WO2020249269A1 - Elektromotor mit anschlusselement für eine wicklung eines stators an einer leiterplatte mit wenigstens zwei schneidklemm-kontakten - Google Patents

Elektromotor mit anschlusselement für eine wicklung eines stators an einer leiterplatte mit wenigstens zwei schneidklemm-kontakten Download PDF

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Definitions

  • Electric motor with connection element for a winding of a stator on a printed circuit board with at least two insulation displacement contacts
  • the present invention relates to an electric motor with a connection element for an electrical connection of a winding of a stator to a
  • Electric motors include a rotor which is connected to a motor shaft and is rotatably mounted in a housing.
  • the rotor is with
  • a stator is arranged in or around the rotor and carries a number of windings on an iron core. With suitable control, the windings generate a magnetic field that drives the rotor to rotate.
  • the windings are usually wound in three phases and are accordingly provided with three electrical connections via which the windings can be connected to a control unit (ECU). For this purpose, the windings are conventionally contacted with a printed circuit board on which the control unit is arranged.
  • IDC insulation displacement contacts
  • connection element for an electrical connection of a winding of a stator to a printed circuit board, which enables contact to be made as simple and long-lasting as possible.
  • an electric motor with a rotor that rotates around an axis of rotation is rotatably mounted and with a stator having a stator core and coils wound on the stator core, the windings being formed from a winding wire with winding wire ends, and wherein the
  • connection elements are contacted, provided.
  • the connection elements each have at least two insulation displacement contacts, in each of which a single winding wire end of a stator winding is received.
  • Each connection element has a single electrical connection to the circuit board.
  • the connection element takes the winding wire ends in an electrical
  • the electrical connection is preferably one
  • connection element furthermore has a base body, the underside of which is in contact with the printed circuit board in the assembled state, and that the at least two insulation displacement contacts each have a clamping slot which is oriented perpendicular to the underside of the base body.
  • the winding wire ends are particularly easy to introduce into the slots.
  • the slots are preferably aligned parallel to one another.
  • the clamping slots are formed by means of spaced-apart legs which extend from the base body, at least two legs being resilient.
  • two clamping slots are formed by means of three legs, with a middle leg being part of both insulation displacement contacts.
  • This middle leg is preferably rigid.
  • each insulation displacement contact has two legs and that all legs are spaced from one another.
  • connection element It is advantageous if the winding ends received in the at least two insulation displacement contacts of a connection element are assigned to a motor phase. Since no insulation has to be made between the contacts, the wire diameter of the winding wires can be increased, whereby the current carrying capacity per motor phase is increased. Preferably only two insulation displacement contacts are provided per connection element.
  • connection element 1 a longitudinal section through a connection element with two
  • Insulation displacement contacts as well
  • FIG. 2 a longitudinal section through a further connection element with two
  • connection elements 1 shown in Figures 1 and 2 have in common that they have a single press-fit contact 2 for electrical contact with a circuit board 3 and two insulation displacement contacts 4 for the respective
  • the insulation displacement contacts (IDC) 4 have clamping slots 7. By a sharp contact in the clamping slots 7, the insulation of the
  • winding wire ends 5 are cut and an electrical contact is made with the wire core of the winding wire 6.
  • connection elements each with a press-fit contact.
  • Each clamping slot 7 only receives one winding wire end 5. This has the advantage that there is a defined gap geometry before the winding wire end 5 is pressed in. In addition, this results in better contact reliability, which remains even after the connection element 1 has aged and vibrated.
  • connection element 1 The two end sections 5 contacted in a connection element 1 are assigned to a phase of the electric motor. Since there is no insulation required between the contacts, the wire diameter of the winding wires can be increased, whereby the current carrying capacity per motor phase is increased.
  • connection element 1 preferably has a flat base body 8 with two opposite end faces 9, 10.
  • a first end face 10 rests over a large area on the printed circuit board 3 when it is attached.
  • the press-fit contact 2 is formed on this first end face 10.
  • the two insulation displacement contacts 4, which are each formed by two legs 11, 12 extending away from the base body 10, are arranged on the second end face 9. Between two each
  • a clamping slot 7 is arranged on the legs 11, 12.
  • the legs 11, 12 are all arranged at a distance from one another.
  • the clamping slot 7 is arranged approximately perpendicular to the surface of the printed circuit board 3 and to the first end face 10 of the base body 8.
  • a wire 6 is inserted into an insulation displacement contact 4 or clamping slot 7.
  • the direction of insertion is shown schematically by the arrows 13.
  • the legs 11, 12 are preferably designed to be elastic in order to ensure permanent and stable compression of the
  • the clamping slot 7 has a sharp inside on the surface of the legs
  • the clamping slots 7 have an insertion and press-in bevel 14.
  • FIG. 1 Another embodiment is shown in FIG.
  • only three spaced-apart legs 11, 12, 13 are arranged on the second end face 9 of the base body 8.
  • the two insulation displacement contacts 4 share the middle leg 13.
  • This middle leg 13, which lies between the two outer legs 11, 12 and thus forms two clamping slots 7, is designed to be rigid.
  • the two outer legs 11, 12 are designed to be resilient.
  • the clamping slots 7 also have lead-in and press-in bevels 14.
  • the connection element has more than two insulation displacement contacts.
  • connection element can generally not have a press-fit contact, but can be soldered directly to the circuit board.
  • the winding wire is preferably formed from enamelled copper wire.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen 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, wobei jedes Anschlusselement (1) eine einzige elektrische Verbindung zur Leiterplatte (3) aufweist, und wobei 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 und wobei die Klemmschlitze (7) mittels beabstandeter Schenkel (11,12,13) gebildet sind, die sich von dem Grundkörper (8) aus erstrecken, wobei wenigstens zwei Schenkel (11,12) federnd ausgebildet sind.

Description

Elektromotor mit Anschlusselement für eine Wicklung eines Stators an einer Leiterplatte mit wenigstens zwei Schneidklemm-Kontakten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein einen Elektromotor mit Anschlusselement für einen elektrischen Anschluss einer Wicklung eines Stators an eine
Leiterplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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 Elektromotor mit Anschlusselement und mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach 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 Schneidklemmen ermöglichen eine langlebige Kontaktierung der
Wicklungsdrähte. Die elektrische Verbindung ist vorzugsweise eine
Lötverbindung oder ein einziger Pressfit-Kontakt.
Das Anschlusselement weist weiterhin 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 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 :
Fig. 1 : einen Längsschnitt durch ein Anschlusselement mit zwei
Schneidklemm-Kontakten, sowie
Fig. 2: einen Längsschnitt durch ein weiteres Anschlusselement mit zwei
Schneidklemm-Kontakten.
Die in Figuren 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 Figur 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 Figur 2 ist eine weitere Ausführungsform gezeigt. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figur 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

Patentansprüche
1. 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, wobei jedes Anschlusselement (1) eine einzige elektrische Verbindung zur Leiterplatte (3) aufweist, 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 und wobei 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.
2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
elektrische Verbindung eine Lötverbindung oder ein einziger Pressfit- Kontakt (2) ist.
3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, 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.
4. Elektromotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Schenkel (13) starr ist.
5. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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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