DE102015001096A1

DE102015001096A1 - Stator of an electric motor and switching unit for this

Info

Publication number: DE102015001096A1
Application number: DE102015001096.4A
Authority: DE
Inventors: Ralph Kalthoff; Maximilian Knopf; Oliver Haupt; Rolf Tapprich
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-09-08
Also published as: DE202015008207U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator (1) eines Elektromotors, mit einer mehrphasigen Statorwicklung (5) mit je Phase (u, v, w) einer Anzahl von Spulen (5) mit jeweils ersten und zweiten Spulenenden (6) sowie mit einer Schalteinheit (7) mit einer Anzahl von Kontaktdrähten (9), die zum Anschluss von diesen jeweils zugeordneten Spulenenden (6) eine Anzahl von gebogenen Kontakthaken (13) mit einander beabstandet gegenüberliegenden Drahtschenkel (13a, 13b) unter Bildung jeweils einer Anschlussöffnung (14) aufweisen, die das zugeordnete Spulenende (6) aufnimmt, wobei der jeweilige Kontaktdraht (9) als Runddraht ausgeführt und im Bereich der Kontakthaken (13) auf der der Anschlussöffnung (14) abgewandten Schenkelaußenseite der Drahtschenkel (13a, 13b) unter Bildung einer planaren Anlagefläche (15) für eine Schweißelektrode (17) flach geprägt ist.The invention relates to a stator (1) of an electric motor having a polyphase stator winding (5) with each phase (u, v, w) of a number of coils (5) each having first and second coil ends (6) and a switching unit (7 ) having a number of contact wires (9), for connecting these respective associated coil ends (6) a number of curved contact hooks (13) with spaced opposite wire legs (13a, 13b) to form a respective connection opening (14), the the associated coil end (6) receives, wherein the respective contact wire (9) designed as a round wire and in the region of the contact hook (13) on the outside of the connection opening (14) facing away from the wire legs (13a, 13b) to form a planar contact surface (15) is embossed flat for a welding electrode (17).

Description

Die Erfindung betrifft einen Stator eines Elektromotors, mit einer mehrphasigen Statorwicklung mit je Phase einer Anzahl von Spulen mit jeweils ersten und zweiten Spulenenden sowie mit einer Schalteinheit mit einer Anzahl von Kontaktdrähten, die zum Anschluss diesen jeweils zugeordneten Spulenenden eine Anzahl von ösenartig ausgebogenen Kontakthaken mit einander beabstandet gegenüberliegenden Drahtschenkel unter Bildung einer Anschlussöffnung aufweisen, die das zugeordnete axial orientierte Spulenende aufnimmt. Sie betrifft weiter eine solche Schalteinheit mit einer Anzahl von Kontaktdrähten.The invention relates to a stator of an electric motor, comprising a polyphase stator winding with each phase of a number of coils each having first and second coil ends and a switching unit with a number of contact wires to connect these respective associated coil ends a number of eye-like bent contact hooks with each other spaced opposite wire legs to form a connection opening which receives the associated axially oriented coil end. It further relates to such a switching unit with a number of contact wires.

Ein insbesondere bürstenloser Elektromotor als elektrische Drehstrommaschine weist einen Stator mit einer Anzahl von beispielsweise sternförmig angeordneten Statorzähnen auf, welche eine elektrische Statorwicklung in Form einzelner Statorspulen tragen, die ihrerseits aus einem Isolierdraht gewickelt sind. Die Spulen sind mit deren Spulenenden einzelnen Strängen zugeordnet und untereinander in einer vorbestimmten Weise über Verbindungsleiter einer Schalteinheit verschaltet. Im Falle eines bürstenlosen Elektromotors als dreiphasige Drehstrommaschine weist der Stator drei Stränge und damit zumindest drei Verbindungsleiter auf, die jeweils phasenversetzt mit elektrischem Strom beaufschlagt werden, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen, in dem ein üblicherweise mit Permanentmagneten versehener Rotor oder Läufer rotiert. Die Verbindungsleiter werden zur Ansteuerung des Elektromotors an eine Motorelektronik geführt. Die Spulen der Statorwicklung werden mittels der Verbindungsleiter in bestimmter Weise miteinander verschaltet. Die Art der Verschaltung ist durch das Wickelschema der Statorwicklung bestimmt, wobei als Wickelschema eine Sternschaltung oder eine Dreiecksschaltung der Spulen üblich ist.A particular brushless electric motor as a three-phase electrical machine has a stator with a number of, for example, star-shaped stator teeth, which carry an electric stator winding in the form of individual stator coils, which in turn are wound from an insulating wire. The coils are associated with the coil ends of individual strands and interconnected in a predetermined manner via connecting conductors of a switching unit. In the case of a brushless electric motor as a three-phase three-phase machine, the stator has three strands and thus at least three connecting conductors, which are each supplied with out-of-phase electrical current to generate a magnetic rotating field in which rotates a usually provided with permanent magnets rotor or rotor. The connecting conductors are led to drive the electric motor to an engine electronics. The coils of the stator winding are interconnected by means of the connecting conductors in a certain way. The type of interconnection is determined by the winding scheme of the stator winding, with a star connection or a triangular circuit of the coils being customary as the winding diagram.

