DE102017216075A1 - Stator for an electric machine, an electric machine and method for producing such a stator - Google Patents
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Abstract
Stator (10) sowie Verfahren zum Herstellen eines Stators (10) für eine elektrische Maschine (12), mit einem Statorgrundkörper (34), der radiale Statorzähne (14) zur Aufnahme von Spulen (17) einer elektrischen Wicklung (18) aufweist, und auf einer Stirnseite (39) des Statorgrundkörpers (34) eine Isolierlamelle (40) mit Aufnahmetaschen (46) für Schneid-Klemm-Elemente (70) aufweist, wobei die Spulen (17) mittels eines Wicklungsdraht (22) gewickelt sind, der in die Aufnahmetaschen (46) eingelegt ist, wobei Schneid-Klemm-Elemente (70) angeordnet sind, die mit einem Gabelkontakt (76) in die Aufnahmetaschen (46) axial eingreifen, um den Wicklungsdraht (22) elektrisch zu kontaktieren, wobei die Schneid-Klemm-Elemente (70) gegenüberliegend zu den Gabelkontakten (76) Pins (83) aufweisen, die direkt mit einer ringförmigen Elektronikplatine (52) elektrisch verbunden sind, wobei die Leiterplatine (52) axial über der Isolierlamelle (40) angeordnet ist, um die elektrische Wicklung (18) zu bestromen. Stator (10) and method for producing a stator (10) for an electrical machine (12), comprising a stator base (34) having radial stator teeth (14) for receiving coils (17) of an electrical winding (18), and on an end face (39) of the stator main body (34) has an insulating lamella (40) with receiving pockets (46) for insulation displacement elements (70), wherein the coils (17) by means of a winding wire (22) are wound in the Receiving pockets (46) is inserted, wherein cutting-clamping elements (70) are arranged, which engage with a fork contact (76) in the receiving pockets (46) axially to electrically contact the winding wire (22), wherein the insulation displacement Elements (70) opposite to the fork contacts (76) comprise pins (83) which are directly electrically connected to an annular electronic board (52), the printed circuit board (52) being arranged axially over the insulating lamella (40) to provide the electrical connection Winding (18) to bes Tromen.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stator für eine elektrische Maschine, sowie auf eine elektrische Maschine und auf ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Stators nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to a stator for an electric machine, and to an electric machine and to a method for producing such a stator according to the preamble of the independent claims.
Stand der TechnikState of the art
Mit der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass durch das axiale Einfügen der Schneid-Klemm-Elemente in die Aufnahmetaschen des Statorgrundkörpers eine zuverlässige elektrische Kontaktierung der elektrischen Spulen hergestellt ist, ohne dass weitere stoffschlüssige Verbindungsprozesse zum Wicklungsdraht hin notwendig sind. Durch die Ausbildung der Pins an den Schneid-Klemm-Elementen kann unmittelbar eine Leiterplatte auf diese Pins axial aufgesetzt werden und elektrisch kontaktiert werden. Dadurch können die einzelnen Spulen über die Pins der Schneid-Klemm-Elemente ohne weitere elektrische Leiter direkt mit den Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden werden. Durch die Auslegung des Designs der Leiterbahnen auf der Leiterplatte können die einzelnen Spulen in unterschiedlicher Weise zu elektrischen Phasen verschaltet werden. Da für die Ansteuerung der Spulen sowieso eine Elektronikplatine notwendig ist, entfällt bei dieser Lösung die Zwischenschaltung einer sogenannten Verschalteplatte zwischen der Elektronikplatine und den Spulen. Dabei erstreckt sich die als Elektronikplatine ausgebildete Leiterplatte ringförmig über den gesamten Umfang des Statorgrundkörpers, sodass die Leiterplatte direkt über den Spulen mit ihren Schneid-Klemm-Elementen angeordnet ist.The device according to the invention and the method according to the invention with the features of the independent claims has the advantage that a reliable electrical contacting of the electric coils is produced by the axial insertion of the insulation displacement elements in the receiving pockets of the stator main body, without further cohesive connection processes for Winding wire are necessary. By forming the pins on the insulation displacement elements, a printed circuit board can be placed axially on these pins and contacted electrically. As a result, the individual coils can be connected directly to the conductor tracks of the printed circuit board via the pins of the insulation displacement elements without further electrical conductors. By designing the design of the tracks on the circuit board, the individual coils can be connected in different ways to electrical phases. Since anyway an electronic circuit board is necessary for the control of the coils, eliminating the need for this solution, the interposition of a so-called Verschalteplatte between the electronics board and the coils. In this case, the circuit board formed as an electronic circuit board extends annularly over the entire circumference of the stator main body, so that the circuit board is arranged directly above the coil with its insulation displacement elements.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen vorgegebenen Ausführungen möglich. Besonders günstig ist es, wenn in der Elektronikplatine zur Aufnahme der Pins der Schneid-Klemm-Elemente Durchgangslöcher als Pin-Löcher angeordnet sind. Dadurch kann die Elektronikplatine direkt axial auf die Pins der in die Aufnahmetaschen eingesteckten Schneid-Klemm-Elemente aufgepresst werden. Die Pins durchdringen die Pin-Löcher bevorzugt vollständig, sodass diese in einfacher Weise mit der Elektronikplatine verlötet werden können. Durch diese Lötverbindung wird der direkte Kontakt zu den Leiterbahnen auf der Elektronikplatine hergestellt. Dabei kann ein Standard-Lötverfahren (beispielsweise SMD) angewandt werden, da die Elektronikplatine für den Lötvorgang axial von oben frei zugänglich ist.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the embodiments specified in the independent claims are possible. It is particularly advantageous if through holes are arranged as pin holes in the electronic circuit board for receiving the pins of the insulation displacement elements. As a result, the electronic board can be pressed directly axially on the pins of the inserted into the receiving pockets insulation displacement elements. The pins preferably fully penetrate the pin holes so that they can be easily soldered to the electronics board. Through this solder joint direct contact is made with the tracks on the electronic board. In this case, a standard soldering method (for example, SMD) can be used, since the electronic board for the soldering process is freely accessible axially from above.
