ausführungsbeispiel sind die Statorzähne 14 in Umfangsrichtung 2 verschränkt ausgebildet, um das Rastmoment des Elektromotors 12 zu verringern. Hierzu werden beispielsweise die Blechlamellen 36 in Umfangsrichtung 2 entsprechend
gegeneinander verdreht. Bevor der Statorkörper 34 bewickelt wird, werden an beiden axialen Stirnseiten 39 Isolierlamellen 40 aufgesetzt, um den Wicklungsdraht 22 gegenüber dem Statorkörper 34 elektrisch zu isolieren. Zumindest eine der beiden Isolierlamellen 40 weist einen ringförmig geschlossenen Umfang 41 auf, von dem sich in Radialrichtung 4 Isolatorzähne 42 erstrecken, die die Stirnseiten 39 der Statorzähne 14 bedecken. Am ringförmigen Umfang 41 der Isolierlamelle 40 sind
Führungselemente 44 ausgebildet, in denen die Verbindungsdrähte 30, 31 zwischen den Teilspulen 18 geführt werden. Hierzu sind beispielsweise am äußeren Umfang 41 Rillen 45 in Umfangsrichtung 2 ausgebildet, so dass die Verbindungsdrähte 30, 31 in axial versetzten Ebenen angeordnet sind, um ein Überkreuzen der Verbindungsdrähte 30, 31 zu verhindern. Die kurzen Verbindungsdrähte 31 zwischen den Teilspulen- Paaren 17 sind in der obersten axialen Ebene 32 angeordnet, wobei insbesondere alle sechs Verbindungsdrähte 31 für die Kontaktierung der Phasenanschlüsse alle in der gleichen axialen Ebene 32 verlaufen. Hierzu sind immer zwischen zwei Teilspulen 18 eines Teilspulen-Paares 17 zwei axiale Fortsätze 46 an der Isolierlamelle 40 ausgebildet, die durch einen dazwischenliegenden radialen Durchbruch 47
voneinander getrennt sind. Somit sind die kurzen Verbindungsdrähte 31 der
Teilspulen-Paare 17 von allen Seiten frei zugänglich und liegen insbesondere im Bereich des radialen Durchbruches 47 nicht an der Isolierlamelle 40 an. Die beiden
Drahtanfänge 28 und Drahtenden 29 sind in diesem Ausführungsbeispiel in einer Labyrinthanordnung 50 fixiert, die jeweils in Umfangsrichtung 2 unmittelbar benachbart zu den zwei axialen Fortsätzen 46 angeordnet sind, die durch den radialen Durchbruch 47 beabstandet sind. So ist in Figur 3 ersichtlich, dass der Drahtanfang 28 des ersten Wicklungsstrangs 24 über den Umfangsbereich des radialen Durchbruchs 47 parallel und unmittelbar benachbart zum Drahtende 29 des ersten Wicklungsstrangs 24 verläuft. Dabei ist der Drahtanfang 28 in einer ersten Labyrinthanordnung 50 an einer Seite des radialen Durchbruchs 47, und das Drahtende 29 des ersten
Wicklungsstrangs 24 in einer zweiten Labyrinthanordnung 50 in Umfangsrichtung gegenüberliegend zum radialen Durchbruch 47 angeordnet ist. Durch diese parallele
Anordnung der kurzen Verbindungsdrähte 31 können diese in gleicher Weise wie die Verbindungsdrähte 31 der durchgewickelten Teilspulen-Paare 17 zum Zwecke der Phasenansteuerung elektrisch kontaktiert werden. In Figur 4 ist ebenfalls gut ersichtlich, dass die beiden parallel verlaufenden
Verbindungsdrähte 31 auf dem gleichen Radius angeordnet sind. Die freien Enden des Drahtanfangs 28 und des Drahtendes 29 enden direkt nach den entsprechenden Labyrinthanordnungen 50, so dass sie radial nicht über die Verbindungsdrähte 30, 31 überstehen. Die Verbindungsdrähte 30, 31 verlaufen alle in Umfangsrichtung 2 entlang den Führungselementen 44 und liegen radial außerhalb der auf den Statorzähnen 14 gewickelten Teilspulen 18. In Figur 4 sind die beiden Motorhälften 11, 13 schematisch ebenfalls durch die strichpunktierte Linie getrennt, wobei die linke Motorhälfte 11 elektrisch von der rechten Motorhälfte 13 isoliert ist. Die elektrische Wicklung 16 wird beispielsweise mittels Nadelwickeln gefertigt, wobei die Verbindungsdrähte 30, 31 zwischen den Teilspulen 18 mittels eines Wickelkopfs radial nach außen geführt und in den Führungselementen 44 abgelegt werden können. Bei dieser Ausführung sind alle Verbindungsdrähte 30, 31 axial auf einer Seite des Statorkörpers 34 angeordnet. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung ist es auch möglich einen Teil der Verbindungsdrähte 30, 31 auf die axial gegenüberliegende Seite des Stators 14 zu verlegen. Dabei können beispielsweise die kurzen Verbindungsdrähte 31 zur
Kontaktierung der Phasenansteuerung in einer ersten Isolierlamelle 40 angeordnet werden, und die anderen Verbindungsdrähte 30, die die verschiedenen
Teilspulenpaare 17 jeweils miteinander verbinden, auf der axial gegenüberliegend angeordneten Isolierlamelle 40 geführt werden.