Aus der EP 1 526 628 B1 ist es bekannt, die phasenselektiven Verbindungsleiter in Form von dort als Schaltringe bezeichneten Stromschienen auszuführen, die als Stanz-Biegeteile aus einem Kupfermaterial hergestellt sind. Hierzu werden aus einem entsprechenden Blechmaterial die Stromschienen inklusive einer Anzahl von haken- und/oder steckzungenförmigen Kontaktelementen ausgestanzt und die dadurch gebildete Stromschiene ringförmig gebogen. Nachteilig hierbei ist, dass im Zuge des Stanzprozesses zur Herstellung der Stromschienen, die im Anschluss an den Biegevorgang die dortigen Schaltringe bilden, ein unerwünscht hoher Blechverschnitt von üblicherweise 54% praktisch unvermeidbar istFrom the EP 1 526 628 B1 It is known to carry out the phase-selective connection conductors in the form of there known as switching rings busbars, which are made as stamped and bent parts of a copper material. For this purpose, the busbars including a number of hook and / or plug-tongue-shaped contact elements are punched out of a corresponding sheet material and the current rail formed thereby bent annularly. The disadvantage here is that in the course of the stamping process for the production of busbars, which form the local switching rings following the bending process, an undesirably high sheet metal waste of usually 54% is practically unavoidable

Die US 2011/0057524 A1 offenbart eine elektrische Steckverbinderanordnung für einen bürstenlosen elektromagnetischen Motor. Dieser umfasst eine dreiphasige Statorwicklung mit einer Anzahl von Wicklungen pro Phase, welche entweder parallel oder in Reihe verschaltet sind. Die Steckverbinderanordnung umfasst ein ringförmiges Drahtleitelement zur Aufnahme der Enden der Wicklungen sowie eine Verbindungsaufnahme in Form von drei ringförmigen Verbindungsschienen, die jeweils als Endung einen Kabelschuh aufweisen. Außerdem weisen die Verbindungsschienen axial erweiterte Drahtklemmen zur Sicherstellung des elektrischen Kontaktes für die drei Phasen durch die Schlitze des Drahtleitelementes auf.The US 2011/0057524 A1 discloses an electrical connector assembly for a brushless electromagnetic motor. This comprises a three-phase stator winding with a number of windings per phase, which are connected either in parallel or in series. The connector assembly comprises an annular wire guide for receiving the ends of the windings and a connection receptacle in the form of three annular connecting rails, each having an end as a cable lug. In addition, the connecting rails on axially extended wire terminals to ensure the electrical contact for the three phases through the slots of the wire guide on.

Aus der US 2005/0088049 A1 ist ein Stator für einen elektrischen Motor mit ringförmigem Statorpaket mit mehreren Statorzähnen bekannt. Eine ringförmige Verbindungseinheit ist an einer End- oder Stirnseite des Stators angebracht. Die ringförmige Verbindungseinheit umfasst Ablenkungselemente sowie ein Tragelement, welches mit einer Aufnahme und Schlitzen ausgestattet ist. In der Aufnahme befinden sich eine Reihe von gegeneinander isolierten Verbindungsringen, deren jeder Kontaktelemente aufweist, welche durch die Schlitze nach außen geführt sind.From the US 2005/0088049 A1 For example, a stator for an electric motor with an annular stator packet having a plurality of stator teeth is known. An annular connection unit is attached to an end or end side of the stator. The annular connection unit comprises deflection elements and a support element, which is equipped with a receptacle and slots. In the receptacle are a number of mutually insulated connecting rings, each having contact elements, which are guided through the slots to the outside.

Die DE 10 2007 040 809 A1 offenbart einen Drehstrommotor mit mehreren, parallel geschaltete Spulen aufweisenden Strängen eines Stators. Der Stator weist ringförmig gestaltete Kontaktschienen zur Kontaktierung der Spulen auf, die ihrerseits mit nutförmigen Kontakthaltern als bauliche Einheit gestaltet sind. Die Kontakthalter sind aus Kunststoff gefertigt und an den Spulen angespritzt.The DE 10 2007 040 809 A1 discloses a three-phase motor having a plurality of parallel-connected coils of a stator. The stator has ring-shaped contact rails for contacting the coils, which in turn are designed with groove-shaped contact holders as a structural unit. The contact holders are made of plastic and molded onto the coils.

Aus der DE 10 2009 036 128 A1 ist ein Elektromotor mit einem Stator mit zwölf Statorwicklungen bekannt, die teilweise in Reihe und letztendlich zu einer Sternschaltung verschaltet sind. Zur Verschaltung sind ein Tragelement und eine Leiterbahnstruktur aus vier Drähten vorgesehen, die von dem Tragelement aufgenommen sind, indem die Drähte in dieses Tragelement eingeklipst sind. Die Drähte bilden einen vollständigen Ring oder teilweise Ringabschnitte, wobei ein solcher Draht als vollständiger Ring im Zusammenhang mit den Spulenenden der Statorwicklungen die Sternschaltung ausbildet. Das Tragelement weist axiale Führungen für die Spulenenden auf, wobei die elektrische Verbindung zwischen den Spulenenden und den jeweiligen Drähten durch Löten, Schweißen oder Heißverstemmen erfolgt.From the DE 10 2009 036 128 A1 is an electric motor with a stator with twelve stator windings known, which are partially connected in series and ultimately to a star connection. For interconnection, a support element and a conductor track structure of four wires are provided, which are received by the support member by the wires are clipped into this support member. The wires form a complete ring or partial ring sections, such a wire forming the star connection as a complete ring associated with the coil ends of the stator windings. The support element has axial guides for the coil ends, wherein the electrical connection between the coil ends and the respective wires by soldering, welding or Heißverstemmen takes place.

