DE102016213710A1

DE102016213710A1 - Stator for an electric machine, and method of making such a

Info

Publication number: DE102016213710A1
Application number: DE102016213710.7A
Authority: DE
Inventors: Uwe Velte; Benjamin Heyne
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Stator (10) für eine elektrische Maschine (11), sowie Verfahren zum Herstellen eines solchen, mit einem ringförmigen Statorgrundkörper (14), der radiale Statorzähne (16) zur Aufnahme von elektrischen Spulen (18) aufweist, wobei am Statorgrundkörper (14) eine Isoliermaske (22) angeordnet ist, die die aus Wickeldraht (20) auf die Statorzähne (16) gewickelten Spulen (18) gegenüber dem Statorgrundkörper (14) isoliert, und auf der Isoliermaske (22) ringförmige Leiterstreifen (26) zur Verschaltung der Spulen (18) angeordnet sind, wobei an den Leiterstreifen (26) sich axial erstreckende Schweißkontakte (24) angeordnet sind, die nach dem Wickeln der Spulen (18) mit dem durchgewickelten Wickeldraht (20) zwischen den Spulen (18) verschweißt sind, wobei die Schweißkontakte (24) einstückig mit den Leiterstreifen (26) ausgebildet sind, wobei an den Schweißkontakten (24) eine Haltelasche (37) ausgestanzt ist, die zu einem Schweißhaken (36) umgebogen ist.Stator (10) for an electric machine (11), and method for producing such, having an annular Statorgrundkörper (14) having radial stator teeth (16) for receiving electrical coils (18), wherein the stator base (14) a Insulating mask (22) is arranged, which insulates the winding wire (20) on the stator teeth (16) wound coils (18) relative to the stator main body (14), and on the insulating mask (22) annular conductor strips (26) for interconnecting the coils ( 18) are arranged, wherein on the conductor strip (26) axially extending welding contacts (24) are arranged, which are welded after winding the coils (18) with the wound through winding wire (20) between the coils (18), wherein the welding contacts (24) are formed integrally with the conductor strips (26), wherein at the welding contacts (24) has a retaining tab (37) is punched out, which is bent over to a welding hook (36).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a stator for an electric machine, and a method for producing such according to the preamble of the independent claims.

Stand der TechnikState of the art

Mit der DE 102012224153 A1 ist ein Stator einer elektrischen Maschine bekannt geworden, bei dem an einer Stirnseite eine Isolierlamelle und eine damit verbundenen Verschalteplatte angeordnet ist. An der Isolierlamelle sind an der äußeren Umfangsfläche umlaufende Rillen ausgeformt, in die der Vebindungsdraht zwischen einzelnen Spulen beim Wickeln eingelegt wird. Diese Ausführung hat den Nachteil, dass nach dem Wickeln die Spulen diese nochmals mit einer separaten Verschalteplatte kontaktiert werden müssen, um die Spulen mit einem Kundenstecker zu verbinden. Außerdem weist die Verschalteplatte mit den axial nebeneinander angeordneten Rillen eine große axiale Bauhöhe auf, wodurch der Stator nicht in einen begrenzten Bauraum passt.With the DE 102012224153 A1 a stator of an electric machine has become known, in which an insulating lamella and an associated circuit board is arranged on one end face. On the insulating lamella circumferential grooves are formed on the outer peripheral surface, in which the Vebindungsdraht between individual coils is inserted during winding. This embodiment has the disadvantage that after winding the coils must be contacted again with a separate Verschalteplatte to connect the coils with a customer plug. In addition, the Verschalteplatte with the axially adjacent grooves on a large axial height, whereby the stator does not fit in a limited space.

Die DE 10328720A1 zeigt einen Stator, bei dem auf jeden Statorzahn eine separate Spule mit einem losen Drahtanfang- und ende gewickelt ist. Diese Drahtenden werden mit einem separaten Verschaltungselement verbunden, das nach dem Wickeln auf den Stator aufgesetzt wird. Das Verschaltungselement weist als Stanzteile ausgebildete Leiterbahnen auf, deren Längserstreckung größer ist als deren radiale Breite. Die Herstellung eines solchen Stators ist sehr aufwändig, da die Spulen einzeln gewickelt werden und die losen Drahtenden der Spulen jeweils einzeln an die Leiterstreifen angelötete oder geschweißt werden müssen, wobei eine solche Ausführung ebenfalls eine hohe axiale Ausdehnung aufweist.The DE 10328720A1 shows a stator in which on each stator tooth a separate coil with a loose Drahtanfang- and end wound. These wire ends are connected to a separate interconnection element, which is placed on the stator after winding. The interconnection element has conductor tracks formed as stamped parts whose longitudinal extent is greater than their radial width. The production of such a stator is very complex, since the coils are wound individually and the loose wire ends of the coils must be soldered or welded individually to the conductor strips, wherein such an embodiment also has a high axial extent.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Stator, sowie die erfindungsgemäße elektrische Maschine beinhaltend einen solchen Stator, sowie das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eines Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass durch die Integration der Leiterstreifen in die Isoliermaske der Wickeldraht ununterbrochen durchgewickelt werden kann, wobei der Draht zwischen dem Wickeln der einzelnen Spulen direkt mit den Schweißkontakten der Leiterstreifen verbunden werden kann. Durch die axial über die Isolierlamelle überstehenden Schweißkontakte kann der Wickeldraht beim Nadelwickeln ohne Zusatzaufwand direkt in den Hakengrund der Schweißhaken eingelegt werden. Danach kann der Wickeldraht direkt mittels radial beweglicher Elektroden mit dem Schweißkontakt verschweißt werden. Durch die mechanisch stabile Ausführung der Schweißelemente mit den Schweißhaken kann auf zusätzliche Haltelemente für die radiale Positionierung des Wickeldrahts verzichtet werden. Damit übernehmen die Schweißelemente die Funktion der Führung und der zuverlässigen Positionierung des Wickeldrahts zwischen den einzelnen Spulen. Eine separate Montage einer zusätzlichen Verschaltungsplatte entfällt ebenfalls, wodurch auch axialer Bauraum eingespart wird. Dadurch eignet sich ein solcher Stator besonders für den Einbau in die beengten Platzverhältnisse innerhalb eines Kraftfahrzeugtanks.The stator according to the invention, as well as the electric machine according to the invention comprising such a stator, and the inventive manufacturing method of a stator according to the preamble of the independent claims have the advantage that can be continuously wound through the integration of the conductor strips in the insulating mask of the winding wire, wherein the wire between the winding of the individual coils can be connected directly to the welding contacts of the conductor strips. By axially over the insulating lamellae projecting welding contacts the winding wire can be inserted directly into the hook base of the welding hooks during needle winding without additional effort. Thereafter, the winding wire can be welded directly by means of radially movable electrodes with the welding contact. Due to the mechanically stable design of the welding elements with the welding hook can be dispensed with additional holding elements for the radial positioning of the winding wire. Thus, the welding elements take over the function of leadership and the reliable positioning of the winding wire between the individual coils. A separate installation of an additional wiring board is also eliminated, which also saves axial space. As a result, such a stator is particularly suitable for installation in the confined spaces within a motor vehicle tank.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Ausbildungen möglich. Besonders günstig kann der Schweißhaken durch das Ausstanzen einer Lasche aus dem Zentrum des Schweißelements hergestellt werden, die anschließend als Schweißhaken umgebogen wird. Durch das ausgestanzte Loch im Schweißelement werden beidseitig des Lochs axiale Stege gebildet, zwischen denen der Schweißhaken nach außen umgebogen ist. Dadurch kann der Wickeldraht flächig an der radialen Außenseite des Schweißelements angelegt werden und wird beim Verschweißen vollständig durch den Schweißhaken umschlossen.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claims are possible training. Particularly advantageously, the welding hook can be produced by punching out a tab from the center of the welding element, which is then bent over as a welding hook. Through the punched hole in the welding element axial webs are formed on both sides of the hole, between which the welding hook is bent to the outside. As a result, the winding wire can be applied flat on the radial outer side of the welding element and is completely enclosed during welding by the welding hook.

In den noch oben umgebogenen Schweißhaken kann der Wickeldraht mittels Nadelwickeln sehr schnell und einfach direkt in den Haken eingelegt werden, so dass beim Verbinden zweier benachbarter Spulen keine Wickelzeit durch die Kontaktierung mit den Schweißkontakten verloren geht.In the welding hooks, which are bent over at the top, the winding wire can be inserted very quickly and easily directly into the hook by means of needle windings, so that no winding time is lost when contacting two adjacent coils due to the contact with the welding contacts.

