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Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Stand der Technik
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Mit der
DE 10 2012 224 153 A1 ist ein Stator einer elektrische Maschine bekannt geworden, bei dem axial auf ein Lamellenpaket 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. Dabei wird die gesamte Wicklung in einem Stück mittels eines einzigen Wicklungsdrahtes durchgewickelt.
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Für sicherheitskritische Anwendungen von Elektromotoren, wie beispielsweise bei der Servolenkung wird immer wieder die Eigensicherheit solcher elektrischer Wicklungen diskutiert. Dabei besteht die Gefahr, dass bei der Schädigung beispielsweise des Isolierlacks des Wicklungsdrahts ein Kurzschluss der Wicklung entstehen kann, der zu einem Blockieren des Elektromotors führt. Eine solche Gefahr soll durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat dem gegenüber den Vorteil, dass durch die Ausbildung der elektrischen Statorwicklung als zwei elektrisch komplett voneinander getrennte Wicklungsstränge, gewährleistet ist, dass selbst beim Kurzschluss eines Wicklungsstrangs, mit dem anderen Wicklungsstrang der Motor weiterhin betrieben werden kann. Dabei wird gegebenenfalls zwar die Leistung des Elektromotors reduziert, jedoch ist es weiterhin möglich, sicherheitsrelevante Anwendungen, wie beispielsweise das Lenken eines Fahrzeugs, gegebenenfalls unter Aufbringung einer höheren Muskelkraft weiterhin zuverlässig auszuführen. Ist die Wicklung mit zwei mal drei Phasen ausgebildet, kann der Motor beim Auftreten eines Kurzschlusses weiterhin mit den verbleibenden drei Phasen betrieben werden, wobei sich jede Phase aus mindestens zwei Teilspulen zusammensetzt, die auf unterschiedlichen Statorzähnen gewickelt sind.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. So ist der Statorkörper vorzugsweise in Umfangsrichtung als durchgängiger Ring ausgebildet, wobei an diesem radial nach innen die einzelnen Statorzähne angeformt sind. Bevorzugt weist der Stator zwölf Statorzähne auf, sind jedoch auch Ausführungen mit 18 oder 24 Statorzähnen möglich.
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Der Statorkörper ist vorteilhaft aus einzelnen Blechlamellen aufgeschichtet, die zusammen ein Lamellenpaket ergeben. Um das Rastmoment der elektrischen Maschine zu verringern, sind besonders günstig die einzelnen Statorlamellen in Umfangsrichtung gegeneinander verdreht, so dass die Längsrichtung der Statorzähne um einen gewissen Verschränkungswinkel von der Axialrichtung abweicht. Dabei bilden jeweils alle Statorzähne mit dem äußeren Jochring des Stators jeweils eine einstückige in Umfangsrichtung geschlossene Statorlamelle.
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Um die Eigensicherheit des Elektromotors zu erzielen, ist der erste Wicklungsstrang geometrisch komplett auf einer ersten Statorhälfte angeordnet, und der zweite Wickelstrang komplett auf der gegenüberliegenden Statorhälfte. Dadurch ist der Motor in zwei Motorhälften aufgeteilt, wobei beim Auftreten eines Kurzschlusses immer noch eine Motorhälfte (Winkelbereich von 180° des Statorkörpers) funktionsfähig ist. Bei dieser Ausführung ist von besonderem Vorteil, dass bei der Verschaltungsplatte keine Überkreuzungen der Verbindungsdrähte zwischen den einzelnen Teilspulen auftreten, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses weiter verringert wird. An beiden axialen Stirnseiten des Statorkörpers ist jeweils eine Isolierlamelle angeordnet, um die elektrische Wicklung gegenüber den Blechlamellen zu isolieren. Dabei weist zumindest eine der beiden Isolierlamellen einstückig an der Isolierlamelle ausgeformte Führungselemente auf, in die die Verbindungsdrähte zwischen den Teilspulen beim Bewickeln gelegt werden können. 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.
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Des weiteren kann ein Teilspulen-Paar auch dadurch hergestellt werden, dass zuerst eine erste Teilspule mit einem Drahtanfang gewickelt wird und dann in Umfangsrichtung am Ende eines Wicklungsstranges ein benachbarter Statorzahn gewickelt wird, wobei dann das Drahtende mit dem Drahtanfang verbunden wird, so dass diese Verbindung ebenfalls einen kurzen Verbindungsdraht eines Teilspulen-Paares bildet. Dabei werden der Drahtanfang und das Drahtende in entsprechende Aufnahmen der Isolierlamelle eingeklemmt, um diese zuverlässig zu fixieren. Dazu können die Aufnahmen labyrinthförmig ausgebildet sein.