In Figur 5 ist auf die Ausführung des Stators 10 gemäß Figur 3 eine
Verschaltungsplatte 52 aufgesetzt, mittels der die elektrische Wicklung 16 angesteuert wird. Hierfür weist die Verschaltungsplatte 52 Anschluss-Stecker 54 auf, auf die kundenspezifische Verbindungs-Stecker 56 eines Steuergeräts gefügt werden können. Bei dieser Ausführung sind genau sechs Anschluss-Stecker 54 angeordnet, die jeweils mit einer Phase 26 der elektrischen Wicklung 16 elektrisch verbunden sind. Dabei wird hier jede Phase 26 durch genau ein Teilspulen-Paar 17 gebildet, so dass die sechs Anschluss-Stecker 54 mit genau sechs Verbindungsdrähten 31 von benachbarten Teilspulen-Paaren 17 kontaktiert sind. Die Verschaltungsplatte 52 weist hierzu genau sechs Leiterelemente 58 auf, die an einer axialen Abwinkelung 100 die Anschluss-
Stecker 54 aufweisen, und am anderen Ende 67 einen Befestigungsabschnitt 60, der mit den Verbindungsdrähten 31 verbunden - beispielsweise verschweißt - ist. Die Verschaltungsplatte 52 weist einen Kunststoffkörper 62 auf, der als geschlossener Ring 61 ausgebildet ist, durch den der Rotor in den Stator 10 eingefügt werden kann. An dem Kunststoff körper 62 sind einstückig Halteelemente 63 angeformt, die sich in
Axialrichtung 3 vom Statorkörper 34 weg erstrecken. Die Leitelemente 58 erstrecken sich in Umfangsrichtung 2 entlang des Kunststoffkörpers 62, wobei die abgewinkelten Anschluss-Stecker 54 innerhalb von Führungskanälen 99 der Halteelemente 63 in Axialrichtung 3 geführt werden. Am anderen Ende 67 weisen die Leiterelemente 58 einen an einem Biegebereich 70 radial abstehenden Befestigungsabschnitt 60 auf, dessen freies Ende als Schlinge 64 ausgebildet ist, die die Verbindungsdrähte 31 umschließt. Dabei ist die Schlinge 64 aus einem Blechmaterial gebildet, dessen Querschnitt näherungsweise rechteckig ist. Im Ausführungsbeispiel sind die
Leiterbereiche 57, die Anschluss-Stecker 54 und die Mittelabschnitte 78 als Runddraht gebildet, der an dem Biegebereich 70 in den abgeflachten - insbesondere rechteckförmigen - Querschnitt der Schlinge 64 übergeht. Das freie Ende des
Befestigungsabschnitts 60 kann bei dessen Montage um den Verbindungsdraht 31 umgebogen werden. Nach dem Anordnen der offenen Schlinge 64 um den
Verbindungsdraht 31 werden beispielsweise an beiden radial gegenüberliegenden ebenen Flächen 79 der Schlinge 64 mit dem rechteckförmigen Drahtquerschnitt
Elektroden 71 angelegt, die in Radialrichtung 4 zusammengedrückt werden, während sie zum Verschweißen der Schlinge 64 mit dem Verbindungsdraht 31 bestromt werden. Hierbei wird der Isolierlack des Verbindungsdrahts 31 aufgeschmolzen, so dass es zu einem metallischen Stoffschluss zwischen dem Befestigungsabschnitt 60 und dem Verbindungsdraht 31 kommt. Die Schlinge 64 wird im Bereich des radialen