Um den Verbindungsdraht zwischen den Spulen möglichst tief in den Hakengrund hineinzuziehen, sind an den beiden Kanten des Schweißelements an beiden Umfangsrichtungen jeweils Kerben ausgeformt, durch die hindurch der Wickeldraht beim Umschlingen des Schweißelements geführt wird. Die Kerben sind dabei axial so tief angeordnet, dass der Draht beim Wickeln tief in den Hakengrund hinabgezogen wird, so dass danach eine zuverlässige Schweißverbindung gebildet werden kann.In order to draw the connecting wire between the coils as deeply as possible into the hook base, notches are respectively formed on the two edges of the welding element at both circumferential directions, through which the winding wire is guided when looping around the welding element. The notches are axially arranged so deep that the wire is pulled down during winding deep into the hook base, so that afterwards a reliable weld can be formed.

Die Schweißkontakte der Leiterstreifen sind jeweils in Umfangsrichtung genau zwischen zwei Spulen angeordnet und sind in Umfangsrichtung breiter als der freie Abstand zwischen den Spulen. Dadurch wird der Wickeldraht beim Umschlingen der Schweißkontakte an deren radialer Außenseite soweit aufgespreizt, dass die Spulen beim Wickeln immer zugezogen werden, wodurch eine straffe, kompakte Spulenwicklung erzeugt wird.The welding contacts of the conductor strips are each arranged in the circumferential direction exactly between two coils and are wider in the circumferential direction than the free distance between the coils. As a result, when the welding contacts wrap around the welding contacts, the winding wire is spread open at its radial outer side so that the coils are always pulled in during winding, as a result of which a tight, compact coil winding is produced.

Zur leichteren Montage der Leiterstreifen in die Nuten der Isoliermaske oder in das Isolatormodul können an den Leiterstreifen axiale Montagelaschen einstückig angeformt sein, auf die die axiale Montagekraft auf die Leiterstreifen ausgeübt wird. Dadurch wird verhindert, dass sich die Leiterstreifen bei deren Montage verbiegen. Außerdem kann optional auch das Isolatormodul mittels der Montagelaschen axial auf die Isolierlamelle gefügt werden.For easier mounting of the conductor strips in the grooves of the insulating mask or in the insulator module can axial mounting tabs on the conductor strip be integrally formed, on which the axial mounting force is exerted on the conductor strips. This prevents the conductor strips from bending during assembly. In addition, optionally, the insulator module are axially joined by means of mounting tabs on the insulating lamella.

Prozesstechnisch können die Leiterstreifen sehr günstig als Biegestanzteile hergestellt werden, wobei durch das Biegen eines Rings aus einem ebenen Längsstreifen sehr wenig Blechverschnitt anfällt. Dabei können die Leiterstreifen derart aus dem Blech ausgestanzt werden, dass jeweils die einstückig angeformten Schweißkontakt-Elemente verzahnt ineinander greifen. Im Vergleich zu flächig in der Radialebene ausgebildeten Leiterelementen kann durch das Umbiegen zu einem ringförmigen Leiterstreifen sehr viel Blechmaterial eingespart werden. Dabei können die ringförmig gebogenen Leiterstreifen sehr kostengünstig direkt in ringförmig umlaufenden Vertiefungen in der Isolierlamelle eingelegt werden. Diese Vertiefungen sind vorzugsweise als Nuten mit einem rechteckförmigen Querschnitt entsprechend dem Querschnitt der Leiterstreifen ausgebildet. Dadurch ergeben sich zwischen den einzelnen Nuten in Axialrichtung axiale Trennwände zwischen den einzelnen Nuten, die sehr dünn ausgebildet sein können und als Isolierung zwischen den radial benachbarten Leiterstreifen dienen. Der ringförmige Basisring der Leiterstreifen ist bevorzugt axial vollständig in die entsprechende Nut der Isolierlamelle eingetaucht, so dass nur noch die Schweißkontakte und Phasenanschluss-Elemente und optional die Montagelaschen der Leiterstreifen axial aus den Nuten herausragen. Dadurch sind die Leiterstreifen elektrisch zuverlässig gegeneinander isoliert und mechanisch stabil in der Isoliermaske gehalten. Durch das hochkantige Einlegen der Leiterstreifen radial nebeneinander und die Anordnung der Leiterstreifen axial im Bereich der Wickelköpfe der Spulen, kann der Stator durch dieses Verfahren besonders flach gebaut werden. Zur Montage der Leiterstreifen können in der Isolierlamelle beispielsweise Klemmelemente ausgebildet sein, in die die Leiterstreifen direkt eingepresst werden. In einer bevorzugten Ausführung des Stators weist dieser genau drei Leiterstreifen auf, mittels deren Phasenanschluss-Elementen die Spulen bestromt werden. Dabei wird jeweils eine Phase durch genau einen Leiterstreifen gebildet, der entsprechende Schweißkontakte zur Verbindung mit dem Wickeldraht aufweist. Werden die Phasenanschluss-Elemente der Leiterstreifen axial zur Isolierlamelle aus dieser herausgeführt, kann der entsprechende Gegenstecker radial innerhalb des Außenumfangs des Stators angeordnet werden, wodurch radialer Bauraum eingespart wird.Process technology, the conductor strips can be made very cheap as bending punched parts, which is obtained by bending a ring from a flat longitudinal strip very little sheet metal waste. In this case, the conductor strips can be punched out of the sheet metal in such a way that in each case the integrally formed welding contact elements mesh with one another. Compared to flat conductor elements formed in the radial plane, much sheet metal material can be saved by bending over to form an annular conductor strip. The ring-shaped conductor strips can be placed very cost directly in annular recesses in the insulating lamella. These recesses are preferably formed as grooves with a rectangular cross section corresponding to the cross section of the conductor strips. This results in between the individual grooves in the axial direction axial partitions between the individual grooves, which can be made very thin and serve as insulation between the radially adjacent conductor strips. The annular base ring of the conductor strips is preferably completely immersed axially in the corresponding groove of the insulating lamella, so that only the welding contacts and phase connection elements and optionally the mounting tabs of the conductor strips protrude axially out of the grooves. As a result, the conductor strips are electrically isolated from each other reliably and held mechanically stable in the insulating mask. Due to the edgewise insertion of the conductor strips radially next to each other and the arrangement of the conductor strips axially in the winding heads of the coils, the stator can be made very flat by this method. For mounting the conductor strips, for example clamping elements can be formed in the insulating lamella, in which the conductor strips are pressed directly. In a preferred embodiment of the stator, this has exactly three conductor strips, by means of which phase connection elements, the coils are energized. In each case, a phase is formed by exactly one conductor strip having corresponding welding contacts for connection to the winding wire. If the phase connection elements of the conductor strips are led out of the insulating lamella in axial direction, the corresponding mating connector can be arranged radially within the outer circumference of the stator, thereby saving on radial installation space.

Damit die Phasenanschluss-Elemente in Umfangsrichtung nah beieinander angeordnet sind, können die Phasenanschluss-Elemente direkt am axialen Ende der Schweißkontakte als axiale Verlängerung derselben ausgebildet sein. Dabei kann die axiale Verlängerung bezüglich der Umfangsrichtung mittig am Schweißkontakt oder bündig an einer seitlichen Kante angeordnet sein.So that the phase connection elements are arranged close to each other in the circumferential direction, the phase connection elements can be formed directly at the axial end of the welding contacts as an axial extension thereof. In this case, the axial extension with respect to the circumferential direction can be arranged centrally on the welding contact or flush with a lateral edge.

Um den Außendurchmesser des Stators im Bereich der elektrischen Kontaktierung der Spulen zu reduzieren, können die Schweißkontakte der Leiterstreifen eine radiale Kröpfung aufweisen, so dass die Schweißkontakte radial nach innen, beziehungsweise auch radial nach außen umgebogen sind. Dadurch können die Schweißhaken des äußeren und des inneren Leiterstreifens auf den Radius des mittleren Leiterstreifens umgebogen werden, so dass der Verbindungsdraht radial immer auf dem gleichen Radius (des mittleren Leiterstreifens) in die Schweißhaken eingelegt wird. Dadurch kann auch das Wickelverfahren vereinfacht werden, wobei dabei der mittlere Leiterstreifen vor den anderen beiden in die Isoliermaske eingesetzt werden muss.In order to reduce the outer diameter of the stator in the region of the electrical contacting of the coils, the welding contacts of the conductor strips may have a radial offset, so that the welding contacts are bent radially inward, or also radially outward. Thereby, the welding hooks of the outer and the inner conductor strip can be bent to the radius of the middle conductor strip, so that the connecting wire is inserted radially always on the same radius (the middle conductor strip) in the welding hooks. As a result, the winding process can be simplified, in which case the middle conductor strip must be inserted before the other two in the insulating mask.

