CH672699A5

CH672699A5 -

Info

Publication number: CH672699A5
Application number: CH432186A
Authority: CH
Inventors: Dieter Elsaesser
Original assignee: Papst Motoren Gmbh & Co Kg
Priority date: 1986-11-01
Filing date: 1986-11-01
Publication date: 1989-12-15
Also published as: DE3737050A1; DE8714537U1

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft einen Elektromotor der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Der Stator eines Elektromotors ist üblicherweise mit einer Wicklung versehen, die — je nach Polzahl des Motors — aus einer oder mehreren Spulen bestehen kann. Diese Spulen werden von einer Ansteuerschaltung, die meist auf einer im Motor untergebrachten Schaltungsplatine angeordnet ist, entsprechend den für eine Drehbewegung des zugeordneten Rotors erforderlichen Ansteuerbedingungen bestromt. Die Drahtenden der Statorentwicklung müssen zu diesem Zweck mit der Ansteuerschaltung, also z.B. mit den Leiterbahnen der Platine, verbunden sein, wozu es bei der Herstellung des Motors erforderlich ist, die Drahtenden des fertig bewickelten Stators in Bohrungen (Lötaugen) der Platine einzufädeln und dort mit der Leiterbahn zu verlöten.

Dieser Arbeitsvorgang ist zeitraubend, weil die einzelnen von der Statorwicklung kommenden Drahtenden in die richtige Lage gebogen, gerade ausgerichtet und einzeln in die Lötaugen der Platine eingefädelt werden müssen. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Drahtenden bei dieser Behandlung beschädigt werden, so dass die Funktion oder Zuverlässigkeit des Endproduktes in Frage gestellt sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektromotor der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Herstellung der Verbindung zwischen der Statorwicklung und der Schaltungsplatine einfacher und für den Wicklungsdraht gefahrloser durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin,

dass die Drahtenden der Wicklung infolge ihrer Führung durch die axialen Bohrungen in den Isolierstoff-Zapfen an definierten Stellen des Stators ausgerichtet hervortreten, so dass sie sowohl in ihrer Lage fixiert als auch gegen mechanische Beschädigungen durch Biege- oder Knickvorgänge gesichert sind. Durch diese Anordnung lässt sich der fertig bewickelte Stator ohne jede Biege- oder Fädelmassnahme einfach auf die Schaltungsplatine aufsetzen, wobei die aus den Zapfen ausgerichtet hervortretenden Drahtenden mit den Bohrungen der Platine ausreichend fluchten, um mühelos hindurchgesteckt zu werden.

Von besonderem Vorteil ist die erfindungsgemässe Massnahme bei Motoren, deren Statoren wegen besonderer Betriebsbedingungen — z.B. wegen der Anforderungen bei einem Reinraum-Betrieb — mit einem Giessharz umgössen werden müssen. Hier besteht die Forderung, dass der Austritt der Drahtenden aus dem Giessharz keine Spalten oder Risse aufweist, in denen sich Staubpartikel ablagern könnten, die austretenden Drähte aber andererseits in unmittelbarer Nähe der Lötaugen der Schaltungsplatine liegen, damit ein allzu scharfes Abknicken an der Austrittsstelle aus dem Giessharz vermieden wird.

Gemäss einer vorteilhaften Ausgestaltung sind mehrere solcher mit axialen Bohrungen für die Drahtenden versehener Zapfen an einem gemeinsamen Ring angeordnet, so dass bei der Montage in einem einzigen Vorgang sämtliche Zapfen auf den fertig bewickelten Stator gleichzeitig aufgesteckt werden können. Damit wird ein mehrfaches Einsetzen einzelner Zapfen durch einen einzigen Montagevorgang ersetzt, wobei die Verbindung durch den Ring darüber hinaus einen definierten gegenseitigen Abstand gewährleistet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die axialen Bohrungen in den Zapfen trichterförmig mit einer grossen Drahteinführ- und einer kleinen Drahtausführöffnung gestaltet. Diese Massnahme erlaubt es, die Drahtenden mühelos einzuführen. Insbesondere bei der oben erwähnten umgos-senen Ausführungsform des Stators wird damit ausserdem erreicht, dass das Giessharz zuverlässig in die trichterförmige Bohrung einfliesst und den Draht einwandfrei fixiert und sichert.