Ähnliche Schaltungseinheiten mit aus Runddraht bestehenden Kotaktdrähten zur Verbindung und Kontaktierung der Spulenenden sind aus der US 7,948,130 B2 und aus der DE 102 61 611 A1 bekannt.Similar circuit units made of round wire Kotaktdrähten for connecting and contacting the coil ends are from the US 7,948,130 B2 and from the DE 102 61 611 A1 known.

Bei aus Runddraht bestehenden Kotaktdrähten ist die Kontaktierung mit den Spulenenden mittels üblicherweise Widerstandsschweißen problematisch, da aufgrund der runden Drahtquerschnitte sowohl der Spulenenden als auch des jeweiligen Kontaktdrahtes diese die beteiligten Drähte beim Verschweißen mittels glatten oder planflächigen Elektroden zum Verkippen neigen. Eine solche Verkippung der Drähte führt aufgrund häufiger Fehlschweißungen zu einem unerwünscht hohen Ausschuss. Um ein Verkippen der Drähte zu vermeiden müssen die Toleranzen extrem gering sein, was kosten- und fertigungstechnisch entsprechend aufwändig ist. Zwar könnte dem Verkippen der Drähte durch den Einsatz von Formelektroden (Prisma) entgegengewirkt werden. Jedoch können derartige Formelektroden die Toleranzen nur bedingt ausgleichen. Alternativ wäre der Einsatz eines Messsystems denkbar, welches die Drähte vor dem Verschweißen vermisst. Jedoch ist auch diese Methode unerwünscht aufwendig. When made of round wire Kotaktdrähten contacting with the coil ends by means of usually resistance welding is problematic because due to the round wire cross-sections of both the coil ends and the respective contact wire these tend the wires involved during welding by means of smooth or planar electrodes for tilting. Such tilting of the wires leads due to frequent Fehlschweißungen to an undesirably high rejects. In order to avoid tilting of the wires, the tolerances must be extremely low, which is costly and manufacturing technically complex. Although it could counteract the tilting of the wires through the use of formula electrodes (prism). However, such formula electrodes can compensate for the tolerances only conditionally. Alternatively, the use of a measuring system would be conceivable, which measures the wires before welding. However, this method is undesirably expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stator mit einer zur einfachen sowie zuverlässigen Verbindung und Kontaktierung der Wicklungsspulen besonders geeigneten Schalteinheit anzugeben. Insbesondere soll ein Verkippen der Spulen- und/oder Kontaktdrähte während des Schweißvorgangs zur stoffschlüssigen Verbindung des jeweiligen Kontaktdrahtes und der jeweiligen Spulenenden möglichst vermieden werden. Des Weiteren soll eine Schalteinheit mit zumindest einem diesbezüglich besonders geeigneten Kontaktdraht angegeben werden.The invention is therefore based on the object to provide a stator with a simple and reliable connection and contacting the winding coils particularly suitable switching unit. In particular, a tilting of the coil and / or contact wires during the welding process for cohesive connection of the respective contact wire and the respective coil ends should be avoided as far as possible. Furthermore, a switching unit with at least one in this respect particularly suitable contact wire to be specified.

Bezüglich des Stators wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Schalteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.With respect to the stator, this object is achieved with the features of claim 1 and with respect to the switching unit with the features of claim 9 according to the invention. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

Hierzu ist dem Stator, der mit einer mehrphasigen Statorwicklung mit je Phase einer Anzahl von Spulen mit jeweils ersten und zweiten Spulenenden eine Schalteinheit mit einer Anzahl von Kontaktdrähten, vorzugsweise mit je Phase mindestens zwei Kontaktdrähten, zugeordnet. Der jeweilige Kontaktdraht ist als Runddraht mit kreisförmigem Drahtquerschnitt ausgeführt und weist zum Anschluss der diesem zugeordneten Spulenenden eine Anzahl von ösenartig ausgebogenen Kontakthaken auf. Diese wiederum weisen einander beabstandet gegenüberliegende Drahtschenkel auf, zwischen denen eine Anschlussöffnung gebildet ist, die das zugeordnete axial orientierte Spulenende aufnimmt. Die durch U-förmiges Biegen des Kontaktdrahtes hergestellten Kontakthaken bilden zwischen dessen Drahtschenkel eine einseitig offene Hakenöffnung aus.For this purpose, the stator, which is associated with a polyphase stator winding with each phase of a number of coils each having first and second coil ends, a switching unit with a number of contact wires, preferably with at least two contact wires per phase. The respective contact wire is designed as a round wire with a circular wire cross-section and has a number of eyelet-like bent contact hook for connecting the associated coil ends. These in turn have spaced apart wire legs, between which a connection opening is formed which receives the associated axially oriented coil end. The contact hooks produced by U-shaped bending of the contact wire form a hook opening open on one side between its wire legs.