Alternativ zur einstückigen Ausbildung der Isoliermaske, kann diese auch in zwei getrennten Teilen gefertigt werden. Bevorzugt wird als erster Teil eine Isolierlamelle direkt auf den Statorgrundkörper aufgespritzt oder aufgesetzt (als zwei Halbschalen des ersten Teils). Dadurch sind insbesondere die Statorzähne optimal gegenüber der Drahtwicklung isoliert. Eine solche angespritzte Isolierlamelle kann sich über beide axiale Stirnseiten des Statorgrundkörpers erstrecken, die entlang den Statorzähnen einteilig miteinander verbunden sind. Die Leiterstreifen werden dann in ein separat gefertigtes Isolatormodul in dessen ringförmige Nuten eingesetzt. Dabei können mittels Spritzgießen des Isolatormoduls sehr günstig die Geometrien für die Nuten der Leiterstreifen ausgebildet werden. Dadurch können die sperrigen ringförmigen Leiterstreifen leichter transportiert und auf den Stator montiert werden. Bei der axialen Montage des Isolatormoduls mit den bereits eingesetzten Leiterstreifen, wird das Isolatormodul bevorzugt mittels einer Rast- oder Clipsverbindung mit dem ersten Teil (Isolatorlamelle) der Isolationsmaske verbunden.Alternatively to the integral formation of the insulating mask, this can also be made in two separate parts. Preferably, as the first part of an insulating lamella is sprayed or placed directly on the stator base (as two half-shells of the first part). As a result, in particular the stator teeth are optimally isolated from the wire winding. Such a molded insulating lamella can extend over both axial end faces of the stator base body, which are integrally connected to one another along the stator teeth. The conductor strips are then inserted into a separately manufactured insulator module in its annular grooves. In this case, by means of injection molding of the insulator module, the geometries for the grooves of the conductor strips can be formed very favorably. As a result, the bulky annular conductor strips can be transported more easily and mounted on the stator. In the axial mounting of the insulator module with the already inserted conductor strips, the insulator module is preferably connected by means of a latching or clip connection with the first part (insulator lamella) of the insulation mask.

Der Stator kann sehr günstig aus einzelnen Blechlamellen aufgebaut werden, die als ringförmig geschlossene Blechlamellen ausgestanzt werden. Beim Stanzen kann gleichzeitig am radial äußeren Umfang eine Öse ausgebildet werden, die beim axialen Stapeln der einzelnen Blechlamellen eine Befestigungsbohrung für das Einfügen eines Verbindungselements bildet. Dabei erstrecken sich die Statorzähne bevorzugt radial nach innen, so dass der Rotor als Innenläufer ausgebildet ist. Um den hohen Schüttelbelastungen im Kraftfahrzeugbereich, insbesondere bei der Verwendung im LKW, gerecht zu werden, wird die komplette Drahtwicklung nach der elektrischen Kontaktierung mit den Kontaktelementen mit einer weiteren Kunststoffmasse umspritzt. Dadurch sind die elektrisch leitenden Elemente einerseits zuverlässig gegen Korrosion geschützt (was für den Einsatz im Kraftstofftank von Vorteil ist), und anderseits wird verhindert, dass der Wickeldraht bricht oder sich eine elektrische Kontaktierung löst. Da die Befestigungsöffnungen weiterhin aus der zweiten Kunststoffmasse radial hervor stehen, ist kein weiteres Gehäuse für den Stator notwendig, sondern dieser kann direkt mittels den Befestigungsöffnungen am Kraftfahrzeug festgeschraubt oder in anderer Weise befestigt werden. Bei dieser Ausführungen ist auf jedem Statorzahn immer nur genau eine Spule angeordnet, die über den ununterbrochenen Verbindungsdraht mit der in Umfangsrichtung benachbarten Spule verbunden ist. Mit dem erfindungsgemäßen ununterbrochenen Durchwickeln des Wickeldrahts können die einzelnen Spulen in einer Dreiecksschaltung in vierfacher paralleler Ausführung verschaltet werden. Dadurch kann eine optimale elektrische Ansteuerung der Spulen realisiert werden, um eine maximale Leistungsdichte des magnetischen Flusses zu erzeugen. The stator can be made very cheap from individual laminations, which are punched out as annularly closed laminations. When punching an eyelet can be formed simultaneously on the radially outer circumference, which forms a mounting hole for the insertion of a connecting element in the axial stacking of the individual laminations. In this case, the stator teeth preferably extend radially inward, so that the rotor is designed as an internal rotor. In order to meet the high shaking loads in the motor vehicle sector, in particular when used in trucks, the complete wire winding is overmolded after the electrical contact with the contact elements with a further plastic compound. Thereby are the electrically conductive elements on the one hand reliably protected against corrosion (which is advantageous for use in the fuel tank), and on the other hand prevents the winding wire breaks or dissolves an electrical contact. Since the mounting holes are still radially out of the second plastic mass, no further housing for the stator is necessary, but this can be screwed directly by means of the mounting holes on the motor vehicle or secured in any other way. In these embodiments, only one coil is always arranged on each stator tooth, which is connected via the uninterrupted connecting wire with the circumferentially adjacent coil. With the uninterrupted winding of the winding wire according to the invention, the individual coils can be connected in a triangular circuit in quadruple parallel design. As a result, an optimum electrical control of the coils can be realized in order to generate a maximum power density of the magnetic flux.

Der erfindungsgemäße Stator wird in elektrischen Maschinen eingesetzt, beispielsweise in Antriebsmotoren, welche in Kraftfahrzeugen Verwendung finden. Bei der elektrischen Maschine handelt es sich beispielsweise um einen Innenläufermotor mit außen liegendem, ringförmigen Stator und einem innen liegenden Rotor. Eine elektrische Maschine mit solch einem Stator eignet sich aufgrund der besonders flachen Bauweise und der Kunststoffummantelung der stromleitenden Elemente besonders für den Einbau in den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Förderung von Diesel aus dem Tank zum Motor. The stator according to the invention is used in electrical machines, for example in drive motors, which are used in motor vehicles. The electric machine is, for example, an internal rotor motor with an external annular stator and an internal rotor. An electric machine with such a stator is particularly suitable for installation in the fuel tank of a motor vehicle, in particular for the promotion of diesel from the tank to the engine due to the particularly flat design and the plastic coating of the current-conducting elements.

Mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren kann der Stator in einem Prozessschritt mit dem Wickeln der Spulen gleichzeitig mit den Phasenanschlüssen kontaktiert werden, ohne dass eine weitere separate Verschaltungsplatte montiert werden muss. Dadurch dass die Leiterstreifen vor dem Beginn des Wickelns in die Isolierlamelle eingebettet sind, können direkt parallele Dreiecksschaltungen der bewickelten Spulen hergestellt werden. Durch das Anspritzen sowohl der Isolierlamelle, als auch des weiteren Kunststoffkörpers nach dem Verschweißen des Wickeldrahts mit den Schweißkontakten, kann die Geometrie für die Leiterstreifen und deren Phasenanschluss-Kontakte leicht an die Kundenanforderungen angepasst werden. Durch das Einlegen des Wickeldrahts in die Schweißhaken an der radialen Außenseite der Schweißkontakte, können die Schweißelektroden vorteilhaft den Schweißhaken in radialer Richtung gegen den Schweißkontakt pressen, wodurch der Wickeldraht zuverlässig vom Schweißhaken umschlossen wird. Die radiale Verspannung der beiden Elektroden gegeneinander ist aufgrund des vorhandenen radialen Montageraums wesentlich einfacher, als eine Verspannung der Elektroden in Umfangsrichtung, da hier gleich die nächsten Schweißkontakte angeordnet sind.With the manufacturing method according to the invention, the stator can be contacted with the winding of the coils simultaneously with the phase terminals in a process step, without having to install another separate interconnection plate. Characterized in that the conductor strips are embedded in the insulating lamella before the beginning of the winding, directly parallel triangular circuits of the wound coils can be produced. By injecting both the insulating lamination, as well as the other plastic body after welding of the winding wire to the welding contacts, the geometry for the conductor strips and their phase connection contacts can be easily adapted to customer requirements. By inserting the winding wire in the welding hooks on the radial outer side of the welding contacts, the welding electrodes can advantageously press the welding hook in the radial direction against the welding contact, whereby the winding wire is reliably enclosed by the welding hook. The radial clamping of the two electrodes relative to one another is much easier due to the existing radial mounting space, as a clamping of the electrodes in the circumferential direction, since the same next weld contacts are arranged here.