Durchbruchs 47 um den Verbindungsdraht 31 gelegt, da in diesem Bereich kein Führungselement 44 zwischen dem Verbindungsdraht 31 und der Schlinge 64 angeordnet ist. Dadurch ist genügend Freiraum für das Anlegen der Elektroden 71 vorhanden, so dass ein freies Schenkelende 65 der Schlinge 64 gegen den
Befestigungsabschnitt 60 gedrückt werden kann, wodurch die Schlinge 64 geschlossen wird. Dabei umschließt die Schlinge 64 je nach Teilspulen-Paar 17 nur einen einzigen Verbindungsdraht 31 oder gleichzeitig zwei parallel nebeneinander verlaufende Verbindungsdrähte 31, die aus dem Drahtanfang 28 und dem Drahtende 29 eines einzigen Wicklungsstrangs 24, 25 gebildet werden. Die Anschluss-Stecker 54 sind hier als Draht-Pins 55 ausgebildet, die mit ihrem freien axialen Ende 68 in einen
korrespondierenden Verbindungs-Stecker 56 des Kunden - beispielsweise mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung - eingefügt werden können. Der als Draht-Pin 55 ausgebildete Anschluss-Stecker 54 stützt sich axial mit der Abwinkelung 100 an dem Kunststoffring 62 als Axialanschlag 72 ab. Des Weiteren sind am Halteelement 63 eine erste Führungsfläche 74 und eine zweite Führungsfläche 75 ausgebildet, die den
Anschluss-Stecker 54 in beide gegenüberliegenden Umfangsrichtungen 2 abstützen. Dadurch wird verhindert, dass die Anschluss-Stecker 54 beim Einfügen der
Verbindungsstecker 56 in Umfangsrichtung 2 um- oder ausknicken, wodurch die axiale Toleranzen der Steckverbindung gewährleistet ist. Die erste Führungsfläche 74 und die zweite Führungsfläche 75 sind hier in die Führungskanäle 99 der Haltelemente 63 integriert ausgebildet. Die Leiterelemente 58 sind zumindest teilweise radial nebeneinander angeordnet, wodurch es notwendig ist, dass die
Befestigungsabschnitte 60 der inneren Leiterelemente 58 die äußeren Leiterelemente 58 radial überqueren, um mit den Verbindungsdrähten 31 kontaktiert zu werden. Daher sind die radial inneren Leiterelemente 58 auf einer axial höheren Bahn 76 des Kunststoffkörpers 62 angeordnet, und die radial äußeren Leiterelemente 58 auf einer axial tiefer gelegenen Bahn 77. Dabei liegen die als runder Draht ausgebildeten Mittelabschnitte 78 der Leiterelemente 58 am Kunststoffkörper 62 an und sind beispielsweise mittels Clips-Elementen 48 mit diesem verbunden. Dazu sind beispielsweise am Kunststoffkörper 62 axiale zwei gegenüberliegende Rasthaken 49 ausgebildet, zwischen die der runde Draht der Leiterelemente 58 axial eingeclipst ist. Dabei sind die Rasthaken 49 bevorzugt einstückig mit dem Kunststoffkörper 62 mittels Spritzgießen hergestellt.