Im Bereich der Kontakthaken ist der Kontaktdraht auf den der Anschlussöffnung abgewandten Schenkelaußenseiten der Drahtschenkel unter Bildung planarer Anlagefläche flach geprägt, so dass für die Schweißkontaktierung des jeweiligen Kontaktdrahtes mit den zugeordneten Spulenenden im Beriech der Kontakthaken die eine flache Schweißelektrode zum Ausgleich von Toleranzen verwendet werden kann. Dabei ist der Kontaktdraht vorzugsweise in den verbleibenden Drahtabschnitten unverändert als Runddraht belassen. Der oder jeder Kontaktdraht ist vorzugsweise als Kupferdraht mit verzinnten Kontakthaken ausgeführt.In the region of the contact hooks, the contact wire is flatly embossed on the leg outer sides of the wire legs facing away from the connection opening, so that a flat welding electrode can be used to compensate tolerances for the welding contact of the respective contact wire with the associated coil ends in the contact hook. In this case, the contact wire is preferably left unchanged in the remaining wire sections as a round wire. The or each contact wire is preferably designed as a copper wire with tinned contact hooks.

Die im Biegeverfahren hergestellten Kontakthaken sind in der bestimmungsgemäßen Lageposition des entsprechend gebogenen Kontaktdrahtes derart orientiert, dass bezogen auf die zentrale Achse des zur Aufnahme des Rotors eines damit aufgebauten Elektromotors zylinderförmigen Stators alle Drahtschenkel entweder radial oder tangential verlaufen. Hierdurch wird eine entsprechend jeweils stets gleiche Positionierung und Orientierung der Schweißelektroden bei Schweißkontaktierung der Kontakthaken mit den Spulenenden ermöglicht.The contact hooks produced in the bending process are oriented in the intended position position of the correspondingly bent contact wire such that, relative to the central axis of the stator for receiving the rotor of an electric motor cylindrical stator all wire legs are either radial or tangential. As a result, a corresponding respectively always the same positioning and orientation of the welding electrodes in Schweißkontaktierung the contact hooks with the coil ends allows.

Der jeweilige Kontaktdraht ist im den Kontakthaken bildenden Bereich vorzugsweise lediglich einseitig flach geprägt. Infolge eines U-förmigen Biegens des Kontaktdrahtes derart, dass der jeweilige flache Drahtabschnitt beim Biegeprozess die Außenseite darstellt, liegt die gegenüberliegende Rundseite dieses Kontaktdrahtbereichs innen und bildet somit die Wandung der jeweiligen Anschlussöffnung für das entsprechende Spulenende.The respective contact wire is formed in the contact hook forming area preferably only on one side flat. Due to a U-shaped bending of the contact wire such that the respective flat wire section during the bending process is the outside, the opposite round side of this contact wire area lies inside and thus forms the wall of the respective connection opening for the corresponding coil end.

In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst die Schalteinheit ein ringförmiges, vorzugsweise aus Kunststoff bestehendes, Rahmenteil, in welchem die den Phasen der Statorwicklung zugeordneten Kontaktdrähte bereichsweise einliegen. Deren Kontakthaken ragen auf der den Spulen abgewandten Ringseite aus dem Rahmenteil heraus und sind somit von der entsprechenden Statorstirnseite für das anschließende Verschweißen der Kontakthaken mit den jeweiligen Spulenenden montagetechnisch gut und einfach zugänglich. Geeigneterweise weist das Rahmenteil im Montagezustand von den Spulenenden durchsetzte Durchführungen (Durchtrittsöffnungen) auf, die mit den Anschlussöffnungen der Kontakthaken fluchten.In an advantageous embodiment, the switching unit comprises an annular, preferably made of plastic, frame part, in which the phases of the stator winding associated contact wires partially einliegen. Their contact hooks protrude on the side facing away from the coils ring side out of the frame part and are thus easily and easily accessible from the corresponding Statorstirnseite for the subsequent welding of the contact hooks with the respective coil ends montagetechnisch. Suitably, the frame part in the assembled state of the coil ends penetrated penetrations (passages), which are aligned with the connection openings of the contact hooks.

Eine derart ausgestaltete Schalteinheit für einen Stator eines Elektromotors, mit vorzugsweise einer der Phasen der Statorwicklung entsprechenden oder die Phasenanzahl übersteigenden Anzahl von Kontaktdrähten, die als Runddraht mit kreisförmigem Drahtquerschnitt ausgeführt und im Bereich der Kontakthaken auf der der Anschlussöffnung abgewandten Schenkelaußenseite der Drahtschenkel unter Bildung planarer Anlageflächen flach geprägt sind, ermöglicht eine besonders fehlersichere Montage und Spulenverschaltung sowie insbesondere eine einfache, zeitsparende und zuverlässige Schweißkontaktierung der Spulenenden und Kontaktdrähte.Such configured switching unit for a stator of an electric motor, preferably with one of the phases of the stator winding or the number of phases exceeding number of contact wires, designed as a round wire with a circular wire cross section and in the contact hook on the connection opening remote leg outer side of the wire legs are flat shaped to form planar contact surfaces, allows a particularly fail-safe assembly and Spulenverschaltung and in particular a simple, time-saving and reliable Schweißkontaktierung the coil ends and contact wires.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Show:

1 eine perspektivische Darstellung eines als Blechpakte ausgeführten Stators mit auf dessen Statorzähne aufgesteckten bewickelten Spulenrahmen in beispielhaft sechs Spulenpaaren mit jeweils zwei Spulenenden, 1 3 a perspective view of a stator designed as a sheet metal pact with wound on the stator teeth wound coil frame in example six coil pairs with two coil ends,