Da die elektrische Kontaktierung der Spulen vollständig auf einer ersten Stirnseite des Stators realisiert wird, sind auf der gegenüberliegenden zweiten Stirnseite keine elektrischen Kontakte mit Leiterelementen notwendig. Dadurch kann die Wicklung besonders vorteilhaft mittels einer Nadelwickelmaschine ausgeführt werden, bei der die Nadel axial durch den ringförmigen Stator hindurchgeführt wird. Dabei kann der Wickeldraht an der ersten Stirnseite direkt radial außen um die Schweißkontakte herum geführt und dabei in die Schweißhaken eingelegt werden. Legt die Wickelnadel den Wickeldraht direkt in die seitlich am Schweißkontakt ausgesparten radialen Führungsnuten ein, wird dadurch der Wickeldraht vorteilhaft besonders tief axial in den Schweißhaken hineingezogen, so der Wickeldraht straff gespannt zuverlässig für einer guten Schweißverbindung positioniert ist.Since the electrical contacting of the coils is completely realized on a first end face of the stator, no electrical contacts with conductor elements are necessary on the opposite second end face. Thereby, the winding can be carried out particularly advantageously by means of a needle winding machine, in which the needle is passed axially through the annular stator. In this case, the winding wire can be performed at the first end side directly radially outside around the welding contacts and thereby inserted into the welding hooks. If the winding needle inserts the winding wire directly into the radial guide grooves which are recessed laterally at the welding contact, the winding wire is advantageously drawn into the welding hooks particularly deeply, so that the winding wire is taut and reliably positioned for a good welded connection.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:

1 Eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Stators 1 An exploded view of a stator according to the invention

2 Eine Detailansicht der Leiterstreifen gemäß 1 2 A detailed view of the conductor strips according to 1

3 Einen Ausschnitt eines fertig gewickelten Stators 3 A section of a finished wound stator

4 Das Wickelschema einer erfindungsgemäßen Spulenanordnung 4 The winding diagram of a coil arrangement according to the invention

5 Eine Dreiecksschaltung einer der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele 5 A triangular circuit of one of the embodiments according to the invention

5 Eine weitere Ausführung eines komplett umspritzten Stators und 5 Another version of a completely overmolded stator and

6 Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Stators 6 Another embodiment of a stator according to the invention

7 Eine Detailansicht der Montages eines Isolatormoduls gemäß 6 7 A detailed view of the mounting of an isolator module according to 6

8 Eine Ausführung eines nachträglich umspritzten Stators 8th An embodiment of a subsequently overmolded stator

In 1 ist ein Stator 10 dargestellt, wie er beispielsweise in elektrischen Maschinen 11, insbesondere einem elektrisch kommutierten Elektromotor 12 verwendet wird. Der Stator 10 weist einen ringförmigen Statorgrundkörper 14 auf, der sich aus einzelnen Lamellenblechen 40 zusammensetzt. Dabei erstrecken sich vom Statorgrundkörper 14 in Radialrichtung 34 nach innen Statorzähne 16, die einteilig mit den jeweiligen Lamellenblechen 40 ausgebildet sind. Am radial äußeren Rand 42 weist der Statorgrundkörper 14 Aufnahmeöffnungen 44 für Verbindungselemente auf, mit denen der Stator 10 beispielsweise im Kraftfahrzeug befestigt werden kann. Die Lamellenbleche 40 sind beispielsweise als Stanzbleche ausgebildet, die einen geschlossenen Ring bilden, an dem die Aufnahmeöffnungen 44 einstückig ausgeformt sind. Auf dem Statorgrundkörper 14 ist an einer ersten Stirnseite 41 eine Isoliermaske 22 angeordnet, die näherungsweise die gesamte axiale Fläche der Lamellenbleche 40 abdeckt. Die Isoliermaske 22 erstreckt sich beispielsweise auch in Axialrichtung 30 entlang der Statorzähne 16. Ebenso ist die gegenüberliegende Stirnseite 43 mit der Isoliermaske 22 bedeckt, wobei im Ausführungsbeispiel der 1 die Isoliermaske 22 einstückig als Umspritzung des Statorgrundkörpers 14 ausgebildet ist. In einer alternativen Ausführung kann die Isoliermaske 22 jedoch auch als separat hergestelltes Bauteil ausgebildet sein, bei dem insbesondere zwei separate Teile jeweils axial auf die erste und zweite Stirnseite 41, 43 des Statorgrundkörpers 14 gefügt werden. In der Isoliermaske 22 sind ringförmige Nuten 46 ausgeformt, in die jeweils ringförmige Leiterstreifen 26 axial eingefügt werden. Hierzu sind beispielsweise in den Nuten 46 Klemmrippen angeordnet, um die Leiterstreifen 26 fest in den Nuten 46 zu verpressen. Die Leiterstreifen 26 sind als Biegestanzteile ausgebildet und bilden die Stromversorgung für die Spulen 18. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Stator 10 zwölf Spulen 18 auf, die über drei Leiterelemente 26 miteinander verschaltet sind. Jeder Leiterstreifen 26 weist einen Basisring 25 auf, dessen Querschnitt etwa rechteckförmig ist, wobei sich dessen Längsseite in Axialrichtung 30 erstreckt. Im Ausführungsbeispiel bildet jeder der drei Leiterstreifen 26 eine eigene elektrische Phase 50 U, V, W. Dazu weist jeder Leiterstreifen 26 ein Phasenanschluss-Element 48 auf, das mit einem kundenspezifischen Anschlussstecker kontaktiert wird. Die Phasenanschluss-Elemente 48 erstrecken sich axial über den Basisring 25 hinaus, um den radialen Bauraum des Stators 10 zu reduzieren. Dabei sind die Phasenanschluss-Elemente 48 der Leiterelemente 26 alle benachbart angeordnet, so dass beispielsweise ein kundenspezifischer Anschlussstecker auf die Phasenanschluss-Elemente 48 aufgesteckt werden kann. An allen Leiterstreifen 26 sind jeweils axial abstehende Schweißkontakte 24 angeformt, mit denen der Wickeldraht 20 elektrisch kontaktiert wird. Die ringförmigen Leiterstreifen 26 sind in Umfangsrichtung 32 über einen großen Bereich in Radialrichtung 34 beabstandet zueinander angeordnet, so dass die einzelnen Leiterstreifen 26 einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Zwischen zwei radial benachbarten Nuten 46 bilden die Seitenflächen 47 der Nuten 46 eine Isolierwand 49 zwischen den ringförmigen Leiterstreifen 26. Die Schweißkontakte 24 sind bezüglich Ihrer Reihenfolge in Umfangsrichtung 32 abwechselnd an den verschiedenen Leiterstreifen 26 angeordnet. Sie weisen an ihrer radialen Außenseite einen Schweißhaken (36) auf, in den ein durch den Wickeldraht 20 gebildeter Verbindungsdraht 66 zwischen den Spulen 18 eingelegt wird. In 1 is a stator 10 shown, for example, in electrical machines 11 , in particular an electrically commutated electric motor 12 is used. The stator 10 has an annular stator body 14 up, dating individual laminations 40 composed. In this case, extend from the stator main body 14 in the radial direction 34 inside stator teeth 16 , which are integral with the respective laminations 40 are formed. At the radially outer edge 42 has the stator main body 14 receiving openings 44 for fasteners with which the stator 10 can be fixed for example in the vehicle. The lamellar sheets 40 For example, are formed as stamping plates, which form a closed ring on which the receiving openings 44 are integrally formed. On the stator base 14 is at a first end 41 an insulating mask 22 arranged approximately the entire axial surface of the lamella plates 40 covers. The insulating mask 22 extends, for example, in the axial direction 30 along the stator teeth 16 , Likewise, the opposite end face 43 with the insulating mask 22 covered, wherein in the embodiment of 1 the insulating mask 22 in one piece as encapsulation of the stator main body 14 is trained. In an alternative embodiment, the insulating mask 22 However, also be designed as a separately manufactured component, in which in particular two separate parts each axially to the first and second end faces 41 . 43 of the stator base body 14 be joined. In the insulating mask 22 are annular grooves 46 shaped, in the respective annular conductor strips 26 be inserted axially. For this purpose, for example, in the grooves 46 Clamp ribs arranged around the conductor strips 26 stuck in the grooves 46 to press. The conductor strips 26 are formed as bending stamped parts and form the power supply for the coils 18 , In this embodiment, the stator 10 twelve coils 18 on that over three conductor elements 26 interconnected with each other. Each conductor strip 26 has a base ring 25 on, whose cross-section is approximately rectangular, with its longitudinal side in the axial direction 30 extends. In the embodiment, each of the three conductor strips 26 a separate electrical phase 50 U, V, W. For this purpose, each conductor strip 26 a phase connection element 48 which is contacted with a custom connector. The phase connection elements 48 extend axially over the base ring 25 to the radial space of the stator 10 to reduce. Here are the phase connection elements 48 the conductor elements 26 all arranged adjacent, such that, for example, a custom connector on the phase terminal elements 48 can be plugged. On all conductor strips 26 are each axially projecting welding contacts 24 molded, with which the winding wire 20 is contacted electrically. The annular conductor strips 26 are in the circumferential direction 32 over a large area in the radial direction 34 spaced apart from each other, so that the individual conductor strips 26 have a different diameter. Between two radially adjacent grooves 46 form the side surfaces 47 the grooves 46 an insulating wall 49 between the annular conductor strips 26 , The welding contacts 24 are relative to your order in the circumferential direction 32 alternately on the different conductor strips 26 arranged. They have at their radial outside a welding hook ( 36 ), into the one through the winding wire 20 formed connecting wire 66 between the coils 18 is inserted.