Alle diese erfindungsgemässen Merkmale, auch soweit sie sich aus den weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Unteransprüche sowie den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen ergeben, bewirken somit eine Verbesserung und Vereinfachung bei der Montage eines Elektromotors sowie eine Verbesserung der Qualität und Zuverlässigkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der Herstellkosten.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in einem Aussenläufer-motor,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel in einem Aussenläu-fermotor,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung eines Isolierstoff-Zapfens,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung einer Zapfen-Baugruppe,

Fig. 5 einen Stator mit eingesetzter Zapfen-Baugruppe und

Fig. 6 eine kunstharzumgossene Statorausführung.

Figur 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Aussenläufermo-tors, der einen feststehenden Stator 1 und einen um den Stator 1 drehbar gelagerten Rotor 2 aufweist. In an sich bekannter Weise ist der zweipolige Stator 1 mit einer Wicklung 3 versehen, die aus einer einzigen Spule besteht und im Betrieb des Motors mit wechselnder Polarität, abhängig von der jeweiligen Drehstellung des Rotors 2, bestromt wird. Ein die Stellung des Rotors erfassendes Sensorelement 4, z.B. ein Hall-Element, gibt einer nicht dargestellten Ansteuerschaltung die benötigten Stel-Iungsinformationen, gemäss denen von der Ansteuerschaltung die Umkehr der Bestromungsrichtung in der Wicklung 3 gesteuert wird. Der Rotor 2 weist in ebenfalls bekannter Weise in einem Gehäuse 5 zwei Permanentmagnete 6, 7 entgegengesetzter Polarität auf, die im Zusammenwirken mit dem von der Wicklung 3 erzeugten magnetischen Feld die Drehbewegung des Rotors 2 verursachen.

Der Stator 1 des Elektromotors weist zwei axiale Durchgangsöffnungen 8, 9 auf, in die jeweils ein aus einem Isolierstoff bestehender Zapfen 10, 11 eingesteckt ist. Dieser Zapfen kann im einfachsten Falle eine zylindrische Aussenform sowie eine einfache axiale Bohrung aufweisen, kann aber auch z.B. der Darstellung der Figur 3 entsprechen. Durch die axiale Bohrung der beiden Zapfen 10, 11 sind die Drahtenden 12, 13 der Wicklung 3 hindurchgeführt, so dass sie auf der Drahtaustrittsseite in definiertem Abstand in ihrer Lage fixiert und gegen Beschädigungen, Lageveränderungen usw. gesichert sind. Die Drahtenden 12, 13 können damit mühelos in eine etwa unterhalb der Darstellungsebene der Figur 1 befindliche, die Ansteuerschaltung tragende Schaltungsplatine 20 eingesteckt und verlötet werden, wobei auch das Sensorelement 4 auf dieser Schaltungsplatine 20 angeordnet sein kann.

Das Ausführungsbeispiel der Figur 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines grundsätzlich gemäss Figur 1 aufgebauten Aussenläufermotors, wobei jedoch die Wicklung 3 zwei Spulen 14, 15 aufweist. Da in diesem Ausführungsbeispiel die beiden Drahtenden 16 - 19 jeder der beiden Spulen 14, 15 zu der Schaltungsplatine 20 geführt werden sollen, sind hier alternativ zur Ausführungsform der Figur 1 Isolierstoff-Zapfen 21, 22 mit jeweils zwei axialen Bohrungen in entsprechende Durchgangsöffnungen 23, 24 des Stators 1 eingesetzt. Auch hier werden Montagefreundlichkeit und Zuverlässigkeit bzgl. der Verbindung der Wicklung 3 mit der Schaltungsplatine 20 in der zu Figur 1 geschilderten Weise verbessert.

Figur 3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Isolierstoff-Zapfens mit nur einer axialen Bohrung; in gleicher Weise können aber auch Zapfen mit mehreren axialen Bohrungen hergestellt werden. Der — hier zylindrisch gestaltete — Zapfenkörper 25 weist einen ringförmigen Anlagevorsprung 26 auf, dem im Abstand der Blechpaketdicke des Stators 1 gegenüberliegend eine Rastnase 27 angeordnet ist. Die Rastnase 27 ist in bekannter Weise federelastisch ausgestaltet, beispielsweise durch in axiale Richtung gelegte Einschnitte auf beiden Seiten der Rastnase in den Zapfenkörper 25, so dass die Rastnase 27 quer zur Längsrichtung des Zapfenkörpers 25 weggebogen werden kann.