Im Ausführungsbeispiel sind immer zwei Anschluss-Stecker 54 in einem gemeinsamen Halteelement 63 angeordnet, wobei die Halteelemente 63 jeweils zwei getrennte axiale Führungskanäle 99 für die Draht-Pins 55 aufweisen. Dadurch sind die Draht-Pins 55 in Umfangsrichtung 2 voneinander elektrisch getrennt angeordnet. Dabei bilden die Führungskanäle 99 jeweils die erste und zweite Führungsfläche 74, 75 für die jeweils anliegende Anschluss-Stecker 54. Die beiden Führungskanäle 99 sind durch eine Umfangswand 97 miteinander verbunden, und bilden somit zusammen die einteiligen Halteelemente 63 zur Aufnahme von jeweils zwei Draht-Pins 55. Im Bereich der Halteelemente 63 sind - diesen axial gegenüberliegend - Abstandshalter 84 angeformt, die die Verschaltungsplatte 52 axial gegenüber dem Statorkörper 34 abstützten. Im Ausführungsbeispiel der Figuren 5 und 6 weist genau ein Halteelement 63
beispielsweise einen unterschiedlichen axialen Querschnitt und/oder axiale
Längenausdehnung auf, als die anderen beiden Halteelemente 63. Dadurch wird eine Verdrehsicherung geschaffen für einen nicht dargestellten Lagerdeckel, der axial mit entsprechend ausgeformten axialen Öffnungen auf die Halteelemente 63 gefügt wird. Der Lagerdeckel wird mittels eines Montagewerkzeugs auf die Halteelemente 63 gefügt, das sowohl die axialer Erstreckung der Halteelemente 63 und deren axialen Querschnitt ertasten kann. In dieser definierten Drehlage wird dann auch das
Steuergerät mit den Verbindungs-Steckern mit den Anschluss-Steckern 54 kontaktiert. Die Haltelemente 63 greifen dabei in die Durchbrüche des Lagerdeckels ein und bilden somit eine Kunststoffisolierung der Draht-Pins 55 gegenüber dem Lagerdeckel. Axial gegenüberliegend zu den Halteelementen 63 sind axiale Abstandshalter 84 angeformt, die in Durchgangsöffnungen 108 in der Isolierlamelle 40 eingreifen. Die
Abstandshalter 84 liegen unmittelbar an der Stirnfläche 39 des Statorkörpers 34 an, damit die Enden 68 der Draht-Pins 55 einen definierten Abstand zum Stator 10 und dem diesen umgebenden Motorgehäuses haben. Die Abstandshalter 84 sind über Stützstege 66 einstückig mit den Halteelementen 63 verbunden.
Figur 6 zeigt, wie die beiden Draht-Pins 55 beidseitig an ihren Führungskanälen 99 anliegen. Im Bereich der axialen Abwinkelung 100 verläuft das Leiterelement 58 zuerst radial nach innen, wobei dieser Bereich an einem winkelförmigen Stützelement 73 anliegt und insbesondere unmittelbar benachbart mittels der Clipsverbindung 48 fixiert ist. Jeweils in entgegengesetzte Umfangsrichtungen 2 abgewinkelt schließt sich der jeweilige Mittelabschnitt 78 des Leiterelements 58 an, der ebenfalls als Runddraht ausgebildet ist. Da die radial nebeneinanderliegenden Leiterelemente 58 auf axial unterschiedlichen Bahnen 76, 77 angeordnet sind, berühren sich diese nicht, so dass sie elektrisch gegeneinander isoliert sind.
In Figur 7 ist der Stator 10 aus Figur 5 und 6 mit einer Kundenabdeckplatte 51 abgedeckt, die axial über der Verschaltungsplatte 58 befestigt wird. Dabei deckt die Kundenabdeckplatte 51 die Leiterelemente 58 an ihren Mittelabschnitten 78 axial und radial ab. Die Kundenabdeckplatte 51 ist aus isolierendem Material vorzugsweise Kunststoff hergestellt, so dass die Mittelabschnitte 78 isoliert sind. Im Bereich der Halteelemente 63 weist die Kundenabdeckplatte 51 Abdeckkästen 53 auf, die die Führungskanäle 99 umschließen und axiale Löcher 105 zur Durchführung Draht-Pins 55 aufweisen. Somit stellen die Abdeckkästen 53 Steckersockel 103 für die
Kontaktierung mit den Verbindungs-Steckern 56 dar. Zumindest einer der
Abdeckkästen 53 weist einen von den anderen abweichend axialen Querschnitt auf, der mit dem entsprechenden axialen Durchbruch im Lagerdeckel korrespondiert. Die Verdrehsicherung für den Lagerdeckel kann daher auch ausschließlich durch die Abdeckkästen 53 der Kundenabdeckplatte 51 oder in Verbindung mit dem axialen Querschnitt der Halteelemente 63 realisiert werden. Durch das Ausformen der Drehsicherung direkt am Kunststoffkörper 62 kann die axiale Fertigungs- und
Montagetoleranz der Kundenabdeckplatte 51 eliminiert werden. Zusätzlich kann durch diese Verdrehsicherung bei der Montage der Steuerelektronikeinheit eine definierte Drehlage des Stators 10 zum axial zu montierenden Steuergerät erzielt werden.