In 2 ist in einer Vergrößerung der Leiterelemente 26 gemäß 1 die konkrete Ausgestaltung der Scheißkontakte 24 dargestellt. Die Schweißkontakte 24 sind einstückig mit dem Basisring 25 ausgestanzt und erstrecken sich in Axialrichtung 30 über den Basisring 25 hinaus. Der Schweißhaken 36 ist aus einer umgebogenen Haltelasche 37 gefertigt, die aus der Mitte des Schweißkontakts 36 ausgestanzt ist. Dadurch weist der Schweißkontakt 24 in seinem Zentrum eine radiale Durchgangsöffnung 38 auf, an dessen oberen Rand der Schweißhaken 36 umgeformt ist. Dadurch ist der Schweißhaken 36 in Umfangsrichtung 34 zwischen zwei axialen Stegen 39 angeordnet, die axial unten über den Basisring 25 und axial oben über einen einstückig angeformten Bügel 35 miteinander verbunden sind. Am oberen Ende 52 der Schweißkontakte 24 sind deren Ecken bevorzugt abgeschrägt oder abgerundet, um das Umschlingen des Scheißkontakts 24 mit dem Wickeldraht 20 zu erleichtern. Der Schweißhaken 36 ist axial nach oben hin offen ausgebildet und weist einen Hakengrund 33 auf, der in Umfangsrichtung 32 entlang der radialen Durchgangöffnung 38 verläuft. An den in Umfangrichtung 32 gegenüberliegenden Seiten sind am Scheißkontakt 24 jeweils in Umfangsrichtung 32 offene, radiale Aussparungen 31 ausgeformt, durch die der Wickeldraht 20 geführt wird. Die radialen Aussparungen 31 sind auf axialer Höhe des Hakengrunds 33 oder tiefer angeordnet, so dass beim Hindurchführen des Wickeldrahts 20 durch die beiden gegenüberliegenden radialen Aussparungen 31 der Wickeldraht 20 axial bis an den Hakengrund 33 hinab gezogen wird. In der Ausführung gemäß 1 und 2 sind die Schweißkontakte 24 zumindest teilweise radial umgebogen, so dass die axialen Enden 52 aller Schweißkontakte 24 auf dem gleichen Durchmesser angeordnet sind. Hierzu werden beispielsweise die Schweißkontakte 24 des radial äußersten und des radial innersten Leiterstreifens 26 mittels einer Kröpfung 55 zum mittleren Leiterstreifen 26 hin umgekröpft, wobei die Schweißkontakte 24 der mittleren Leiterelemente 26 bevorzugt nicht umgebogen werden. Bei dieser Ausführung wird der mittlere Leiterstreifen 26 zuerst axial in die mittlere Nut 46 der Isoliermaske 22 eingefügt, bevor der radial äußere und radial innere Leiterstreifen 26 axial in die Isoliermaske 22 eingefügt werden.In 2 is in an enlargement of the conductor elements 26 according to 1 the concrete design of the shitty contacts 24 shown. The welding contacts 24 are integral with the base ring 25 punched out and extend in the axial direction 30 over the base ring 25 out. The welding hook 36 is made of a bent retaining tab 37 made from the center of the welding contact 36 punched out. This indicates the welding contact 24 in its center a radial passage opening 38 on, at the upper edge of the welding hook 36 is reshaped. This is the welding hook 36 in the circumferential direction 34 between two axial webs 39 arranged axially below the base ring 25 and axially above a integrally molded bracket 35 connected to each other. At the upper end 52 the welding contacts 24 their corners are preferably bevelled or rounded to wrap the shit contact 24 with the winding wire 20 to facilitate. The welding hook 36 is designed to be open axially upwards and has a hook bottom 33 on, in the circumferential direction 32 along the radial passage opening 38 runs. At the in the circumferential direction 32 opposite sides are on shit contact 24 each in the circumferential direction 32 open, radial recesses 31 shaped, through which the winding wire 20 to be led. The radial recesses 31 are at the axial height of the hook ground 33 or arranged deeper, so that when passing through the winding wire 20 through the two opposite radial recesses 31 the winding wire 20 axially up to the hook bottom 33 is pulled down. In the execution according to 1 and 2 are the welding contacts 24 at least partially bent radially so that the axial ends 52 all welding contacts 24 are arranged on the same diameter. For this example, the welding contacts 24 the radially outermost and the radially innermost conductor strip 26 by means of a bend 55 to the middle conductor strip 26 bent over, with the welding contacts 24 the middle conductor elements 26 preferably not be bent. In this embodiment, the middle conductor strip 26 first axially in the middle groove 46 the insulating mask 22 inserted before the radially outer and radially inner conductor strip 26 axially in the insulating mask 22 be inserted.

Der fertiggewickelte Stator 10 ist in 3 dargestellt. Auf jedem Statorzahn 16 ist genau eine elektrische Spule 18 gewickelt, wobei alle elektrische Spulen 18 mittels eines einzigen ununterbrochenen Wickeldrahts 20 durchgewickelt werden, der zwischen den Spulen 18 den Verbindungsdraht 66 bildet. Dabei sind die Schweißkontakte 24 in Umfangsrichtung 32 immer genau zwischen zwei Spulen 18 angeordnet, so dass deren Breite 27 in Umfangsrichtung 32 größer ausgebildet ist, als der tangentiale Freiraum 19 zwischen den Spulen 18. Dabei wird der Wickeldraht 20 am Ende einer Spule 18 radial nach außen an der radialen Außenseite des Schweißkontakts 24 um diesen herumgeführt. Der Wickeldraht 20 wird hierbei in den axial nach oben offenen Schweißhaken 36 eingelegt. Danach wird der Wickeldraht 20 um den Schweißkontakt 24 herum wieder radial nach innen geführt, bevor der Wickeldraht 20 unmittelbar danach die nächste elektrische Spule 18 auf dem nächstliegenden Statorzahn 16 bildet. Dabei wird der Wickeldraht 20 derart um den Schweißhaken 36 geführt, dass zwei benachbarte Spulen 18 den gleichen Wickelsinn aufweisen. Das Bewickeln des Stators 10 wird bei dieser Ausführung mittels Nadelwickeln durchgeführt, so dass die Wickelnadel den Wickeldraht 20 sowohl direkt im Schweißhaken 36 des Schweißkontakts 24 ablegt, als auch den Wickeldraht 20 um den Schweißkontakt 24 herum durch die radialen Aussparungen 31 führt. Dadurch wird der Wickeldraht 20 axial nach unten in den Hakengrund 33 gezogen. Nach der Fertigstellung aller (beispielsweise zwölf) Spulen 18 kann das Ende des Wickeldrahts 20 im gleichen Schweißhaken 36 abgelegt werden, wie der Anfang des Wickeldrahts 20 vor dem Wickeln der ersten Spule 18. Alternativ ist es aber auch möglich, für das Ende des Wickeldrahts 20 einen weiteren Schweißkontaktelement 24 auszubilden, der unmittelbar benachbart zum Schweißkontakt 24 mit dem Wickeldrahtanfang angeordnet ist. In 3 ist zu erkennen, dass ein Phasenanschluss-Element 48 sich unmittelbar axial vom Basisring 25 aus erstreckt, beispielsweise das Phasenanschluss-Element 48 des mittleren Leiterstreifens 26. Die beiden anderen Phasenanschluss-Elemente 48 sind jedoch als axiale Verlängerung 53 am axialen Ende 52 der Schweißkontakte 24 ausgebildet. Dadurch sind hier alle drei Phasenanschluss-Elemente 48 in Umfangsrichtung 34 benachbart angeordnet, damit alle drei Phasenanschluss-Element 48 mit einem korrespondierenden Gegenstecker (nicht dargestellt) elektrisch kontaktierbar sind. Dabei ist hier das Phasenanschluss-Element 48 des äußeren Leiterstreifens 26 in Umfangsrichtung 32 mittig am Schweißkontakt 24 angeordnet, während das Phasenanschluss-Element 48 des inneren Leiterstreifens 26 in Umfangsrichtung 32 seitlich an dem Schweißkontakt 24 ausgebildet ist. Alle Phasenanschluss-Elemente 48 weisen hier einen radial abstehenden Winkel 54 auf, der die Steckverbindung mit dem Gegenstecker stabilisiert. Nach dem Beenden des Wickelvorgangs wird der Wickeldraht 20 beispielsweise mittels Warmverprägen oder Schweißen mittels zweier Elektroden mit den Schweißkontakten 24 elektrisch kontaktiert. Hierbei kann eine Elektrode radial von innen und die andere Elektrode radial von außen gegen den Schweißkontakt 24 gepresst werden. Hierbei wird der Schweißhaken 36 vollständig zugedrückt und aufgrund der eingeleiteten Wärme der Isolierlack des Wickeldrahts 20 aufgeschmolzen. Dadurch entsteht bevorzugt eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Schweißhaken 36 und dem Wickeldraht 20. Optional werden danach vorzugsweise die Spulen 18 mit den Verbindungsdrähten 66 und dem Basisring 25 der Leiterstreifen 26 mit einer weiteren Kunststoffmasse 70 umgossen, damit die gesamte Wicklung auch hohen Schüttelanforderungen, beispielsweise in einem LKW-Betrieb, standhält. The finished wound stator 10 is in 3 shown. On each stator tooth 16 is exactly an electrical coil 18 wrapped, all electric coils 18 by means of a single uninterrupted winding wire 20 to be wound between the coils 18 the connecting wire 66 forms. Here are the welding contacts 24 in the circumferential direction 32 always exactly between two coils 18 arranged so that their width 27 in the circumferential direction 32 is formed larger than the tangential space 19 between the coils 18 , This is the winding wire 20 at the end of a coil 18 radially outward on the radial outside of the welding contact 24 led around this. The winding wire 20 is here in the axially upward open welding hook 36 inserted. Thereafter, the winding wire 20 around the welding contact 24 again radially inward before the winding wire 20 Immediately thereafter the next electric coil 18 on the nearest stator tooth 16 forms. This is the winding wire 20 so around the welding hook 36 led that two adjacent coils 18 have the same winding sense. The winding of the stator 10 is performed in this embodiment by means of needle windings, so that the winding needle the winding wire 20 both directly in the welding hook 36 of the welding contact 24 deposits as well as the winding wire 20 around the welding contact 24 around through the radial recesses 31 leads. This will make the winding wire 20 axially down into the hook base 33 drawn. After the completion of all (for example twelve) coils 18 may be the end of the winding wire 20 in the same welding hook 36 be deposited, like the beginning of the winding wire 20 before winding the first coil 18 , Alternatively, it is also possible for the end of the winding wire 20 another welding contact element 24 form, the immediately adjacent to the welding contact 24 is arranged with the winding wire beginning. In 3 it can be seen that a phase connection element 48 directly axially from the base ring 25 out, for example, the phase connection element 48 of the middle conductor strip 26 , The other two phase connection elements 48 are however as axial extension 53 at the axial end 52 the welding contacts 24 educated. As a result, here are all three phase connection elements 48 in the circumferential direction 34 arranged adjacent to all three phase connection element 48 with a corresponding mating connector (not shown) are electrically contacted. Here is the phase connection element 48 of the outer conductor strip 26 in the circumferential direction 32 at the center of the welding contact 24 arranged while the phase connection element 48 of the inner conductor strip 26 in the circumferential direction 32 on the side of the welding contact 24 is trained. All phase connection elements 48 have a radially projecting angle here 54 on, which stabilizes the connector with the mating connector. After completing the winding process, the winding wire becomes 20 For example, by means of hot stamping or welding by means of two electrodes with the welding contacts 24 electrically contacted. In this case, one electrode can radially from the inside and the other electrode radially from the outside against the welding contact 24 be pressed. This is the welding hook 36 completely closed and due to the heat introduced the insulating varnish of the winding wire 20 melted. As a result, preferably creates a material connection between the welding hook 36 and the winding wire 20 , Optionally thereafter, preferably the coils 18 with the connecting wires 66 and the base ring 25 the conductor strip 26 with another plastic compound 70 encapsulated, so that the entire winding and high shaking requirements, for example, in a truck operation withstands.