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Nach dem Wickeln liegen die kurzen Verbindungsdrähte der jeweiligen Teilspulen-Paare alle auf der gleichen axialen Ebene. Zur Verschaltung der einzelnen Teilspulen wird auf die Isolierlamelle eine sogenannte Verschaltungsplatte axial aufgesetzt, wobei mittels verschiedener Verschaltungsplatten unterschiedliche Verschaltungskonzepte realisiert werden können. Dabei bilden die in den Führungselementen abgelegten Verbindungsdrähte eine definierte Schnittstelle, die mit entsprechenden Befestigungsabschnitten der Leiterelemente verbindbar sind. Dabei kann beispielsweise eine Verschaltungsplatte zwei Teilspulen-Paare zu einer gemeinsamen Phase mit insgesamt vier Teilspulen elektrisch verbinden oder aber auch alle Teilspulen-Paare jeweils als separate Phasen mit nur zwei Teilspulen ansteuern. Dazu weist die Verschaltungsplatte unterschiedliche Leiterelemente auf, die insgesamt nur drei oder aber beispielsweise sechs Anschluss-Stecker für das Motorsteuergerät aufweisen.
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Die Verschaltungsplatte ist als Kunststoffring ausgebildet, der axial auf den Teilspulen angeordnet ist. Die innere Öffnung dieses Kunststoffrings entspricht dabei etwa der inneren Statoröffnung, in die dann der Rotor einsetzbar ist. Der Außendurchmesser des Kunststoffrings ist kleiner als der Außenumfang der Isolierlamelle, so dass der Kunststoffring radial innerhalb des Außenumfangs der Isolierlamelle einfügbar ist. Durch diese Ausführung beansprucht die Verschaltungsplatte keinen zusätzlichen radialen Bauraum.
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Zur sicheren Positionierung der Anschluss-Stecker sind an dem Kunststoffring einstückig axiale Fortsätze ausgeformt die als Steckersockel für die Anschluss-Stecker dienen. Die Anschluss-Stecker sind näherungsweise rechtwinkelig an den Leiterelementen abgewinkelt, deren andere Enden über die Befestigungsabschnitte mit den Verbindungsdrähten der Wicklung elektrisch kontaktiert sind. Die Befestigungsabschnitte bilden dabei eine definierte Verbindungsschnittstelle mit den Verbindungsdrähten, wobei der Mittelteil der Leiterelemente und die Anschluss-Stecker je nach Kundenanforderung ausgebildet werden können. Werden zwei Teilspulen-Paare zu einer gemeinsamen Phase zusammengeschaltet, weist die Verschaltungsplatte insgesamt nur drei jeweils einstückig ausgebildete Leiterelemente auf. Sollen hingegen jeweils alle Teilspulen-Paare als sechs separate Phasen angesteuert werden, sind auf dem Kunststoffring sechs separate Leiterelemente mit insgesamt sechs Anschluss-Steckern angeordnet. Die Leiterelemente können vorteilhaft als Biegestanzteile oder auch als gebogene Drähte ausgebildet sein.
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Besonders günstig ist es, wenn immer zwei Anschluss-Stecker in einem gemeinsamen Halteelement geführt werden, so dass sowohl bei sechs Anschluss-Steckern, als auch bei drei Anschluss-Steckern jeweils nur drei axiale Fortsätze als Halteelemente gebildet sind. Dabei sind die beiden benachbart angeordneten Anschluss-Stecker durch die Kunststoffführungen der Halteelemente elektrisch gegeneinander isoliert. Weiterhin verlaufen die Mittelteile der Leiterelemente radial versetzt auf axial unterschiedlichen Ebenen, so dass auch hier eine Berührung der Leiterelemente untereinander vermieden wird. Dadurch ist beispielsweise der erste Anschluss-Stecker eines Halteelements mit einem Teilspulen-Paar elektrisch kontaktiert, das radial genau einem weiteren Teilspulen-Paar radial gegenüberliegt (im Stator 180°), das mit dem Anschluss-Stecker des anderen Leiterelements im gleichen Halteelement verbunden ist.
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Die Leiterelemente können auf sehr einfache und zuverlässige Weise mittels Warmverprägen auf dem Kunststoffring befestigt werden. Dazu sind am Kunststoffring axiale Nietstifte ausgebildet, die durch entsprechende Löcher in den Leiterelementen hindurch greifen, wobei anschließend die Enden der Nietstifte zu Nietköpfen plastisch umgeformt werden. Alternativ können die Leiterelemente mittels am Kunststoffring angeformten Rastelementen fixiert werden. Sind die Leiterelemente als Biegestanzteile aus Blech ausgebildet, können die Anschlussstecker sehr kostengünstig als Schneidklemmverbindung ausgebildet werden, in deren endseitige Kerben ein entsprechendes Klemmteil des Verbindungssteckers zum Steuergerät einführbar ist.
