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Die Erfindung betrifft eine Verschaltungsanordnung zur elektrischen Verschaltung mehrerer Statordrähte eines Stators einer elektrischen Maschine, wobei die Verschaltungsanordnung Verbindungsmittel zur elektrischen Verbindung einzelner Statordrähte aufweist, wobei die Verschaltungsanordnung mehrere Durchbrechungen zum Durchführen der Statordrähte aufweist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Stator mit einer Verschaltungsanordnung zur elektrischen Verschaltung mehrerer Statordrähte.
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Je nach Wickelschema der Statordrähte eines Stators müssen einzelne Statordrähte eines Stators miteinander verschaltet bzw. miteinander elektrisch verbunden werden. Hierfür können die Endabschnitte der Statordrähte direkt miteinander verschweißt werden oder über elektrische Verbindungsmittel, beispielsweise leitende Zwischenstücke, miteinander verbunden werden. Bei elektrischen Maschinen mit einem Nassbereich, beispielweise einem Ölraum, dürfen im Nassbereich keine freiliegenden Kupferstellen verbleiben. Zum Schutz vor Kupferkorrosion werden deshalb üblicherweise die Verbindungsstellen bzw. Schweißstellen mit Vergussmaterial vergossen. Hierbei kann beim Aufbringen des Vergussmaterials das noch flüssige Material an ungewünschte Stellen, beispielsweise entlang der Drähte zurück zum Stator, fließen.
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Stand der Technik
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Im Stand der Technik sind unterschiedliche Verschaltungsanordnungen zur elektrischen Verschaltung von Statordrähten bekannt.
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Die
DE 10 2006 043 674 A1 betrifft eine mehrphasige elektrische Maschine mit einem Ständer, der mehrere, der Phasenzahl entsprechende Wicklungen aufweist, deren jeweiligen Anfänge/Enden miteinander verschaltet werden.
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In der
DE 202 07 233 U1 wird ein elektrisch kommutierter Außenläufer/Gleichstrommotor, mit einem Stator und einem den Stator umschließenden mit Permanentmagneten versehenen Rotor, beschrieben. Auf der dem Rotor abgewandten Seite ist ein die Leiterplatte mit Steuer-, Regel- bzw. Kommutierungselektronik aufnehmendes und mit einem Deckel verschlossenes Elektronikgehäuse angeordnet, dessen Boden von die Wicklung und Leiterplatte miteinander verbindenden Anschlusselementen durchgriffen wird. Zwischen der dem Wickelkopf zugewandten Seite der Bodenscheibe des Elektronikgehäuses und dem Wickelkopf des Elektromotors ist zumindest ein erstes Abdichtelement vorgesehen.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschaltungsanordnung zur elektrischen Verschaltung mehrerer Statordrähte eines Stators einer elektrischen Maschine in besonders einfacher und kostengünstiger Weise derart abzudichten, dass kein Vergussmaterial durch die Durchbrechungen, durch welche die Statordrähte hindurchgeführt werden, zurück zum Stator läuft.
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Erfindungsgemäß wird hierfür eine Verschaltungsanordnung zur elektrischen Verschaltung mehrerer Statordrähte eines Stators einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, wobei die Verschaltungsanordnung Verbindungsmittel zur elektrischen Verbindung einzelner Statordrähte aufweist. Die Verschaltungsanordnung weist ferner mehrere Durchbrechungen zum Hindurchführen der Statordrähte auf. Erfindungsgemäß ist an einer ersten Seite der Verschaltungsanordnung im Bereich der Durchbrechungen mindestens ein Dichtelement angeordnet und an die Verschaltungsanordnung angespritzt.
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Die Verschaltungsanordnung umfasst somit mehrere Verbindungsmittel, welche als Verbindungsstücke zur elektrischen Verbindung einzelner Statordrähte miteinander dienen. Die Verbindungsmittel können zumindest bereichsweise drahtförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise sind zumindest die Endabschnitte der Verbindungsmittel drahtförmig ausgebildet.
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Die Verschaltungsanordnung kann stirnseitig auf einem Stator angeordnet bzw. auf den Stator aufgesetzt werden. Die Verbindungsmittel sind in der Verschaltungsanordnung angeordnet und im Bereich der Durchbrechungen aus der Verschaltungsanordnung herausgeführt, derart, dass bei Aufsetzen der Verschaltungsanordnung auf einem Stator die Verbindungsmittel auf die vom Stator abgewandte Seite der Verschaltungsanordnung herausgeführt bzw. angeordnet sind.