In Figur 8 ist ein Leiterelement 58 nochmals ohne Kunststoffkörper 62 der
Verschaltungsplatte 52 dargestellt, um die Herstellung der Leiterelemente 58 zu veranschaulichen. Das Ausgangsmaterial ist ein Draht mit einem näherungsweisen runden Drahtdurchmesser, der entsprechend dem Verlauf auf der Verschaltungsplatte 52 gebogen oder abgeknickt wird. Die Draht-Pins 55 werden an den Abwinkelungen 100 axial um etwa 90° umgebogen, die Mittelabschnitte 78 verlaufen entlang der nicht dargestellten Verschaltungsplatte 52. Die Befestigungsbereiche 60 sind in einem Biegebereich 70 radial nach außen umgebogen und weisen die offene Schlinge 64 mit dem freien Schenkel 65 auf der nach der Montage auf die Drahtverbindung 31 zu einer geschlossenen Schleife 64 zugebogen wird, wie dies in Figur 9 dargestellt ist. Ab dem Biegebereich 70 ist der ursprünglich runde Drahtdurchmesser abgeflacht, so dass der Querschnitt zwei ebene, etwa parallel zueinander sich erstreckende Außenflächen 79 aufweist. Im Ausführungsbeispiel ist der Draht im Befestigungsabschnitt 60
näherungsweise zu einem etwa rechteckförmigen Querschnitt umgeformt. Dies erfolgt bevorzugt durch plastische Kaltumformung des Drahts mittels zwei
gegenüberliegenden Anpresswerkzeugen, bevor der Draht zu Schlinge 64 umgebogen wird. Dadurch ist die gesamte Schlinge 64 mit dem etwa rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet. Dadurch können die Elektroden 71 beim Hot-Stacking, bzw.
Schweißverfahren an den ebenen Flächen 79 der Schlinge 64 angelegt werden, und dadurch der freie Schenkel 65 zuverlässiger gegen den gegenüberliegenden Bereich der Schlinge 64 gepresst werden. Die Elektroden 71 liegen dabei an zwei
gegenüberliegenden näherungsweise parallelen äußeren Flächen 79 der Schlinge 64, wodurch diese definiert zusammengedrückt werden können. Dabei wird der
Verbindungsdraht 31 von der Schlinge 64 umschlossen und dessen Isolierlack beim Schweißen aufgeschmolzen. Dabei entsteht eine feste elektrische und mechanische Verbindung zwischen dem Verbindungsdraht 31 und der Schlinge 64.
In Figur 9 ist das Hot-Stacking-Fertigungsverfahren für die Kontaktierung der
Leiterelemente 58 mit den Verbindungsdrähten 31 dargestellt. Die zuerst noch offene Schlinge 64 wird um den Verbindungsdraht 31 gelegt. Im Falle des Teilspulen-Paares 17, das sich aus der zuerst und zuletzt gewickelten Teilspule 18 eines
Wicklungsstrangs 24, 25 zusammensetzt, wird die Schlinge 64 um die parallel zueinander verlaufenden Verbindungsdrähte 31 des Drahtanfang 28 und des
Drahtendes 29 gelegt. Dann werden die Elektroden 71 an die äußeren ebenen Flächen 79 der Schlinge 64 angelegt, radial zusammengedrückt und bestromt. Dabei wird die Leiterschleife 64 näherungsweise um die Verbindungsdrähte 31 geschlossen, da in dem radialen Durchbruch 47 der Isolierlamelle 40 keine störenden Führungselemente 44 im Wege stehen. Der Befestigungsbereich 60 ist mittels der Clipsverbindung 48 an der Verschaltungsplatte 52 fixiert. Über die Verbindungs-Stecker 56 wird die elektrische Wicklung 16 mit einem Steuergerät kontaktiert, in dem beispielsweise die Verschaltung nach Figur 2 realisiert werden kann, wobei die sechs
Befestigungsabschnitte 60 mit den jeweiligen Schlingen 64 die sechs Phasen 26 VI, Ul, Wl. V2, U2, W2 entsprechend dem Wickelschema der Figur 1 über die jeweiligen
Draht-Pins 55 bestromen.