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Nach der Montage und Kontaktierung der Verschaltungsplatte mit den Verbindungsdrähten kann der Statorkörper axial in ein Motorgehäuse montiert, beispielsweise eingepresst, eingeschrumpft oder eingeklebt werden. Danach kann ein Lagerschild axial auf die Verschaltungsplatte gefügt werden, wobei das Lagerschild an den Stellen der Halteelemente entsprechende Aussparungen hat, um die Steckersockel mit den Anschluss-Steckern aufzunehmen. Diese Aussparungen im Lagerdeckel bilden dann die elektrischen Durchführungen vom Motorsteuergerät zur elektrischen Wicklung des Stators.
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Die elektrische Wicklung des Stators wird bevorzugt mittels einer Nadelwickelmaschine ausgeführt, bei der ein Wickelkopf den Wicklungsdraht entlang der schrägen Statornuten einlegt, und die Verbindungsdrähte zwischen den Teilspulen in den entsprechenden Führungselementen der Isolierlamelle führt. Dabei werden beispielsweise bei einem zwölf-zähnigen Stator 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, so dass diese beiden benachbarten Drähten gemeinsam elektrisch durch die Befestigungsabschnitte der Leiterelemente kontaktiert werden können – in gleicher Weise wie die einzelnen kurzen Verbindungsdrähte der durchgewickelten Teilspulen-Paare. Dadurch sind zwei elektrisch isolierte Motorhälften realisiert, die je nach Anforderung über eine entsprechende Verschaltungsplatte mittels der definierten Schnittstellen der Verbindungsdrähte auch wieder in einfacher Weise elektrisch miteinander verschaltet werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 schematisch ein erfindungsgemäßes Wickelschema
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2 eine erfindungsgemäße Verschaltung der einzelnen Phasen
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3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines gewickelten Stators mit Isolierlamelle
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4 eine entsprechende Draufsicht gemäß 3
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5 und 6 das Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit aufgesetzter Verschaltungsplatte und
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7 schematisch die Leiterelemente der Verschaltungsplatte ohne Kunststoffkörper.
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In 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 20 verbunden, das in dieser Ausführung jeweils eine eigene Phase 26 V1, U1, W1, V2, U2, W2 bildet. Dabei bilden die drei Phasen 26 V1, U1, W1 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 zweiten, 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 in 4 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 dieses Teilspulen-Paar 17 mittels des kurzen Verbindungsdrahts 31 für das Teilspulen-Paar 17 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 Teilspulen-Paar 17 zusammen mit dem vierten Statorzahn 14 auszubilden. Vom vierten Statorzahn 14 wird der Wickeldraht 22 über den 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 Teilspulen-Paare 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 separat voneinander angesteuert werden.
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Dies ist beispielsweise für eine Dreiecksschaltung in 2 gezeigt, bei der der ersten Wicklungsstrang 24 mit den drei Phasen 26 V1, U1, W1 elektrisch komplett getrennt ist vom zweiten Wicklungsstrang 25 mit den drei Phasen 26 V2, U2, W2 (wodurch zwei getrennte Dreiecksschaltungen gebildet werden). Dabei werden die sechs Phasen 26 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 12 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.
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In 3 ist nun eine räumliche Ansicht eines Stators 14 gezeigt, der entsprechend dem Wickelschema aus 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 auf, in die ein nicht dargestellter Rotor einfügbar ist, wie dies besser in 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 Motors 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 angeordnet, wobei insbesondere alle sechs kurzen Verbindungsdrähte 31 für die Kontaktierung der Phasenanschlüsse alle in der gleichen axialen Ebene verlaufen. Hierzu sind immer zwischen zwei Teilspulen 18 eines Teilspulen-Paares 17 zwei axiale Fortsätze 46 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 einen radialen Durchbruch 47 beabstandet sind. So ist in 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 2 gegenüberliegend zum radialen Durchbruch 47 angeordnet ist. Durch diese parallele Anordnung der kurzen Verbindungsdrähte 31 können diese in gleicher Weise wie die einzelnen Verbindungsdrähte 31 der durchgewickelten Teilspulenpaare 17 zum Zwecke der Phasenansteuerung elektrisch kontaktiert werden.
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In 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 4 sind die beiden Motorhälften 11, 13 schematisch 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.