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Statordrähte eines Stators können durch die Durchbrechungen, beispielsweise Bohrungen, durch die Verschaltungsanordnung hindurchgeführt und somit zur Verbindung mit den Verbindungsmitteln auf die vom Stator abgewandte Seite gelegt werden. Die Enden der Statordrähte können dann mit den Enden der Verbindungsmittel in gewünschter Weise elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt werden. Zur Versiegelung des Verbindungsbereichs werden die Endabschnitte mittels eines Vergussmaterials vergossen.
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Damit das Vergussmaterial beim Aufbringen auf die Endabschnitte des Statordrahts und des Verbindungsmittel nicht durch die Durchbrechungen zurück zum Stator läuft, ist erfindungsgemäß im Bereich der Durchbrechungen mindestens ein Dichtelement angeordnet. Hierfür ist das mindestens eine Dichtelement an die erste Seite, nämlich die einem Stator zugewandte Seite, der Verschaltungsanordnung angespritzt.
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Bei der Herstellung der Verschaltungsanordnung kann in sehr einfacher Weise das mindestens eine Dichtelement auf der ersten Seite angespritzt und somit fest mit der Verschaltungsanordnung verbunden werden. Beim Montieren der Verschaltungsanordnung auf einem Stator bzw. beim Verschalten der einzelnen Statordrähte miteinander ist dann kein zusätzlicher Montageaufwand zum Einbringen von separaten Dichtelementen erforderlich. Die erfindungsgemäße Verschaltungsanordnung ist somit einfach und kostengünstig herzustellen.
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Das mindestens eine an die erste Seite der Verschaltungsanordnung angespritzte Dichtelement verhindert das Durchdringen von Vergussmaterial durch die Durchbrechungen in der Verschaltungsanordnung. Hierfür kann im Bereich jeder Durchbrechung ein separates Dichtelement vorgesehen sein oder auf der ersten Seite der Verschaltungsanordnung ein einziges Dichtelement angeordnet werden, welches sämtliche Durchbrechungen abdichtet.
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Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass die Verschaltungsanordnung flächig, insbesondere als Platine, ausgebildet ist, wobei die Verbindungsmittel zwischen mindestens zwei Deckschichten der Verschaltungsanordnung angeordnet sind oder vollumfänglich von einer Deckschicht umgeben sind bzw. innerhalb einer Deckschicht angeordnet sind.
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Unter flächiger Ausbildung der Verschaltungsanordnung ist zu verstehen, dass die Dicke der Verschaltungsanordnung um ein Vielfaches kleiner als die Breite und Länge der Verschaltungsanordnung ist. Besonders bevorzugterweise ist die Verschaltungsanordnung nicht dicker als 5 cm. Die Deckschichten können selbst wiederum aus mehreren Einzelschichten bestehen. Auch können mehr als zwei Deckschichten vorgesehen sein. Unter Deckschichten ist zu verstehen, dass die Verbindungsmittel derart innerhalb der Verschaltungsanordnung angeordnet sind, dass die untere und obere Seite bzw. die erste Seite und zweite Seite der Verschaltungsanordnung nicht durch die Verbindungsmittel selbst sondern durch eine oder mehrere isolierende Schichten gebildet werden. Die innerhalb der Verschaltungsanordnung angeordneten Verbindungsmittel sind somit im Bereich der ersten und der zweiten Seite durch isolierende Schichten abgedeckt. Auch können die Verbindungsmittel vollständig innerhalb einer isolierenden Deckschicht angeordnet sein, derart, dass eine einzige Deckschicht die Verbindungsmittel vollumfänglich umgibt.
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Die Verbindungsmittel verlaufen bevorzugterweise im Wesentlichen längs und/oder quer, das heißt horizontal und innerhalb der Verschaltungsanordnung.
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Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass jeweils ein Endabschnitt eines Verbindungsmittels teilweise durch eine Durchbrechung hindurchgeführt ist, derart, dass der Endabschnitt des Verbindungsmittels seitlich in die Durchbrechung hineingeführt ist und auf der vom Stator abgewandten zweiten Seite der Verschaltungsanordnung aus der Durchbrechung herausragt. Somit sind die Verbindungsmittel nicht vollständig von unten nach oben durch die Durchbrechungen durch das Verbindungsmittel hindurchgeführt. Insbesondere sind die Verbindungsmittel nicht im Bereich der ersten, das heißt, der dem Stator zugewandten, Seite angeordnet und ragen nicht aus der Durchbrechung zum Stator hin heraus. Die Verbindungsmittel werden bevorzugterweise innerhalb der Durchbrechung umgelenkt bzw. geknickt, gebogen oder abgewinkelt. Innerhalb der Verschaltungsanordnung sind die Verbindungsmittel vorzugsweise horizontal verlegt. Im Bereich der Durchbrechung werden die Verbindungsmittel dann derart umgelenkt, dass diese im Wesentlichen parallel zu einem durch die Durchbrechung hindurchgeführten Statordraht verlaufen.