2 in perspektivischer Darstellung eine ringförmige Schalteinheit mit einem Rahmenteil und darin einliegenden Kontaktdrähten mit zur Spulenverschaltung ausgebogenen und dabei tangential orientierten Kontakthaken zur Aufnahme der in 1 gezeigten der Spulenenden der Statorwicklung, 2 in a perspective view of an annular switching unit with a frame part and therein contact wires with curved out for Spulenverschaltung and thereby tangentially oriented contact hook for receiving the in 1 shown the coil ends of the stator winding,

3 eine Schaltungseinheit gemäß 2 mit radial orientierten Kontakthaken der Kontaktdrähte, 3 a circuit unit according to 2 with radially oriented contact hook of the contact wires,

4a und 4b schematisch in einer Seitenansicht bzw. in Frontansicht mit Blick in eine Anschlussöffnung für eines der Spulenenden einen Kontakthaken mit einander beabstandet gegenüberliegenden und außenseitig abgeflachten Drahtschenkeln des als Runddraht ausgeführten Kontaktdrahtes, 4a and 4b schematically in a side view or in front view looking into a connection opening for one of the coil ends a contact hook with spaced apart opposite and externally flattened wire legs of the round wire designed as a contact wire,

5 eine Schnittdarstellung des Kontaktdrahtes innerhalb dessen flach geprägten Kontakthakenbereichs, und 5 a sectional view of the contact wire within its flat embossed contact hook area, and

6 in einer stirnseitigen Aufsicht auf die montierte und schweißkontaktierte Schalteinheit des Stators. 6 in a frontal view of the mounted and sweat-contacted switching unit of the stator.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt einen Stator 1 eines Elektromotors, in dem der Stator 1 einen in der perspektivische Darstellung nicht gezeigten Rotor konzentrisch umgibt ist, mit dem der Stator 1 in üblicher Weise zusammenwirkt. Zu einem sternförmigen Blechpaket gestapelte Statorbleche bestehen üblicherweise aus weichmagnetischem Eisen, wobei das dem Stator 1 zugeordnete Statorjoch in 1 nicht gezeigt ist. 1 shows a stator 1 an electric motor in which the stator 1 is concentrically surrounding a rotor, not shown in the perspective view, with which the stator 1 cooperates in the usual way. To a star-shaped laminated core stacked stator plates are usually made of soft magnetic iron, which the stator 1 associated stator yoke in 1 not shown.

Der Stator 1 weist ausgehend vom Pohlschuh 2 unter Bildung von nicht näher bezeichneten Statornuten radial nach außen gerichtete Statorzähne 3 auf, auf die rahmenartige Wicklungsträger 4 aufgesteckt sind. Jeder der rahmenartigen Wicklungsträger 4 trägt eine Spulenwicklung oder Spule 5 als Teil der Statorwicklung. Jeweils zwei aufeinanderfolgende Spulen 5 sind durchgehend verbunden und bilden ein Spulenpaar mit den Spulen 5 in Serienschaltung. Die Spulenpaare sind jeweils über zwei Spulenenden 6 kontaktierbar. Die dargestellten, insgesamt zwölf Spulenenden 6 sind zur weiteren Verschaltung und Kontaktierung mittels einer nachfolgend näher beschriebenen Schalteinheit 7 axial, d. h. in Richtung der gezeigten Stator- und Motorachse A orientiert bzw. ausgerichtet.The stator 1 points from the Pohlschuh 2 forming radially outwardly directed stator teeth to form unspecified stator slots 3 on, on the frame-like winding support 4 are plugged. Each of the frame-like winding carriers 4 carries a coil winding or coil 5 as part of the stator winding. Two consecutive coils 5 are connected continuously and form a coil pair with the coils 5 in series. The coil pairs are each over two coil ends 6 contactable. The illustrated, a total of twelve coil ends 6 are for further interconnection and contacting by means of a switching unit described in more detail below 7 axially, ie oriented or aligned in the direction of the stator and motor axis A shown.

Die 2 und 3 zeigen in perspektivischen Darstellungen jeweils eine Schalteinheit 7 mit einem ringförmigen Rahmenteil 8, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht und als Formteil gespritzt ist. Das Rahmenteil 8 weist auf dessen Kontaktierungsseite 8a eingeformte Schlitzkonturen und/oder sickenartigen Nutenkonturen 8b auf, in denen mehrere Kontaktdrähte 9 bereichsweise einliegen. Jeder Kontaktring 9 bildet ein Verschaltungsteil zum Verbinden bestimmter Spulenenden 6 der Statorwicklung unter Herstellung einer Stern- oder Dreieckschaltung sowie gegebenenfalls ein Anschlussende 10 zum phasenselektiven Anschluss der aus den verschalteten Spulen 5 gebildeten Statorwicklung an eine nicht dargestellte Ansteuerelektronik zur phasenrichtigen Bestromung der Spulen 5 bzw. Spulenpaare der Statorwicklung im elektromotorischen Betrieb.The 2 and 3 each show a switching unit in perspective views 7 with an annular frame part 8th , which is preferably made of plastic and injected as a molding. The frame part 8th points to its contacting side 8a Molded slot contours and / or bead-like groove contours 8b on, in which several contact wires 9 in some areas. Every contact ring 9 forms an interconnecting part for connecting certain coil ends 6 the stator winding to produce a star or delta connection and optionally a terminal end 10 for the phase-selective connection of the connected coils 5 formed stator winding to a control electronics, not shown for phase-correct energization of the coils 5 or coil pairs of the stator winding in the electromotive operation.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel umfasst der Stator 1 insgesamt zwölf Spulen 5, die zu Spulenpaaren mit insgesamt zwölf Spulenenden 6 gewickelt sind. Der Anordnung und axialen Ausrichtung der Spulenenden 6 entspricht die Anzahl und azimutale Anordnung von Durchgangsöffnungen oder Durchführungen 11 im Rahmenteil 8 der Schalteinheit 7. An den den Durchführungen 11 zugeordneten Positionen weist das Rahmenteil 8 von den Durchführungen 11 durchsetzte Stütz- und/oder Führungsdome 12 auf, die sich in Axialrichtung A erstrecken.According to the embodiment, the stator comprises 1 a total of twelve coils 5 to coil pairs with a total of twelve coil ends 6 are wound. The arrangement and axial alignment of the coil ends 6 corresponds to the number and azimuthal arrangement of through holes or feedthroughs 11 in the frame part 8th the switching unit 7 , At the passages 11 assigned positions, the frame part 8th from the bushings 11 interspersed support and / or Führungsdome 12 on, which extend in the axial direction A.