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In 5 ist auf die Ausführung des Stators 10 gemäß 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 einem axial abgewinkelten Ende die Anschluss-Stecker 54 aufweisen, und am anderen Ende einen Befestigungsabschnitt 60, der mit den Verbindungsdrähten 31 elektrisch verbunden – beispielsweise verschweißt – wird. 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 Kunststoffkörper 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 der Halteelemente 63 in Axialrichtung 3 geführt werden. Am anderen Ende weisen die Leiterelemente 58 den 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 Leiterelemente 58 als Biegestanzteile 59 aus Blech gebildet, so dass die Schlinge 64 aus dem freien Ende des Befestigungsabschnitts 60 bei dessen Montage um den Verbindungsdraht 31 umgebogen werden kann. Nach dem Anordnen der offenen Schlinge 64 um den Verbindungsdraht 31 werden beispielsweise an beiden radial gegenüberliegenden Flächen der Schlinge 64 Elektroden angelegt, die in Radialrichtung 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 einer metallischen Verbindung 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 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 Teilspulenpaar 17 nur einen einzigen Verbindungsdraht 31 oder gleichzeitig 2 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 beispielsweise als Schneidklemmverbindung 55 ausgebildet, die an ihrem freien axialen Ende 68 eine Kerbe 69 aufweisen, in die ein Draht oder ein Klemmelement des korrespondierenden Verbindungsstecker 56 des Kunden eingefügt werden können. Am Anschluss-Stecker 54 ist des Weiteren ein Quersteg 70 in Radialrichtung 4 ausgebildet, der sich entsprechend an einem axialen Anschlag 72 des Halteelements 63 abstützt. 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 Verbindungs-Stecker 56 in Umfangsrichtung 2 um- oder ausknicken, wodurch die axiale Toleranzen der Steckverbindung gewährleistet ist.
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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 Blechstreifen ausgebildeten Mittelabschnitte 78 der Leiterelemente 58 flächig am Kunststoffkörper 62 an und sind beispielsweise mittels Nietverbindungen oder Rastelementen mit diesem verbunden. Dazu sind beispielsweise am Kunststoffkörper 62 axiale Nietstifte 79 ausgebildet, die entsprechende axiale Durchbrüche 80 der Leiterelemente 58 durchgreifen. Mittels Wärme – insbesondere Ultraschall – können die Enden der Nietbolzen zu einem Nietkopf 81 umgeformt werden, der einen Formschluß mit den Leiterelementen 58 bildet.
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Im Ausführungsbeispiel sind immer zwei Anschluss-Stecker 54 in einem gemeinsamen Halteelement 63 angeordnet, wobei diese in Umfangsrichtung 2 durch einen Mittelsteg 82 des Halteelements 63 voneinander getrennt sind. Dabei bildet der Mittelsteg 82 beidseitig jeweils eine erste, zweite Führungsfläche 74, 75 für die jeweils anliegenden Anschluss-Stecker 54. Die jeweils dem Mittelsteg 82 gegenüberliegenden zweiten und ersten Führungsflächen 75, 74 sind durch entsprechende Gegenflächen 83 gebildet, die sich in Radialrichtung 4 und Axialrichtung 3 erstrecken. 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 5 und 6 weist genau ein Halteelement 63 eine größere Breite 85 in Umfangsrichtung 2 auf, als die anderen beiden Halteelemente 63. Dadurch wird eine Verdrehsicherung geschaffen für einen nicht dargestellten Lagerdeckel, der axial mit entsprechend ausgeformten axialen Durchführungen auf die Halteelemente 63 gefügt wird.
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6 zeigt, wie die beiden Anschluss-Stecker 54 beidseitig an dem Mittelsteg 82 anliegen. Jeweils in entgegengesetzte Umfangsrichtungen 2 abgewinkelt schließt sich der jeweilige Mittelabschnitt 78 des Leiterelements 58 an den Anschluss-Stecker 54 an. 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. Der Innenring des Kunststoffkörpers 62 ist leicht gewellt ausgebildet, damit ein Stempelwerkzeug an den inneren Enden der Statorzähne 14 direkt auf deren Seitenflächen angesetzt werden können. Dadurch kann der Stator 10 in ein nicht dargestelltes Motorgehäuse eingepresst werden.
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In 7 sind die sechs Leiterelemente 58 nochmals ohne Kunststoffkörper 62 der Verschaltungsplatte 52 dargestellt, um zu veranschaulichen, wie die sechs Befestigungsabschnitte 60 mit den jeweiligen Schlingen 64 die sechs Phasen 26 V1, U1, W1. V2, U2, W2 entsprechend dem Wickelschema der 1 über die jeweiligen Anschluss-Stecker 54 bestromen. Über die nicht dargestellten Verbindungs-Stecker 56 wird so die elektrische Wicklung 16 mit einem Steuergerät kontaktiert, in dem beispielsweise die Verschaltung nach 2 realisiert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012224153 A1 [0002]