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Das mindestens eine Dichtelement ist bevorzugterweise flächig ausgebildet und vollumfänglich um zumindest eine Durchbrechung herum angeordnet. Unter flächig ausgebildetem Dichtelement ist wiederum zu verstehen, dass die Dicke des Dichtelements um ein Vielfaches kleiner als die Breite und Länge des Dichtelements ist.
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Bevorzugterweise weist das mindestens eine Dichtelement eine mit mindestens einer Durchbrechung korrespondierende Öffnung zum Hindurchführen des Statordrahts auf. Dabei ist die Öffnung durch das Dichtelement kleiner als ein Querschnitt der Durchbrechung, wobei das Dichtelement bereichsweise über die Durchbrechung ragt bzw. die Durchbrechung bereichsweise überlappt und/oder das Dichtelement bereichsweise in die Durchbrechung hineinragt. Hierfür ist das Dichtelement bevorzugterweise als eine Art Dichtlippe ausgebildet. Der Statordraht wird durch die Öffnung des Dichtelements in die Durchbrechung durch die Verschaltungsanordnung hineingeschoben. Das Dichtelement dichtet somit die Durchbrechung vollumfänglich um den Statordraht herum ab.
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Das mindestens eine Dichtelement weist bevorzugterweise eine Dicke auf, welche kleiner als 10 mm, besonders bevorzugterweise kleiner als 5 mm, sowie ganz besonders bevorzugterweise kleiner als 2,5 mm ist. Hierunter ist zu verstehen, dass das mindestens eine Dichtelement vorzugsweise an keiner Stelle dicker als 10 mm, besonders bevorzugterweise 5 mm, sowie ganz besonders bevorzugterweise 2,5 mm ist. Beispielsweise kann die Dicke des mindestens einen Dichtelements zwischen 1 mm und 2 mm betragen.
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Das mindestens eine Dichtelement weist bevorzugterweise eine mit mindestens einer Durchbrechung korrespondierende Öffnung zum Hindurchführen des Statordrahts auf, wobei die Öffnung eine im Wesentlichen runde, ovale, schlitzförmige, kreuzförmige oder sternförmige Form aufweist. Derartige Ausgestaltungen können in besonders einfacher Weise beim Anspritzen des Dichtelements an die erste Seite der Verschaltungsanordnung vorgesehen werden. Beispielsweise können in die Durchbrechungen über die erste Seite der Verschaltungsanordnung hervorstehende bzw. aus den Durchbrechungen zur ersten Seite der Verschaltungsanordnung hin herausragende Pins mit entsprechenden Formen vor dem Anspritzen des Dichtelements angeordnet werden. Das Dichtelement wird dann an die erste Seite der Verschaltungsanordnung angespritzt, wobei die aus den Durchbrechungen herausstehenden Pins im Dichtelement mit den Durchbrechungen korrespondierende Öffnungen in der entsprechenden Form ausbilden.
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Des Weiteren ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das mindestens eine Dichtelement ein elastisches Material aufweist oder daraus besteht. Beispielsweise kann das mindestens eine Dichtelement ein Elastomer aufweisen oder daraus bestehen. Insbesondere durch das Vorsehen eines flachen bzw. dünnen und elastischen Dichtelements können die Statordrähte auch durch besonders kleine im Dichtelement vorgesehene Öffnungen in einfacher Weise hindurchgeschoben werden. Dabei wird das elastische Material des Dichtelements bereichsweise mit in die Durchbrechung hineingedrückt, sodass eine besonders gute Abdichtung um den Statordraht herum gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß ist ferner ein Stator einer elektrischen Maschine vorgesehen, wobei der Stator eine vorbeschriebene Verschaltungsanordnung aufweist. Bevorzugterweise ist vorgesehen, dass durch jeweils eine Öffnung des Dichtelements und durch jeweils die mit der Öffnung korrespondierende Durchbrechung durch die Verschaltungsanordnung ein Statordraht vollständig hindurchgeführt ist und auf einer vom Stator abgewandten zweiten Seite der Verschaltungsanordnung ein Endabschnitt des Verbindungsmittels mit einem Endabschnitt des Statordrahts elektrisch verbunden, beispielsweise mittels Verschweißen, ist. Ferner ist der Verbindungsbereich bzw. sind die beiden Endabschnitte, das heißt der Endabschnitt des Statordrahts und der Endabschnitt des mit dem Statordraht verbundenen Verbindungsmittels, mittels eines Vergussmaterials vergossen.