Ein entsprechendes Wickelschema ist in 4 dargestellt, bei dem jede Phase 50 U, V, W jeweils genau einem Leiterstreifen 26 zugeordnet ist. In einem inneren Ring sind in 4 schematisch die elektrischen Spulen 18 (1–12) dargestellt, die mittels des durchgewickelten Wickeldrahts 20 alle miteinander verbunden sind. Radial ausserhalb der Spulen 18 sind die drei Leiterstreifen 26 ringförmig, radial benachbart zueinander angeordnet. Da jeder Leiterstreifen 26 eine elektrische Phase 50 bildet, sind die einzelnen Phasen 50 mittels der Schweißkontakte 24 mit den Verbindungsdrähten 66 zwischen den einzelnen Spulen 18 elektrisch verbunden. Dadurch sind die Verbindungsdrähte 66 in Umfangsrichtung 32 immer in der Reihenfolge U, V, W, mit den jeweiligen Phasenanschlüssen 48 der unterschiedlichen Leiterstreifen 26 verbunden. Als Resultat ergibt sich eine vierfache Dreiecksschaltung 64, wie diese in 5 dargestellt ist. Dadurch sind jeweils vier Spulen 18 einer Phase 50 parallel zueinander geschaltet. Bei dieser Darstellung entspricht jede der drei radialen Leitungen 65 jeweils einem Leiterstreifen 26, mit den jeweiligen Phasenanschluss-Elementen 48 U, V, W. A corresponding winding scheme is in 4 shown in which each phase 50 U, V, W each exactly one conductor strip 26 assigned. In an inner ring are in 4 schematically the electric coils 18 (1-12), by means of the wound through winding wire 20 all are interconnected. Radially outside the coils 18 are the three conductor strips 26 annular, radially adjacent to each other. Because each conductor strip 26 an electrical phase 50 are the individual phases 50 by means of the welding contacts 24 with the connecting wires 66 between the individual coils 18 electrically connected. This causes the connecting wires 66 in the circumferential direction 32 always in the order U, V, W, with the respective phase connections 48 the different conductor strips 26 connected. The result is a quadruple triangular circuit 64 like these in 5 is shown. There are four coils each 18 a phase 50 connected in parallel. In this illustration, each of the three radial lines corresponds 65 each a conductor strip 26 , with the respective phase connection elements 48 AND MANY MORE.

In einer weiteren Ausführung gemäß 6 sind die Leiterstreifen 26 in einem separaten Isolatormodul 23 angeordnet, bevor dieses Isolatormodul 23 axial auf eine Isolierlamelle 21 aufgesetzt wird, die unmittelbar auf den Blechlamellen 40 des Statorgrundkörpers 14 angeordnet ist. Somit bildet die Isolierlamelle 21 zusammen mit dem Isolatormodul 23 die Isoliermaske 22. Bevorzugt ist die Isolierlamelle 19 als Umspritzung des Statorgrundkörpers 14 ausgebildet, auf die das separat gefertigte Isolatormodul 23 mit den Leiterstreifen 26 eingepasst wird. Dabei ist das Isolatormodul 23 als ringförmiges Kuststoffspritzguss-Bauteil ausgebildet, in dem die ringförmige Nuten 46 für die Leiterstreifen ausgeformt sind. Dadurch können die relativ empfindlichen Biegestanzteile der Leiterstreifen 26 direkt in dem Isolatormodul 23 transportiert und sehr einfach auf die Isolierlamelle 21 montiert werden. Bei dieser Ausführung sind alternativ die Schweißkontakte 24 nicht gekröpft oder umgebogen ausgebildet, sondern erstrecken sich auf dem jeweiligen Radius des entsprechenden Leiterstreifens 26 axial vom Basisring 25 weg. Dabei können die Leiterstreifen 26 in beliebiger Reihenfolge axial in die Nuten 46 des Isolatormoduls 23 eingefügt werden. Das Isolatormodul 23 hat hier einen größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser der ringförmig angeordneten Spulen 18. Daher greift ein axialer Fortsatz 68 der Isolierlamelle 21 innerhalb des Isolatormoduls 23 axial durch dieses hindurch, wobei der axiale Fortsatz 68 ein Führungselement 67 für den Wickeldraht 20 bildet, der über den axialen Fortsatz 68 radial nach außen zu den Schweißkontakten 24 geführt wird. An der Isolierlamelle 21 und/oder an dem Isolatormodul 23 sind jeweils Rastelemente 91 und Gegenrastelemente 92 angeformt, so dass das Isolatormodul 23 beim Aufsetzen auf die Isolierlamelle 21 mittels einer Rast- oder Clipsverbindung 90 sicher fixiert wird.In a further embodiment according to 6 are the conductor strips 26 in a separate insulator module 23 arranged before this insulator module 23 axially on an insulating lamella 21 is placed directly on the laminations 40 of the stator base body 14 is arranged. Thus, the insulating lamella forms 21 together with the insulator module 23 the insulating mask 22 , The insulating lamella is preferred 19 as encapsulation of the stator main body 14 formed on the separately manufactured insulator module 23 with the conductor strips 26 is fitted. Here is the isolator module 23 formed as an annular Kuststoffspritzguss component in which the annular grooves 46 are formed for the conductor strips. This allows the relatively sensitive bending stamped parts of the conductor strips 26 directly in the insulator module 23 transported and very easy on the insulating lamella 21 to be assembled. In this embodiment, alternatively, the welding contacts 24 not cranked or bent formed, but extend to the respective radius of the corresponding conductor strip 26 axially from the base ring 25 path. This can be the conductor strips 26 in any order axially into the grooves 46 of the isolator module 23 be inserted. The insulator module 23 here has a larger inner diameter than the outer diameter of the annularly arranged coils 18 , Therefore, an axial extension engages 68 the insulating lamella 21 inside the isolator module 23 axially therethrough, the axial extension 68 a guide element 67 for the winding wire 20 which forms over the axial extension 68 radially outward to the welding contacts 24 to be led. At the insulating lamella 21 and / or on the insulator module 23 are each locking elements 91 and counter-locking elements 92 molded so that the insulator module 23 when placing on the insulating lamella 21 by means of a latching or clip connection 90 securely fixed.