Der jeweilige Kontaktdraht 9 ist ein Runddraht. Besonders bevorzugt ist ein im Querschnitt runder (kreisförmiger) Kupferdraht, der vollständig oder zumindest bereichs- oder abschnittsweise verzinnt ist. Der verwendete Runddraht wird zur Bereitstellung des jeweiligen Kontaktdrahtes 9 zum einen insgesamt kreisbogenförmig in Anpassung an die Ringform des Rahmenteils gebogen. Andererseits werden aus dem jeweiligen Runddraht im Zuge des Biegeverfahrens ösenartig gebogene Kontakthaken 13 hergestellt. Die jeweiligen Biegestellen der Kontaktdrähte 9 sind derart positioniert und ausgebildet, dass die zwischen den einander gegenüberliegenden Drahtschenkeln 13a, 13b gebildeten Anschlussöffnungen 14 mit den zugeordneten Durchführung 11 des Rahmenteils 8 fluchten. Auf diese Weise durchsetzen die Spulenenden 6 im Zuge der Montage der Schalteinheit 7 auf die entsprechende Stirnseite des Stators 1 in Axialrichtung A sowohl die Durchführungen 11 des Rahmenteils 8 als auch die korrespondierenden Anschlussöffnungen 14 der entsprechenden Kontakthaken 13. Dies ermöglicht eine einfache, zuverlässige und fehlersichere Anbringung der Schalteinheit 7 auf der Statorstirnseite im Zuge der Herstellung des Stators 1.The respective contact wire 9 is a round wire. Particularly preferred is a round in cross-section (circular) copper wire, which is completely tinned or at least partially or in sections. The round wire used becomes the provision of the respective contact wire 9 for a total arcuately bent in adaptation to the ring shape of the frame part. On the other hand, from the respective round wire in the course of the bending process eyelet-like curved contact hooks 13 produced. The respective bending points of the contact wires 9 are positioned and formed such that the between the opposite wire legs 13a . 13b formed connection openings 14 with the associated implementation 11 of the frame part 8th aligned. In this way, enforce the coil ends 6 during the assembly of the switching unit 7 to the corresponding Front of the stator 1 in the axial direction A, both the bushings 11 of the frame part 8th as well as the corresponding connection openings 14 the corresponding contact hook 13 , This allows a simple, reliable and fail-safe attachment of the switching unit 7 on the Statorstirnseite in the course of the manufacture of the stator 1 ,

Während bei der Ausführungsform der Schalteinheit 7 gemäß 2 die Kontakthaken 13 der Kontaktdrähte 9, das heißt die jeweiligen Drahtschenkel 13a, 13b der entsprechenden Kontakthaken 13 in Tangentialrichtung T ausgerichtet sind, ist die Ausrichtung der Drahtschenkel 13a, 13b der Kontaktdrähte 9 bei der Ausführungsform der Schalteinheit 7 gemäß 3 in Radialrichtung R. Ansonsten weist Einheit 7 gemäß der Ausführungsform nach 3 ebenfalls mehrere Kontaktdrähte 9 auf.While in the embodiment of the switching unit 7 according to 2 the contact hooks 13 the contact wires 9 that is the respective wire legs 13a . 13b the corresponding contact hook 13 aligned in the tangential direction T, the orientation of the wire legs 13a . 13b the contact wires 9 in the embodiment of the switching unit 7 according to 3 in radial direction R. otherwise indicates unit 7 according to the embodiment according to 3 also several contact wires 9 on.