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Durch eine Durchbrechung ist somit jeweils nur ein Statordraht hindurchgeführt. Des Weiteren ist durch eine Durchbrechung jeweils nur ein Verbindungsmittel zur Verbindung mit dem durch diese Durchbrechung hindurchgeführten Statordrahts teilweise hindurchgeführt. Dabei wird das Verbindungsmittel seitlich in die Durchbrechung hineingeführt und zur zweiten Seite, das heißt zur von dem Stator abgewandten Seite, der Verschaltungsanordnung aus der Durchbrechung herausgeführt. Es wird dann jeweils ein Endabschnitt eines einzigen Statordrahts mit einem Endabschnitt eines einzigen Verbindungsmittels auf der zweiten Seite der Verschaltungsanordnung miteinander verbunden, beispielsweise verschweißt. Das zweite Ende des Verbindungsmittels wird im Bereich einer anderen Durchbrechung mit einem anderen Statordraht bzw. einem Endabschnitt eines anderen Statordrahts verbunden, wodurch dann durch dieses Verbindungsmittel zwei Statordrähte elektrisch miteinander verbunden sind.
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Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass das Vergussmaterial zur Versteifung zusätzlich derart in der Durchbrechung angeordnet ist, dass das Vergussmaterial den Statordraht und das Verbindungsmittel innerhalb der Durchbrechung zumindest teilweise umschließt, wobei das Vergussmaterial in direktem Kontakt mit einer Innenwand der Durchbrechung und dem Dichtelement steht. Hierfür kann das Vergussmaterial beispielsweise von oben, das heißt auf der zweiten Seite der Verschaltungsanordnung in die Durchbrechung eingeführt werden. In besonders einfacher Weise läuft das Vergussmaterial entlang des Statordrahts und des Verbindungsmittels zurück in die Durchbrechung. Das Dichtelement verhindert, dass das Vergussmaterial vollständig durch die Durchbrechung hindurch zurück zum Stator läuft. Somit bildet das Dichtelement eine Art Boden für das Vergussmaterial innerhalb der Durchbrechung.
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Bevorzugterweise sind die Statordrähte an einer Stirnseite des Stators aus dem Stator herausgeführt und in diesem Bereich abgewinkelt, wobei die Verschaltungsanordnung auf die abgewinkelten Abschnitte der Statordrähte aufgesetzt ist. Hierfür können die Statordrähte schräg aus dem Stator herausgeführt sein und anschließend derart abgewinkelt werden, damit diese zur geraden Durchführung durch die Durchbrechungen der Verschaltungsanordnung ausgerichtet werden. Der sich durch die Abwinkelung eines Statordrahts ergebende Winkel ist größer als 90° und kleiner als 180°. Dadurch, dass die Verschaltungsanordnung auf die abgewinkelten Bereiche aufgesetzt wird, wird die Verschaltungsanordnung stirnseitig auf dem Stator verklemmt. Ferner ist die Verschaltungsanordnung beabstandet zur Stirnseite des Stators angeordnet, wobei der Abstand mindestens einem Durchmesser eines Statordrahts entspricht.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
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Es zeigen schematisch:
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1: einen Ausschnitt eines Stators mit auf dem Stator angeordneter Verschaltungsanordnung,
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2: eine Verschaltungsanordnung von der Unterseite bzw. eine Draufsicht auf ein flächig auf die Verschaltungsanordnung angespritztes Dichtelement sowie verschiedene Formen für Öffnungen im Dichtelement, und
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3: einen Querschnitt durch eine Verschaltungsanordnung im Bereich einer Durchbrechung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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In 1 ist ein Ausschnitt eines Stators 200 mit auf einer Stirnseite des Stators 200 angeordneter Verschaltungsanordnung 100 gezeigt. Auf der zum Stator 200 zugewandten Seite, das heißt, der ersten Seite 13 der Verschaltungsanordnung 100, ist an die Verschaltungsanordnung 100 bzw. an die erste Seite 13 der Verschaltungsanordnung 100 ein Dichtelement 15 angespritzt.