Claims

Ansprüche
Verschaltungsplatte (52) eines Stators (10) einer elektrischen Maschine (12), mittels der eine elektrische Wicklung (16) des Stators (10) mit
kundenspezifischen Verbindungs-Steckern (56) für die Stromversorgung verbindbar ist, wobei die Verschaltungsplatte (52) Leiterelemente (58) aufweist, die einerseits axiale Anschluss-Stecker (54) für die Verbindungs-Stecker (56) und andererseits Befestigungsabschnitte (60) umfassen, deren Enden (67) einen abgeflachten - insbesondere näherungsweise einen rechteckigen - Querschnitt aufweisen, und die Enden (67) einen runden Verbindungsdraht (31) der Wicklung (16) kontaktierend umschließen.
Verschaltungsplatte (52) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterelemente (58) Leiterbereiche (57) aufweisen, die aus einem Draht mit kreisförmigem Querschnitt gebildet sind, und insbesondere die Anschluss- Stecker (54) als Draht-Pins (55) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sind.
Verschaltungsplatte (52) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbereiche (57) in Umfangsrichtung (2) von den Anschluss-Steckern (54) zu den Befestigungsabschnitten (60) verlaufen, wobei die
Befestigungsabschnitte (60) in Radialrichtung (4) an einem Biegebereich (70) umgebogen sind, und an oder nach dem Biegebereich (70) von einem
kreisförmigen Querschnitt in den abgeflachten Querschnitt übergehen.
Verschaltungsplatte (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche des Querschnitts des Leiterelements (58) über dessen Längsausdehnung - insbesondere einschließlich der
Anschluss-Stecker (54) und der Befestigungsabschnitte (60) - näherungsweise konstant bleibt, und vorzugsweise die Querschnittsänderung des Leiterelements (58) durch plastische Materialumformung erzeugt wird.
Verschaltungsplatte (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen als geschlossener Ring (61) ausgebildeten Kunststoff körper (62) aufweist, an dem einstückig, sich in
Axialrichtung (3) erstreckende Halteelemente (63) angeformt sind, in denen sich jeweils die axialen Anschluss-Stecker (54) axial erstrecken, und Mittelabschnitte (78) des Leiterelements (58) entlang des Kunststoffkörpers (62) angeordnet sind, und insbesondere mittels Clips-Verbindungen (48) am Kunststoffkörper (62) fixiert sind.
6. Verschaltungsplatte (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass genau drei Halteelemente (63) angeformt sind, in denen jeweils genau zwei Draht-Pins (55) in axialen Führungskanälen (99) fixiert sind - und insbesondere die Haltelemente (63) durch eine separat gefertigte Kundenabdeckplatte (51) abgedeckt sind.
7. Verschaltungsplatte (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelabschnitte (78) eines ersten und eines zweiten Leiterelements (58) axial auf unterschiedlichen Bahnen (76, 77) angeordnet sind, und der Befestigungsabschnitt (60) des ersten Leiterelements (58) den Mittelabschnitt (78) des zweiten Leiterelements (58) - insbesondere berührungslos - radial kreuzt.
8. Stator (10) mit einer Verschaltungsplatte (52) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem
Statorkörper (34) eine an ihrem äußeren Umfang (41) geschlossen ausgebildete Isolierlamelle (40) angeordnet ist, die Führungselemente (44) für
Verbindungsdrähte (30, 31) zwischen den einzelnen Teilspulen (18) aufweist, und die Verbindungsdrähte (30, 31) in axial unterschiedlichen Ebenen
angeordnet sind, wobei alle Verbindungsdrähte (30, 31) zwischen den unmittelbar benachbarten Teilspulen-Paaren (17) einer Phase (26) in einer axial obersten Ebene (32) angeordnet sind, und jeweils elektrisch mit den
Befestigungsabschnitten (60) verbunden - insbesondere verschweißt - sind.