Eine solche Rastverbindung 90 ist in der Detailansicht in 7 dargestellt. Am Isolatormodul 23 sind an der radialen Innenseite Rastnasen 91 in Umfangsrichtung 32 angeformt, die in entsprechende in Umfangsrichtung 32 ausgeformte Rastausnehmungen 92 an der Isolierlamelle 21 eingreifen. Am Isolatormodul 23 sind Führungsflächen 93 in Axialrichtung 30 angeformt, an denen das Isolatormodul 23 axial in einen entsprechenden Schacht 94 am axialen Fortsatz 68 gleitet. Dadurch stellt die Rastverbindung 90 einen Formschluss bezüglich der Umfangsrichtung 32 und der Axialrichtung 30 dar. Radial wird das Isolatormodul 23 durch den axialen Fortsatz 68 geführt. Auch an der Außenseite der Isolierlamelle 21 sind als Gegenrastelemente 62 federnde Rasthaken 58 angeformt, die das Isolatormodul 23 axial umgreifen. Die Leiterstreifen 26 sind axial so weit in die Nuten 46 eingesteckt, dass der Basisring 25 vollständig axial innerhalb der Nuten 46 angeordnet ist. Die Schweißkontakte 24 und die Phasenanschluss-Elemente 48 schauen axial aus den Nuten 46 heraus. Zusätzlich sind am Basisring 25 hier noch axiale Montagelaschen 95 angeformt, mittels denen die Leiterstreifen 26 axial in die Nuten 46 eingepresst werden. Ebenso kann das Isolatormodul 23 mittels der Montagelaschen 95 in die Isolierlamelle 21 eingefügt werden. Alternativ können jedoch auch die Schweißkontakte 24 so stabil ausgeführt werden, dass diese die Funktion der Montagelaschen 95 übernehmen. Die Nuten 46 für die Leiterstreifen 26 können über den gesamten Umfang ununterbrochene Seitenwände 47 aufweisen oder nur abschnittsweise über den Umfang ausgebildet sein. Im Ausführungsbeispiel der 6 und 7 ist beispielsweise die innerste Seitenwand 47 des Isolatormoduls 23 nur durch Führungsabschnitte 95 mit den Führungsflächen 93 gebildet. Nachdem das Isolatormodul 23 in die Isolierlamelle 21 eingesetzt ist, wird die Isoliermaske 22 mit dem Wicklungsdraht 20 bewickelt um die Spulen 18 auszubilden, die mittels der Verbindungsdrähte 66 miteinander verbunden sind.Such a locking connection 90 is in the detail view in 7 shown. At the insulator module 23 are on the radial inside locking lugs 91 in the circumferential direction 32 formed in the corresponding in the circumferential direction 32 molded recesses 92 at the insulating lamella 21 intervention. At the insulator module 23 are guide surfaces 93 in the axial direction 30 molded on which the insulator module 23 axially into a corresponding shaft 94 on the axial extension 68 slides. This provides the detent connection 90 a positive connection with respect to the circumferential direction 32 and the axial direction 30 Radial is the insulator module 23 through the axial extension 68 guided. Also on the outside of the insulating lamella 21 are as counter-locking elements 62 resilient latching hooks 58 molded, which is the insulator module 23 enclose axially. The conductor strips 26 are axially so far into the grooves 46 plugged in that the base ring 25 completely axially within the grooves 46 is arranged. The welding contacts 24 and the phase connection elements 48 look axially out of the grooves 46 out. Additionally are at the base ring 25 here still axial mounting tabs 95 molded, by means of which the conductor strips 26 axially in the grooves 46 be pressed. Likewise, the insulator module 23 by means of the mounting tabs 95 in the insulating lamella 21 be inserted. Alternatively, however, the welding contacts 24 be executed so stable that this the function of the mounting tabs 95 take. The grooves 46 for the conductor strips 26 can have uninterrupted sidewalls over the entire circumference 47 have or be formed only in sections over the circumference. In the embodiment of 6 and 7 is, for example, the innermost sidewall 47 of the isolator module 23 only through guide sections 95 with the guide surfaces 93 educated. After the insulator module 23 in the insulating lamella 21 is inserted, the insulating mask 22 with the winding wire 20 wrapped around the coils 18 form, by means of the connecting wires 66 connected to each other.

Nach dem fertigen Bewickeln des Stators 10 kann dieser danach mit einer weiteren Kunststoffmasse 70 umspritzt werden, wie dies ist in 8 dargestellt ist. Mit der weiteren Umspritzung 70 werden auch alle Schweißkontakte 24 und deren elektrische Kontaktierung zum Wickeldraht 20 vollständig umschlossen. Dabei erstreckt sich die weitere Umspritzung 70 axial oberhalb der Isoliermaske 22 und den Spulen 18. Sie erstreckt sich weiter auch in Axialrichtung 30 zwischen den Spulen 18 und an der gegenüberliegenden Stirnseite 43 des Statorgrundkörpers 14. Nach der zweiten Umspritzung mittels dem Kunststoffkörper 70 ragen von den Leiterstreifen 26 nur noch die Phasenanschluss-Elemente 48 axial aus dem zweiten Kunststoffkörper 70 heraus. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Phasenanschluss-Elemente 48 als einfache Flach-Pins 56 ohne Abwinkelungen 54 ausgebildet, auf die axial ein nicht dargestellter Anschluss-Stecker für die Stromversorgung aufgesteckt werden kann. Die ringförmigen Leiterstreifen 26 sind in der gleichen axialen Ebene angeordnet, wie die Wickelköpfe der Spulen 18. Die zweite Umspritzung 70 ist in Axialrichtung 30 so hoch ausgebildet, dass auch die Schweißkontakte 24 und die Montagelaschen 95 komplett umspritzt sind. In 8 sind nebend den Phasen-Anschlusselementen 48 Fixierdome an der zweiten Umspritzung 70 ausgebildet, die beispielsweise in den Anschluss-Stecker eingreifen, um diesen erschütterungsfest mit dm Stator 10 zu verbinden. Im axial mittleren Bereich des Stators 10 bilden die Blechlamellen 40 mit den Statorzähnen 16 die radiale Innenwand 85 des Stators 10 und sind hier insbesondere nicht umspritzt. Die Aufnahmeöffnung 44 der Blechlamellen 40 liegt radial außerhalb der Isoliermaske 22, so dass entsprechende Verbindungselemente – beispielsweise Schrauben – axial durch die Befestigungsöffnungen 44 eingefügt werden können. Die Befestigungsöffnung 44 erstreckt sich beispielsweise nicht über die gesamte axiale Länge des Statorgrundkörpers 14, sondern nur über einen axialen Teilbereich der axialen Länge. Im inneren des Stators 10 ist ein zylindrischer Hohlraum 85 ausgebildet, in den nach der fertigen Montage des Stators 10 ein Rotor axial eingefügt wird. Durch die flache Bauweise des Stators 10 und die vollständige Umspritzung des Wickeldrahts 20 kann der entsprechende Elektromotor 12 besonders günstig in einen Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden. After the finished winding of the stator 10 This can then with another plastic mass 70 to be overmoulded as this is in 8th is shown. With the further encapsulation 70 also all welding contacts 24 and their electrical contact with the winding wire 20 completely enclosed. In this case, the further encapsulation extends 70 axially above the insulating mask 22 and the coils 18 , It also extends in the axial direction 30 between the coils 18 and on the opposite end 43 of the stator base body 14 , After the second encapsulation by means of the plastic body 70 protrude from the conductor strips 26 only the phase connection elements 48 axially from the second plastic body 70 out. In this embodiment, the phase connection elements are 48 as simple flat pins 56 without bends 54 formed, can be attached to the axial unillustrated connection plug for the power supply. The annular conductor strips 26 are arranged in the same axial plane as the winding heads of the coils 18 , The second encapsulation 70 is in the axial direction 30 designed so high that even the welding contacts 24 and the mounting tabs 95 are completely encapsulated. In 8th are next to the phase connection elements 48 Fixing dome on the second encapsulation 70 trained, for example, engage in the connection plug to this vibration resistant with the stator 10 connect to. In the axially middle region of the stator 10 form the laminations 40 with the stator teeth 16 the radial inner wall 85 of the stator 10 and are not sprayed here in particular. The receiving opening 44 the laminations 40 lies radially outside the insulating mask 22 , so that corresponding connecting elements - for example screws - axially through the mounting holes 44 can be inserted. The mounting hole 44 does not extend for example over the entire axial length of the stator main body 14 but only over an axial portion of the axial length. Inside the stator 10 is a cylindrical cavity 85 formed in the after the finished assembly of the stator 10 a rotor is inserted axially. Due to the flat design of the stator 10 and the complete encapsulation of the winding wire 20 can the corresponding electric motor 12 be particularly conveniently installed in a fuel tank of a motor vehicle.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und in der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann beispielsweise die konkrete Ausbildung, die Anordnung und Anzahl der Spulen 18, sowie die Ausbildung und Anzahl der Leiterstreifen 26 entsprechend variiert werden. Die Leiterstreifen 26 können unmittelbar in eine einstückige Isolationsmaske 22 oder in ein separat gefertigtes Isolatormodul 23 eingesetzt werden, das dann anschließend auf die Isolationslamelle 21 aufgesetzt wird. Ebenso kann die Lage und Ausbildung der Phasenanschluss-Elemente 48 und der Schnittstelle zum Gegenstecker den Anforderungen der elektrischen Maschine 11 und den Fertigungsmöglichkeiten angepasst werden. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise für den Antrieb einer Kraftstoff-Förderpumpe, insbesondere zur Förderung von Diesel in einem LKW-Tank, ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt.It should be noted that, with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and in the description, a variety of possible combinations of the individual features are possible with one another. For example, the specific training, the arrangement and number of coils 18 , as well as the training and number of conductor strips 26 be varied accordingly. The conductor strips 26 can directly into a one-piece insulation mask 22 or in a separately manufactured isolator module 23 are then used, then the insulation lamella 21 is put on. Likewise, the location and design of the phase connection elements 48 and the interface to the mating connector meets the requirements of the electrical machine 11 and adapted to the production possibilities. The invention is particularly suitable for driving a fuel delivery pump, especially for delivering diesel in a truck tank, but is not limited to this application.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012224153 A1 [0002]
DE 10328720 A1 [0003]