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Die schräg aus dem Stator 200 herausgeführten Statordrähte 10 sind durch die Durchbrechungen 12 durch die Verschaltungsanordnung 100 hindurchgeführt und ragen auf der zweiten Seite 14, das heißt, der dem Stator 200 abgewandten Seite, aus der Verschaltungsanordnung 100 heraus. Die herausragenden Endabschnitte 19 der Statordrähte 10 sind elektrisch mit Verbindungsmitteln 11 der Verschaltungsanordnung 100 verbunden bzw. hierfür verschweißt. Die Verbindungsmittel 11 sind in der Verschaltungsanordnung 100 im Wesentlichen horizontal angeordnet. In jede Durchbrechung ragt ein Endabschnitt 18 eines Verbindungsmittels 11 hinein, wird innerhalb der Durchbrechung 12 umgelenkt bzw. abgewinkelt und nach oben, das heißt, zur zweiten Seite 14 der Verschaltungsanordnung 100 durch die Durchbrechung 12 hinaus angeordnet. Jeweils ein Endabschnitt 18 eines Verbindungsmittels 11 ist mit einem Endabschnitt 19 eines Statordrahts 10 verschweißt. Der Verbindungsbereich bzw. der Bereich, in dem die beiden Endabschnitte 18, 19 verschweißt sind, ist mittels eines Vergussmaterials 21 vergossen.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer Verschaltungsanordnung 100 von unten, das heißt, eine Draufsicht auf das flächig an die zweite Seite 13 der Verschaltungsanordnung 100 angespritzte Dichtelement 15. Das Dichtelement 15 weist mit den Durchbrechungen 12 (nicht in 2 gezeigt) der Verschaltungsanordnung 100 korrespondierende Öffnungen 20 zum Hindurchführen der Statordrähte 10 auf. Die Öffnungen 20 sind kleiner als die Durchbrechungen 12 ausgebildet und überlappen die Durchbrechungen 12. Die Öffnungen 20 können unterschiedliche Formen aufweisen. In 2 sind beispielhafte Formen für derartige Öffnungen 20 gezeigt. Beispielsweise kann die Öffnung 20 rund, schlitzförmig, kreuzförmig oder sternförmig ausgebildet sein.
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Beim Hindurchschieben eines Statordrahts 10 durch eine Öffnung 20 in eine Durchbrechung 12 hinein wird das elastische und relativ dünn ausgebildete Dichtelement 15 bereichsweise in die Durchbrechung hineingedrückt. Das Dichtelement 15 dichtet die Durchbrechung 12 vollständig um den Statordraht 10 herum ab. Somit ist das Dichtelement 15 im Bereich einer Durchbrechung als eine Art Dichtlippe ausgebildet.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Verschaltungsanordnung 100 im Bereich einer Durchbrechung 12. Der Statordraht 10 ist von unten vollständig durch die Durchbrechung 12 hindurchgeführt. Innerhalb der Durchbrechung 12 wird die Durchbrechung 12 vollumfänglich um den Statordraht 10 herum durch das Dichtelement 15 abgedichtet. Der Endabschnitt 19 des Statordrahts 10 ist mit dem Endabschnitt 18 eines Verbindungsmittels 11 verschweißt und somit elektrisch verbunden. Das Verbindungsmittel 11 ist innerhalb der Verschaltungsanordnung 100 im Wesentlichen horizontal derart angeordnet, dass es zwischen zwei Deckschichten 16, 17 verläuft. Der Endabschnitt 18 des Verbindungsmittels 11 ragt seitlich in die Durchbrechung 12 hinein, wird in der Durchbrechung 12 abgewinkelt und zusammen mit dem Statordraht 12 bzw. dem Endabschnitt 19 des Statordrahts 10 aus der Durchbrechung 12 herausgeführt. Die Endabschnitte 18, 19 sind nach dem Verschweißen mittels eines Vergussmaterials 21 vergossen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Verschaltungsanordnung
- 200
- Stator
- 10
- Statordraht
- 11
- Verbindungsmittel
- 12
- Durchbrechung durch die Verschaltungsanordnung
- 13
- Erste Seite der Verschaltungsanordnung
- 14
- Zweite Seite der Verschaltungsanordnung
- 15
- Dichtelement
- 16
- Erste Deckschicht
- 17
- Zweite Deckschicht
- 18
- Endabschnitt des Verbindungsmittels
- 19
- Endabschnitt des Statordrahts
- 20
- Öffnung
- 21
- Vergussmaterial
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006043674 A1 [0005]
- DE 20207233 U1 [0006]
