DE102010039336A1 - Contact device in a stator of an electrical machine - Google Patents
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Abstract
Eine Kontakteinrichtung in einem Stator eines Elektromotors zur Kontaktierung mehrerer über den Umfang angeordneter Spulen im Stator umfasst einen Kontaktträger aus elektrisch isolierendem Material sowie elektrisch leitende Leitungsbahnen.A contact device in a stator of an electric motor for making contact with a plurality of coils arranged over the circumference in the stator comprises a contact carrier made of electrically insulating material as well as electrically conductive conductor tracks.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontakteinrichtung in einem Stator einer elektrischen Maschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a contact device in a stator of an electric machine according to the preamble of claim 1.
Stand der TechnikState of the art
In der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine kompakt bauende elektrische Kontaktierung des Stators in einer elektrischen Maschine anzugeben.The invention has for its object to provide a simple design measures compact electrical contacting of the stator in an electrical machine.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate expedient developments.
Die erfindungsgemäße Kontakteinrichtung wird in einem Stator einer elektrischen Maschine wie einem Generator oder einem Elektromotor eingesetzt, beispielsweise in einem elektronisch kommutierten Synchronmotor. Die elektrische Maschine kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, beispielsweise im Lenksystem als Servomotor oder im Antriebsstrang in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen als Antriebsmotor bzw. Generator. In Betracht kommen aber auch Anwendungen für Hilfsaggregate im Fahrzeug, beispielsweise Scheibenwischermotoren, Fensterhebermotoren oder Motoren zur Sitzverstellung. Darüber hinaus ist auch eine Anwendung unabhängig von Kraftfahrzeugen möglich, beispielsweise in elektrisch betätigten Werkzeugmaschinen, insbesondere Handwerkzeugmaschinen. Der Motor kann auch in Fahrrädern oder sonstigen Zweirädern als elektrischer Antrieb eingesetzt werden.The contact device according to the invention is used in a stator of an electrical machine such as a generator or an electric motor, for example in an electronically commutated synchronous motor. The electric machine can be used in a motor vehicle, for example in the steering system as a servomotor or in the drive train in hybrid or electric vehicles as a drive motor or generator. Also suitable are applications for auxiliary equipment in the vehicle, such as windscreen wiper motors, window lift motors or motors for seat adjustment. In addition, an application independent of motor vehicles is possible, for example in electrically operated machine tools, in particular hand tool machines. The engine can also be used in bicycles or other two-wheeled as an electric drive.
Die Kontakteinrichtung im Stator der elektrischen Maschine wird zur elektrischen Kontaktierung der im Stator angeordneten Spulen eingesetzt und weist einen Kontaktträger auf, der aus einem elektrisch isolierenden Material besteht, sowie elektrisch leitende Leitungsbahnen, über die der elektrische Kontakt zu den Spulen hergestellt wird. Die Leitungsbahnen sind in dem elektrisch isolierenden Kontaktträger aufgenommen.The contact device in the stator of the electric machine is used for electrical contacting of the coils arranged in the stator and has a contact carrier, which consists of an electrically insulating material, and electrically conductive pathways, via which the electrical contact is made to the coils. The conductor tracks are accommodated in the electrically insulating contact carrier.
Diese Ausführung hat den Vorteil eines konstruktiv einfachen Aufbaus. Da unabhängig von der Anzahl der zu kontaktierenden Spulen lediglich ein einziger Kontaktträger erforderlich ist, genügt ein in Achsrichtung verhältnismäßig kleiner Bauraum zur Aufnahme der Kontakteinrichtung. Der Kontaktträger übernimmt eine Doppelfunktion: Zum einen sind die elektrisch leitenden Leitungsbahnen zur Kontaktierung der Spulen am Kontaktträger gehalten, zum andern sorgt der Kontaktträger aufgrund der Ausführung aus elektrisch nicht-leitendem Material für eine elektrische Isolierung zwischen den verschiedenen Leitungsbahnen.This design has the advantage of a structurally simple construction. Since only a single contact carrier is required, regardless of the number of coils to be contacted, a relatively small space in the axial direction for receiving the contact device is sufficient. On the one hand, the electrically conductive pathways for contacting the coils are held on the contact carrier, on the other hand, the contact carrier ensures due to the design of electrically non-conductive material for electrical insulation between the different conductor paths.