Die Ausgestaltung der Kontaktdrähte 9 mit deren Kontakthaken 13 sowie den zwischen deren Drahtschenkeln 13a, 13b gebildeten Anschlussöffnungen 14 ist derart, dass diese im Zuge der Montage des Stators 1 die in Axialrichtung A orientierten Spulenenden 6 aufnehmen, wobei diese die von den Kontakthaken 13 gebildeten Anschlussflächen 14 bezogen auf deren Flächenebene normal durchsetzen. Im Anschluss an diesen Fügevorgang erfolgt die Schweißkontaktierung der Spulenenden 6 mit den zugeordneten Kontakthaken 13. Nach erfolgtem Verschweißen der Spulenenden 6 mit den zugeordneten Kontaktdrähten 9 ist die bestimmungsgemäße Verschaltung der Spulen 5 in Stern- oder Dreieckschaltung hergestellt. Über die den Phasen u, v, w zugeordneten Anschlussenden 10 kann somit die phasenselektive Bestromung der Spulen 5 des Stators 1 erfolgen.The embodiment of the contact wires 9 with their contact hook 13 as well as between the wire legs 13a . 13b formed connection openings 14 is such that these in the course of assembly of the stator 1 the coil ends oriented in the axial direction A. 6 record, these being the contact hooks 13 formed connecting surfaces 14 enforce normally on their surface plane. Following this joining process, the weld contacts the coil ends 6 with the associated contact hooks 13 , After welding the coil ends 6 with the associated contact wires 9 is the intended connection of the coils 5 manufactured in star or delta connection. About the phases u, v, w associated terminal ends 10 can thus the phase-selective energization of the coils 5 of the stator 1 respectively.

Um während des Schweißvorgangs fertigungsbedingte Toleranzen auszugleichen, sind die als Runddraht ausgeführten Kontaktdrähte 9 im Bereich der Kontakthaken 13 einseitig abgeflacht. Dies ist in den 4a und 4b sowie in 5 veranschaulicht. Darin zeigt 5 eine lokale einseitig flache Ausprägung des Kontaktdrahtes 9 unter Bildung einer ebenen (planaren) Anlagefläche 15. Der übrige Querschnittsbereich 16 des den jeweiligen Kontakthaken 13 bildenden Drahtabschnitts des Kontaktdrahtes 9 verbleibt auch in diesem lokalen Drahtabschnitt (Drahtbereich) des Kontaktdrahtes 9 als Rundform.In order to compensate for production-related tolerances during the welding process, the contact wires designed as a round wire are 9 in the field of contact hooks 13 flattened on one side. This is in the 4a and 4b as in 5 illustrated. It shows 5 a local one-sided flat expression of the contact wire 9 forming a flat (planar) contact surface 15 , The remaining cross-sectional area 16 of the respective contact hook 13 forming wire portion of the contact wire 9 also remains in this local wire section (wire area) of the contact wire 9 as a round shape.

Im unter Bildung des jeweiligen Kontakthakens 13 gebogenen Zustand des entsprechenden Drahtabschnitts des Kontaktdrahtes 9 sind die gebildeten Drahtschenkel 13a, 13b außenseitig unter Bereitstellung der planaren Anlagefläche 15 entsprechend flach geprägt ausgebildet. Die zwischen den beiden Drahtschenkeln 13a und 13b gebildete Anschlussöffnung 14, in welche gemäß 4a das entsprechende Spulenende 6 geführt ist, ist im Bereich der beiden Drahtschenkel 13a und 13b und dem diese verbindenden Biegebereich 13c von der der Anschlussfläche 15 gegenüberliegenden kreisbogenförmigen Drahtkontur des Kontaktdrahtes 9 begrenzt. Innerhalb der Anschlussöffnung 14 liegen somit die zylindrischen Mantelflächen des ebenfalls als Runddraht ausgeführten Spulenendes 6 und des Kontaktdrahtes 9 aneinander.Im under formation of the respective contact hook 13 bent state of the corresponding wire portion of the contact wire 9 are the formed wire legs 13a . 13b on the outside, providing the planar contact surface 15 designed accordingly flat shaped. The between the two wire legs 13a and 13b formed connection opening 14 in which according to 4a the corresponding coil end 6 is guided, is in the range of the two wire legs 13a and 13b and the bending area connecting them 13c from the pad 15 opposite circular arc-shaped wire contour of the contact wire 9 limited. Inside the connection opening 14 Thus, the cylindrical lateral surfaces of the coil end also designed as a round wire 6 and the contact wire 9 together.

Die ebenen, flächigen bzw. planaren Anlageflächen 15 an der Schenkelaußenseite des jeweiligen Drahtschenkels 13a, 13b des entsprechenden Kontakthakens 13 dienen zur Anlage flacher Elektroden 17 einer Schweißeinrichtung, insbesondere zum Widerstandsschweißen. Aufgrund der planaren Anlageflächen 15 und der ebenfalls flachen Schweißelektrode 17 können in einfacher und zuverlässiger Art und Weise Fertigungstoleranzen der Kontaktdrähte 9 und ggf. der Spulenenden 6 zuverlässig ausgeglichen werden. Zudem bietet der im Zuge des Flachprägens der Kontaktdrähte 9 in deren die Kontakthaken 13 bildenden Drahtabschnitten praktisch zwangsläufig eine Anlagekontur 18 im Übergangsbereich der flachgeprägten und sich an die Anlagefläche 15 anschließenden runden Drahtabschnitt (Drahtbereich) des Kontaktdrahtes 9. Diese Anlagekontur 18 bietet somit praktisch inhärent eine Positionier- und/oder Stützhilfe für die dem entsprechenden Drahtschenkel 13a zugeordnete Schweißelektrode 17.The flat, planar or planar contact surfaces 15 on the leg outside of the respective wire leg 13a . 13b the corresponding contact hook 13 are used to create flat electrodes 17 a welding device, in particular for resistance welding. Due to the planar contact surfaces 15 and the likewise flat welding electrode 17 can in a simple and reliable way manufacturing tolerances of the contact wires 9 and possibly the coil ends 6 be reliably compensated. In addition, it offers in the course of Flachprägens the contact wires 9 in which the contact hooks 13 forming wire sections practically inevitably an investment contour 18 in the transition region of the flat embossed and on the contact surface 15 subsequent round wire section (wire area) of the contact wire 9 , This investment contour 18 thus practically provides an inherent positioning and / or support for the corresponding wire leg 13a associated welding electrode 17 ,