Der Zapfen gemäss Figur 3 weist darüber hinaus eine trichterförmige Bohrung 28 auf, wobei die grosse Öffnung des

Trichters der Einführung und dessen kleine Öffnung der Ausführung des Drahtendes der Statorwicklung 3 dienen. Wird ein solcher Zapfen beispielsweise in die Durchgangsöffnung 8 des Stators 1 der Figur 1 eingesetzt, so ist er in axialer Richtung durch den Anlagevorsprung 26 und die Rastnase 27 gegen Verschiebung arretiert, und das Drahtende 13 kann infolge der trichterförmigen Bohrung 28 bequem und drahtschonend eingeführt werden.

Figur 4 zeigt eine Zapfen-Baugruppe für einen drei-strängig bewickelten sechs-poligen Stator (Fig. 5), die zu einer weiteren Montagevereinfachung führt. An einen Isolierstoffring 29 sind sechs Zapfen 30 bis 35 (entsprechend der Anzahl der Statornuten in Fig. 5) angeformt, von denen drei (30, 31, 32) prinzipiell gemäss der Darstellung in Figur 3 gestaltet sind. Der Anlagevorsprung 26 wird hier jedoch vom Isolierstoff-Ring 29 gebildet. Auch ist es nicht erforderlich, an jedem der Zapfen 30 bis 35 eine Rastnase 27 anzubringen, da zur sicheren Fixierung der Baugruppe im Stator 3 über den Umfang verteilte Rastnasen 27 ausreichend sind. Im Gegensatz zu den mit der trichterförmigen Bohrung 28 gemäss Figur 3 versehenen Zapfen 30, 31, 32 weisen die Zapfen 33, 34, 35 lediglich eine Einstecköffnung 36 auf, die z.B. zur Aufnahme einer Quetschverbindung für Wicklungsdrähte geeignet ist.

Wie in Figur 5 erkennbar, werden bei dieser Ausführungsform die axialen Durchgangsöffnungen im Stator von den Zwischenräumen benachbarter Wicklungsspulen 37 bis 42 gebildet. Die Zapfen-Baugruppe der Figur 4 wird auf den fertig bewik-kelten Stator der Figur 5 (von der Bildunterseite her) solcherart aufgesteckt, dass die Zapfen 30 bis 35 in den Stator-Nuten zu liegen kommen. Der Ring 29 liegt dann auf der einen Stirnseite des Stator-Blechpaketes 43 auf, während die Rastnasen 27 die Baugruppe auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Stator-Blechpaketes 43 gegen axiales Verschieben sichern. Je ein Drahtende 44, 45, 46 der drei Wicklungsstränge wird durch die trichterförmigen Bohrungen 28 der Zapfen 30 bis 32 hindurchgeführt, die jeweils anderen Drahtenden 47, 48, 49 werden durch eine Quetschverbindung miteinander leitend verbunden, die in eine der Einstecköffnungen 36 eingesetzt und somit gesichert wird.

Zur besseren Lagesicherung der Zapfen-Baugruppe kann der Ring 29 noch eine besondere Kontur 50 aufweisen, die zu einem Gegenstück 51 am Stator-Blechpaket 43 — beispielsweise einem Zapfen — passt. Damit wird verhindert, dass bei der Montage die Baugruppe versehentlich falsch aufgesetzt wird oder bei einem toleranzbedingt zu grossen Zwischenraum zwischen den benachbarten Wicklungsspulen die Zapfen ihre Lage relativ zum Stator verändern können.

Wie in Figur 4, besser aber noch in Figur 3 zu erkennen ist, können die Zapfen mit einem axial verlaufenden Zapfenfortsatz 52 versehen sein, durch den die Bohrung 28 hindurchführt. Dieser Zapfenfortsatz 52 hat primär die Aufgabe, die Drahtenden der Statorwicklung so weit zu führen, dass die axiale Wicklungsdicke der Statorwicklung überbrückt wird. In Figur 5 liegen die Zapfenfortsätze 52 beispielsweise auf der nicht sichtbaren Stirnseite des Stator-Blechpaketes 43 und haben eine solche Höhe, dass die Drahtenden erst ausserhalb der Wicklungsspulen 37 bis 42 hervortreten. Der Stator kann somit auf die zugehörige Schaltungsplatine bis zur Anlage der Zapfenfortsätze 52 aufgesteckt werden.