Der Kontaktträger ist zweckmäßigerweise ringförmig ausgebildet und besteht vorzugsweise aus Kunststoff, wobei eine Ausführung als Kunststoff-Spritzgussbauteil vorteilhaft ist. Aufgrund der Ringform kann zum einen die Rotorwelle durch den Kontaktträger hindurchgeführt werden, zum andern kann in der zentrischen Ausnehmung eine Leistungselektronikeinheit aufgenommen werden, welche die Spulen im Stator über die Leitungsbahnen der Kontakteinrichtung mit Strom versorgt. Bei der Leistungselektronikeinheit handelt es sich beispielsweise um eine Drehstrom-Sternpunktschaltung. Die Leistungselektronikeinheit kontaktiert die elektrischen Leitungsbahnen an einer Stirnseite des Kontaktträgers, wobei die Leitungsbahnen die Spulen auf der anderen, gegenüberliegenden Stirnseite des Kontaktträgers kontaktieren. Die Leitungsbahnen können durch den Kontaktträger hindurchgeführt sein, wobei es zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zweckmäßig ist, Leitungsbahnen an unterschiedlichen Umfangspositionen durch den Kontaktträger hindurchzuführen. Die Leitungsbahnen sind zweckmäßigerweise in konzentrischen Ringnuten an einer der Stirnseiten des Kontaktträgers aufgenommen, wobei die Nutwandungen, die einteilig mit dem Kontaktträger ausgebildet sind, die elektrische Isolierung verschiedener Leitungsbahnen sicherstellen. Die Leitungsbahnenden ragen an verschiedenen Umfangspositionen durch den Kontaktträger hindurch und sind zweckmäßigerweise radial nach außen geführt, um den Kontakt zu den verschiedenen Spulen am Stator herzustellen. Durch die konzentrische Anordnung der Leitungsbahnen sowie die in Umfangsrichtung versetzte Positionierung der Leitungsbahnenden ist sichergestellt, dass sich verschiedene Leitungsbahnen nicht berühren.The contact carrier is expediently ring-shaped and is preferably made of plastic, wherein an embodiment as a plastic injection-molded component is advantageous. Due to the ring shape, on the one hand, the rotor shaft can be passed through the contact carrier, on the other hand, a power electronics unit can be included in the central recess, which supplies power to the coils in the stator via the conductor paths of the contact device. The power electronics unit is, for example, a three-phase neutral connection. The power electronics unit contacts the electrical conduction paths on one end face of the contact carrier, the conduction paths contacting the coils on the other, opposite end face of the contact carrier. The conductor tracks may be passed through the contact carrier, wherein it is expedient to avoid electrical short circuit to pass through conductor tracks at different circumferential positions through the contact carrier. The conductor paths are expediently accommodated in concentric annular grooves on one of the front sides of the contact carrier, wherein the groove walls, which are formed integrally with the contact carrier, ensure the electrical insulation of different conductor paths. The conductor ends protrude at different circumferential positions through the contact carrier and are conveniently guided radially outward to make contact with the various coils on the stator. The concentric arrangement of the conductor paths and the offset in the circumferential direction positioning of the conductor ends ensures that do not touch different paths.
Die Leitungsbahnen können als Leitungsdrähte ausgeführt sein, die zweckmäßigerweise hinsichtlich Material und Durchmesser dem Wicklungsdraht der Spulen entsprechen und nach Zusammenführung zweier Drähte beispielsweise den doppelten Querschnitt aufweisen. Die Kontaktierung der Leitungsdrähte mit dem Wicklungsdraht erfolgt durch Schweißen, Löten, Crimpen, mittels Laschen oder dergleichen. The conductor tracks can be embodied as lead wires which expediently correspond in terms of material and diameter to the winding wire of the coils and, for example, have the double cross section after merging two wires. The contacting of the lead wires with the winding wire by welding, soldering, crimping, by means of tabs or the like.
Anstelle von Leitungsdrähten kann auch ein elektrisch leitendes Stanzgitter verwendet werden, das am Kontaktträger gehalten ist. Auch das Stanzgitter kann in ähnlicher Weise wie die als Einzeldrähte ausgeführten Leitungsdrähte an der Unterseite des Kontaktträgers angeordnet sein, wobei Stanzgitterabschnitte durch den Kontaktträgerkörper hindurchragen und auf der gegenüberliegenden Seite des Kontaktträgers mit dem Wicklungsdraht der Spulen verbunden werden.Instead of lead wires and an electrically conductive stamped grid can be used, which is held on the contact carrier. Also, the stamped grid can be arranged in a similar manner as the running wires as individual wires on the underside of the contact carrier, wherein stamped grid sections protrude through the contact carrier body and are connected on the opposite side of the contact carrier with the winding wire of the coils.
Die Kontakteinrichtung mit dem Kontaktträger und den Leitungsbahnen kann als vormontierte Baueinheit hergestellt und in die elektrische Maschine eingebaut werden. Die Kontakteinrichtung ist im fertig montierten Zustand Bestandteil eines Stators einer elektrischen Maschine und somit auch Teil der elektrischen Maschine selbst.The contact device with the contact carrier and the conductor tracks can be manufactured as a preassembled unit and installed in the electrical machine. The contact device is in the assembled state part of a stator of an electrical machine and thus also part of the electrical machine itself.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:Further advantages and expedient embodiments can be taken from the further claims, the description of the figures and the drawings. Show it:
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same components are provided with the same reference numerals.
In
Das Rotorpaket
Die
In der zentrischen Ausnehmung
Der Kontaktträger
Die Leitungsbahnen
Wie
Die Leitungsbahnenden
Wie
Im Ausführungsbeispiel gemäß
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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