9. Stator (10) mit einer Verschaltungsplatte (52) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Führungselemente (44) radiale Durchbrüche (47) aufweisen, in die die
Befestigungsabschnitte (60) mit einer geschlossenen Schlinge (64) radial eingreifen, um die in Umfangsrichtung (2) verlaufenden Verbindungsdrähte (31) zu umschließen.
10. Stator (30) mit einer Verschaltungsplatte (52) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlinge (64) genau einen oder genau zwei parallel zueinander verlaufende Verbindungsdrähte (31) vollständig umschließt - und vorzugsweise mittels einem Hot-Stacking-Schweißverfahren - mit diesen elektrisch und mechanisch verbunden ist.
Elektrische Maschine (12) mit einem Rotor und einem Stator (10), aufweisend eine Verschaltungsplatte (52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei unmittelbar nebeneinander liegende Teilspulen (18) mittels Verbindungsdrähten (31) unmittelbar miteinander verbunden sind, die als durchgewickelter Wicklungsdraht (22) ohne
Unterbrechung ausgebildet sind, wobei immer zwei unmittelbar nebeneinander liegende Teilspulen (18) eine eigene Phase (26) bilden, deren Verbindungsdraht (31) über den Befestigungsabschnitt (60) mittels einem eigenen Draht-Pin (55) als Anschluss-Stecker (54) ansteuerbar ist.
Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Montage der
Verschaltungsplatte (52) und der Leiterelemente (58) über die bewickelte Isolationsmaske (40) die offenen Schlingen (64) der Befestigungsabschnitte (60) quer zu den Verbindungsdrähten (31) um diese positioniert werden, und anschließend mittels eines Hot Stacking-Verfahren zwei Elektroden (71) gegenüberliegend an der offenen Schlinge (64) an den abgeflachten
Querschnitten angelegt und zusammengepresst und zusammengeschweißt werden, so dass eine geschlossene Schlinge (64) entsteht, die den
Verbindungsdraht (31) elektrisch kontaktierend umschließt.
Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass radial auf beiden Seiten der offenen Schlinge (64) genügend Freiraum für die beiden Elektroden (71) ausgebildet ist, und die Elektroden (71) radial in den radialen Durchbruch (47) hinein zusammen gedrückt werden - wobei insbesondere beim Schweißen der Isolierlack des Verbindungsdrahts (31) aufgeschmolzen wird, so dass ein fester elektrischer Kontakt zwischen dem Verbindungsdraht (31) und der Schlinge (64) erzeugt wird.
PCT/EP2015/081262 2015-01-07 2015-12-28 Verschaltungsplatte für einen stator einer elektrischen maschine und verfahren zum herstellen einer solchen WO2016110423A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015200086.9A DE102015200086A1 (de) 2015-01-07 2015-01-07 Verschaltungsplatte für einen Stator einer elektrischen Maschine und Verfahren zum Herstellen einer solchen
DE102015200086.9 2015-01-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016110423A1 true WO2016110423A1 (de) 2016-07-14

Family

ID=55071021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/081262 WO2016110423A1 (de) 2015-01-07 2015-12-28 Verschaltungsplatte für einen stator einer elektrischen maschine und verfahren zum herstellen einer solchen

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015200086A1 (de)
WO (1) WO2016110423A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016223003A1 (de) * 2016-04-29 2017-11-02 Robert Bosch Gmbh Stator für eine elektrische Maschine sowie eine elektrische Maschine mit solch einem Stator
EP3300218B1 (de) * 2016-09-22 2019-07-03 CPT Group GmbH Kontaktring, stator und elektromotor
DE102019210146B4 (de) 2019-07-10 2021-04-29 Bühler Motor GmbH Verfahren zur Herstellung eines Stator eines Elektromotors
DE102019213538A1 (de) * 2019-09-05 2021-03-11 Vitesco Technologies GmbH Elektromotor
EP4252337A1 (de) * 2020-12-09 2023-10-04 Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Elektromotor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19740937A1 (de) * 1997-09-17 1999-03-18 Trw Fahrzeugelektrik Stator und Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
JP2002153003A (ja) * 2000-11-13 2002-05-24 Nippon Densan Corp モータ用ステータ