Claims

Stator ( 10 ) for an electric machine ( 11 ), with an annular stator base body ( 14 ), the radial stator teeth ( 16 ) for receiving electrical coils ( 18 ), wherein on Statorgrundkörper ( 14 ) an insulating mask ( 22 ), which consists of winding wire ( 20 ) on the stator teeth ( 16 ) wound coils ( 18 ) relative to the stator base body ( 14 ), and on the insulating mask ( 22 ) annular conductor strips ( 26 ) for interconnecting the coils ( 18 ) are arranged, wherein at the conductor strip ( 26 ) axially extending welding contacts ( 24 ) are arranged after winding the coils ( 18 ) with the wound through winding wire ( 20 ) between the coils ( 18 ) are welded, characterized in that the welding contacts ( 24 ) in one piece with the conductor strips ( 26 ) are formed, wherein at the welding contacts ( 24 ) a retaining tab ( 37 ) punched out to a welding hook ( 36 ) is bent over.

Stator ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the welding contact ( 24 ) U-shaped with two axial webs ( 39 ), wherein the welding hook ( 36 ) in the circumferential direction ( 32 ) between the two axial webs ( 39 ) is arranged.

Stator ( 10 ) According to one of claims 1 or 2, characterized in that the conductor strips ( 26 ) a base ring ( 25 ) whose extension in the axial direction ( 30 ) is greater than in the radial direction (= sheet thickness) ( 31 ) wherein the two axial webs ( 39 ) axially on the one hand on the base ring ( 25 ) are formed and axially opposite by means of a bracket ( 35 ) are interconnected, so that the punched-bent bent retaining tab ( 37 ) a radial through hole ( 38 ) in the center of the welding contact ( 24 ) trains.

Stator ( 10 ) According to one of the preceding claims, characterized in that the welding hook ( 36 ) on the radial outside of the welding contact ( 24 ) is arranged and axially open at the top and the winding wire ( 20 ) axially down into the hook base ( 33 ) of the welding hook ( 36 ) is inserted.

Stator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at the welding contact ( 24 ) - in particular axially below the hook base ( 33 ) - at the two axial webs ( 39 ) each in the opposite circumferential direction ( 32 ) a radial recess ( 31 ) is formed, in which the winding wire ( 20 ) engages in order to axially against the hook bottom ( 33 ) to draw.

Stator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the welding contacts ( 24 ) in the circumferential direction ( 32 ) between the stator teeth ( 16 ) are arranged and a larger width ( 27 ) in the circumferential direction ( 32 ) than the free space ( 19 ) between the coils ( 18 ) in the circumferential direction ( 32 ) - and in particular the welding contacts ( 24 ) are formed so mechanically stable that they wrap around with the winding wire ( 20 ) Hold this radially without further support elements in the wound position.

Stator ( 10 ) According to one of the preceding claims, characterized in that (at the conductor strips 26 ) integrally axially extending mounting tabs ( 65 ) are formed, by means of which the conductor strips ( 26 ) axially in annular grooves ( 46 ) of the isolation mask ( 22 ).

Stator ( 10 ) According to one of the preceding claims, characterized in that (for the formation of three electrical phases 50 ) exactly three formed as stamped and bent parts conductor strips ( 26 ) are arranged, each at different radii of the insulating mask ( 22 ) are arranged, each conductor strip ( 26 ) a phase connection element ( 48 ), which extends in the axial direction ( 30 ).

Stator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the phase connection elements ( 48 ) directly from the welding contacts ( 24 ) extend axially, wherein these in the circumferential direction ( 32 ) in the middle or on one side of the welding contacts ( 24 ) - and preferably all phase connection elements ( 48 ) of the different conductor strips ( 26 ) in the circumferential direction ( 32 ) adjacent - in particular for contacting with a common plug element - are arranged.

Stator ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the three conductor strips ( 26 ) are arranged concentrically, wherein the welding contacts ( 24 ) of the radially outer conductor strip ( 26 ) and the radially inner conductor strip ( 26 ) a bend ( 55 ), such that the axial ends ( 52 ) of all welding contacts ( 24 ) on an equal radius of the middle conductor strip ( 26 ) are arranged.

Stator ( 10 ) According to one of the preceding claims, characterized in that said insulating mask ( 22 ) is formed of two separate parts, wherein a first insulating lamella ( 21 ) directly on the stator base body ( 14 ) and the coils ( 18 ) relative to the stator teeth ( 16 ) and in a second annular insulator module ( 23 ) the conductor strips ( 26 ) - in particular in the annular grooves ( 46 ) - are inserted, wherein the insulator module ( 23 ) axially on the insulating lamella ( 21 ) rests and preferably by means of clip or locking elements ( 91 . 92 ) with the insulating lamella ( 21 ) connected is.

Stator ( 10 ) According to one of the preceding claims, characterized in that said insulating mask ( 22 ) after welding the winding wires ( 20 ) with the welding contacts ( 24 ) with another plastic ( 70 ) so that the base ring ( 25 ) and the welding contacts ( 24 ) - and in particular also the connecting wire ( 66 ) between the coils ( 18 ) - are completely encapsulated.

Electric machine ( 11 ), in particular electronically commutated motor, with a stator according to one of claims 1-12, in which a rotor having permanent magnets is used, wherein the electric machine ( 11 ) drives in particular a prefeed pump for fuel in the motor vehicle.

Method for producing a stator ( 10 ) - in particular according to one of the preceding claims, characterized by the following steps: - encapsulation of a radial stator teeth ( 16 ) having stator main body ( 14 ) for forming the insulating mask ( 22 ) - Inserting conductor strips ( 26 ) with welding contacts ( 24 ) in the insulating mask ( 22 ) - in particular by inserting a pre-assembled insulator module ( 23 ) - winding the coils ( 18 ) on the stator teeth ( 16 ), wherein the winding wire ( 20 ) between the winding of two coils ( 18 ) directly in the welding hooks ( 36 ) at the radial outside of the welding contact ( 24 ) is inserted - welding the winding wire ( 20 ) with the welding contact ( 24 ) by means of radially movable welding electrodes, the welding hook ( 36 ) radially against the welding contact ( 24 ) - Preferably overmolding the welding contacts ( 24 ) with plastic ( 70 ) after their electrical contact with the winding wire ( 20 ).

Method according to claim 14, characterized in that the winding of the coils ( 18 ) is carried out by means of needle windings, wherein the winding needle after the completion of a first coil ( 18 ) the winding wire ( 20 ) directly into the hook ground ( 33 ) of the welding contact ( 24 ) by the winding wire ( 20 ) radially through the radial recesses ( 31 ) at the axial webs ( 39 ) of the welding contact ( 24 ) is guided, and then without interruption of the winding wire ( 20 ) the next coil ( 18 ) - especially in the circumferential direction ( 32 ) immediately adjacent - Statorzahn ( 16 ).