Figur 6 zeigt einen Stator gemäss Figur 5, der jedoch als Reinraum-Ausführung mit einem Giessharz umgössen ist. Der Stator der Figur 5 wird zu diesem Zweck in eine Giessform eingelegt, die auf ihrer Unterseite den Zapfenfortsätzen 52 entsprechende Ausnehmungen sowie Aufnahmeöffnungen für die Drahtenden 44, 45, 46 aufweist. Nach Ausgiessen der Form mit dem Giessharz kann ein Stator entnommen werden, der vollkommen gegen Staubpartikel oder sonstige Verunreinigungen

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gesichert ist, aus dem aber die für die Verbindung mit der Schaltungsplatine benötigten Drahtenden 44 bis 46 in ihre Lage fixiert, gerade ausgerichtet und unbeschädigt herausragen. Die in Figur 3 erkennbare trichterförmige Bohrung 28 hat hierbei den Vorzug, dass das flüssige Giessharz mühelos einfliessen und das jeweilige Drahtende in der Bohrung fixieren kann. Die Einstecköffnung 36, in der die miteinander verbundenen Drahtenden 47 bis 49 eingesteckt sind, ist vollständig vom Giessharz eingeschlossen.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf Aussenläufer-5 motoren beschränkt, sondern gleichermassen z.B. auch bei In-nenläufermotoren anwendbar.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Elektromotor mit einem eine oder mehrere axiale Durchgangsöffnungen aufweisenden Stator und einer Anordnung zur Lagefixierung und Sicherung der Drahtenden der Statorwicklung, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Durchgangsöffnung (8, 9; 23, 24) ein aus einem Isolierstoff bestehender Zapfen (10, 11; 21, 22; 30 - 35) eingesetzt ist, der eine oder mehrere axiale Bohrungen (28) aufweist, durch die die Drahtenden (12, 13; 16 - 19; 44 - 46) der Statorwicklung (3; 14, 15; 37 -42) geführt sind.

2. Elektromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jedes Drahtende (12, 13) der Statorwicklung (3) ein Zapfen (10, 11) mit nur einer axialen Bohrung (28) in einer Durchgangsöffnung (8, 9) des Stators (1) eingesetzt ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Elektromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Durchgangsöffnungen bei einem genuteten Stator von den Zwischenräumen benachbarter Wicklungsspulen (37 - 42) gebildet werden.

4. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine derartige Aussenkontur der Zapfen (10, 11; 21, 22; 30 - 35), dass deren Lage in den Durchgangsöffnungen (8, 9; 23, 24) bzw. Zwischenräumen gegen Querverschiebungen gesichert ist.

5. Elektromotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen einen Anlagevorsprung (26) und im Abstand der Blechpaketdicke des Stators eine federelastische Rastnase (27) aufweisen, durch die der in eine Durchgangsöffnung bzw. einen Zwischenraum eingesteckte Zapfen in axialer Richtung verschiebegesichert ist.

6. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (30 - 35) im Abstand der Wicklungsspulen-Zwischenräume an einem Isolierstoff-Ring (29) derart angeordnet sind, dass bei auf den bewickelten Stator (Fig. 5) in axialer Richtung aufgestecktem Ring (29) die Zapfen (30 - 35) sich durch die Zwischenräume hindurch erstrecken.

7. Elektromotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei der am Ring (29) angeordneten Zapfen (31, 33, 35) im Abstand der Bleckpaketdicke des Stators vom Ring (29) federelastische Rastnasen (27) vorgesehen sind und der Ring (29) eine solche Form aufweist, dass er im aufgesteckten Zustand auf der Stirnseite des Blechpakets zur Anlage kommt.

8. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Bohrungen (28) in den Zapfen (30 - 32) trichterförmig mit einer grossen Drahteinführ- und einer kleinen Drahtausführöffnung gestaltet sind.

9. Elektromotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Drahtaustrittseite der Zapfen (25; 30 - 32) ein die axiale Wicklungsdicke überragender Zapfenfortsatz (52) angeordnet ist, durch den die Bohrung (28) axial hindurchgeführt ist.

10. Elektromotor nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (29) einen auf ein Gegenstück (51) am Stator passenden Konturbereich (50) aufweist, wodurch die Lage des aufgesteckten Ringes (29) gesichert ist.