6 zeigt in einer Draufsicht auf die montierte Schalteinheit 7 deren mit den Spulenenden 6 schweißkontaktierten Kontaktdrähten 9 im Bereich deren Kontakthaken 13. 6 shows in a plan view of the mounted switching unit 7 whose with the coil ends 6 sweat-contacted contact wires 9 in the area of their contact hooks 13 ,

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can be derived therefrom by the person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all the individual features described in connection with the exemplary embodiments can also be combined with one another in other ways, without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Statorstator
22: Polschuhpole
33: Statorzahnstator tooth
44: Wicklungsträgerwinding support
55: Spule/SpulenwicklungCoil / coil winding
66: Spulenendecoil end
77: Schalteinheitswitching unit
88th: Rahmenteilframe part
8a8a: Kontaktierungsseitecontacting side
8b8b: Schlitz-/NutenkonturSlot / Nutenkontur
99: Kontaktdrahtcontact wire
10 10: Anschlussendeterminal end
1111: Durchführung/DurchgangsöffnungImplementation / through-hole
1212: Stütz-/FührungsdomSupport / Führungsdom
1313: KontakthakenContact hook
13a, b13a, b: Drahtschenkelwire legs
1414: Anschlussöffnungport opening
1515: Anlageflächecontact surface
1616: Drahtbereichwire range
1717: Schweißelektrodewelding electrode
1818: ÜbergangsbereichTransition area
1919: Drahtabschnitt/-bereichWire section / range
AA: Axialrichtungaxially
RR: Radialrichtungradial direction
TT: Tangentialrichtungtangential

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1526628 B1 [0003]
US 2011/0057524 A1 [0004]
US 2005/0088049 A1 [0005]
DE 102007040809 A1 [0006]
DE 102009036128 A1 [0007]
US 7948130 B2 [0008]
DE 10261611 A1 [0008]

Claims

Stator ( 1 ) of an electric motor, with a polyphase stator winding ( 5 ) with each phase (u, v, w) of a number of coils ( 5 ) with respective first and second coil ends ( 6 ) and with a switching unit ( 7 ) with a number of contact wires ( 9 ), which are used to connect these respectively assigned coil ends ( 6 ) a number of curved contact hooks ( 13 ) with spaced apart wire legs ( 13a . 13b ) to form a connection opening ( 14 ) having the associated coil end ( 6 ), characterized in that the contact wire ( 9 ) as a round wire and in the area of the contact hook ( 13 ) on the connection opening ( 14 ) facing away from the leg outer side of the wire legs ( 13a . 13b ) forming planar contact surfaces ( 15 ) for a welding electrode ( 17 ) is flat shaped.

Stator ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the switching unit ( 7 ) a number of contact wires exceeding the number of phases (u, v, w) ( 9 ).

Stator ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the or each contact wire ( 9 ) as copper wire with tinned contact hooks ( 13 ) is executed.

Stator ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that with respect to the stator axis (A) and to the plane of the receiving opening ( 14 ) normally oriented coil ends ( 6 ) the wire legs ( 13a . 13b ) of all contact hooks ( 13 ) of each contact wire ( 9 ) are invariably aligned tangentially or without exception radially extending.

Stator ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the respective contact wire ( 9 ) only along the contact hook ( 13 ) forming wire section is flat shaped.

Stator ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the respective contact wire ( 9 ) along the contact hook ( 13 ) forming wire section is only flat on one side.

Stator ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the switching unit ( 7 ) an annular, preferably made of plastic, frame part ( 8th ) with on its contacting side ( 8a ) a number of slot and / or groove contours ( 8b ), in which the contact wires ( 9 ) einliegen while their contact hooks ( 13 ) on the contacting side ( 8a ) of the frame part ( 8th protrude) and there with the coil ends ( 6 ) are sweat-contacted.

Stator ( 1 ) according to claim 6, characterized in that the frame part ( 8th ) from the coil ends ( 6 ) penetrated passages ( 11 ), which with the connection opening ( 14 ) the contact hook ( 13 ) are aligned.

Switching unit ( 7 ) for a stator ( 1 ) of an electric motor, with a number of contact wires ( 9 ) with curved contact hooks ( 13 ) spaced between opposing wire legs (FIG. 13a . 13b ) each have a connection opening ( 14 ), wherein the contact wire ( 9 ) as a round wire and in the area of the contact hook ( 13 ) on the connection opening ( 14 ) facing away from the leg outer side of the wire legs ( 13a . 13b ) to form a planar contact surface ( 15 ) is flat shaped.

Switching unit ( 7 ) according to claim 8, with an annular frame part ( 8th ), which is used to hold several contact wires ( 9 ), in particular for receiving a number of phases (u, v, w) exceeding the number of contact wires ( 9 ), is provided and set up.