DE10261611A1 (de) * 2002-12-27 2004-07-08 Robert Bosch Gmbh Verschaltelement für eine Wicklung einer elektrischen Maschine
EP2624415A1 (de) * 2012-02-01 2013-08-07 Faurecia Bloc Avant Elektrischer Motor mit einer haken aufweisenden Verbindunsplatte
DE102012224153A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Stator für eine elektrische Maschine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051508A1 (de) * 2005-10-26 2007-05-16 Sew Eurodrive Gmbh & Co Elektromotor und Wickelverfahren
DE102013205913A1 (de) * 2013-04-04 2014-10-09 Robert Bosch Gmbh Elektronisch kommutierter Antriebsmotor sowie Elektrowerkzeugmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19740937A1 (de) * 1997-09-17 1999-03-18 Trw Fahrzeugelektrik Stator und Verfahren zum Bewickeln eines Stators für einen bürstenlosen Gleichstrommotor
JP2002153003A (ja) * 2000-11-13 2002-05-24 Nippon Densan Corp モータ用ステータ
DE10261611A1 (de) * 2002-12-27 2004-07-08 Robert Bosch Gmbh Verschaltelement für eine Wicklung einer elektrischen Maschine
EP2624415A1 (de) * 2012-02-01 2013-08-07 Faurecia Bloc Avant Elektrischer Motor mit einer haken aufweisenden Verbindunsplatte
DE102012224153A1 (de) * 2012-12-21 2014-06-26 Robert Bosch Gmbh Stator für eine elektrische Maschine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015200086A1 (de) 2016-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015200089B4 (de) Stator für eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen
EP3243259A1 (de) Verschaltungsplatte eines stators für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen einer solchen
WO2016110427A1 (de) Stator für eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines solchen
EP3298679B1 (de) Stator für eine elektrische maschine, sowie verfahren zur herstellung eines solchen
WO2014128287A2 (de) Elektromotor, insbesondere einer fahrzeugkomponente
WO2016110423A1 (de) Verschaltungsplatte für einen stator einer elektrischen maschine und verfahren zum herstellen einer solchen
EP2139094A1 (de) Stator mit Verschaltungsanordnung einer elektrischen Maschine
DE102009045551A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine mit einer Verschaltungseinrichtung
DE102018214111A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Maschine
DE102017209931A1 (de) Elektrische Maschine, Stator für eine elektrische Maschine, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
EP2596566B1 (de) Elektromotor mit einem segmentierten stator
DE102017216075A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators
WO2018192817A1 (de) Polzahnmodul für eine elektrische maschine, aktivteil mit einem polzahnmodul und elektrische maschine
EP1191665A1 (de) Stator für Elektromotoren, insbesondere für Asynchronmotoren
EP3682528A1 (de) Stator für eine elektrische maschine, eine elektrische maschine und verfahren zum herstellen eines solchen stators
DE102016213710A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen
DE102015211836A1 (de) Verfahren zum Bewickeln eines Stators, sowie ein Stator und eine elektrische Maschine beinhaltend einen solchen Stator
DE102016211230A1 (de) Verschaltungsvorrichtung eines Stators, elektrische Maschine beinhaltend eine solche Verschaltungsvorrichtung, und Verfahren zum Herstellen einer solchen
EP3852246A1 (de) Kontakteinrichtung eines stators, stator und elektrische maschine
WO2012038131A1 (de) Schneidklemme zur herstellung einer elektrischen verbindung sowie kontaktierungsanordnung mit einer derartigen schneidklemme
EP1278288A2 (de) Aussenläufermotor
DE102021004542A1 (de) Elktromotor mit einer Verschaltungseinheit und einem Stator sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Elektromotors
DE102021203989A1 (de) Elektrische Antriebseinheit und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen
DE102021214766A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators
DE102018219706A1 (de) Stator für eine elektrische Maschine, eine elektrische Maschine und Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15820537

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15820537

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1