In einer vorteilhaften Ausführung sind sowohl alle Aufnahmetaschen und die darin eingesteckten Schneid-Klemm-Elemente mit gleichem radialem Abstand zur Statorachse angeordnet. Dadurch liegen bevorzugt auch alle Pins auf dem gleichen Radius, so dass die Pin-Löcher in der Elektronikplatine ebenfalls alle auf einer konstanten Kreisbahn liegen. Bevorzugt sind die Pin-Löcher am radial äußeren Rand der Elektronikplatine ausgebildet, sodass die Leiterbahnen weitgehend radial innerhalb der Pin-Löcher verlaufen. Dabei entspricht die radiale Erstreckung der Elektronikplatine näherungsweise der radialen Ausdehnung des Statorgrundkörpers, sodass der Außendurchmesser und der Innendurchmesser der Leiterplatine näherungsweise deckungsgleich sind mit dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser des Blechpakets.In an advantageous embodiment, both all receiving pockets and the inserted therein cutting-clamping elements are arranged at the same radial distance from the stator axis. As a result, all pins are preferably also at the same radius, so that the pin holes in the electronics board are also all in a constant circular path. Preferably, the pin holes are formed on the radially outer edge of the electronic circuit board, so that the conductor tracks run largely radially within the pin holes. The radial extension of the electronic board corresponds approximately to the radial extent of the stator base body, so that the outer diameter and the inner diameter of the printed circuit board are approximately congruent with the outer diameter and the inner diameter of the laminated core.
Zur besseren Kontaktierung der Pins in den Pin-Löchern der Elektronikplatine sind die Pins vorteilhaft mit einem Einpresskontakt ausgebildet. Hierbei ist im Pin beispielsweise eine Öse ausgebildet, die durch dünne axiale Stege umschlossen ist. Diese axialen Stege können beim Einpressen in das Pin-Loch radial zusammengepresst werden, so dass der Pin im Pin-Loch fest eingepresst ist.For better contacting of the pins in the pin holes of the electronic board, the pins are advantageously formed with a press-fit. Here, an eyelet is formed in the pin, for example, which is enclosed by thin axial webs. These axial webs can be compressed radially when pressed into the pin hole, so that the pin is firmly pressed in the pin hole.
Von Vorteil ist es, wenn an den Schneid-Klemm-Elementen eine definierte axiale Anschlagsfläche ausgebildet ist, an der die Elektronikplatine anliegt. Dadurch kann die Elektronikplatine axial soweit auf die Pins aufgesteckt werden, bis sie an dem definierten Anschlag der Schneid-Klemm-Elemente anliegt. Die axiale Anschlagsfläche ist bevorzugt als Schulter beidseitig des Pins ausgebildet, an der das Schneid-Klemm-Element auch mittels eines Werkzeugs in die Aufnahmetasche der Isolierlamelle eingepresst werden kann.It is advantageous if a defined axial abutment surface is formed on the insulation displacement elements, against which the electronic circuit board rests. As a result, the electronics board can be plugged axially on the pins until they on the defined stop the insulation displacement elements abuts. The axial abutment surface is preferably formed as a shoulder on both sides of the pins on which the insulation displacement element can also be pressed by means of a tool in the receiving pocket of the insulating lamella.
Auf der ringförmigen Elektronikplatine können platzsparend mehrere kreisförmige Leiterbahnen angeordnet werden, die in Radialrichtung benachbart zueinander verlaufen. Durch die konkrete Ausbildung der Leiterbahnen können unterschiedliche Pins elektrisch miteinander verbunden werden, wodurch mehrere Spulen zu unterschiedlichen elektrischen Phasen verschaltet werden. Die einzelnen Phasen weisen dann einen Phasenanschluss-Kontakt auf, mit dem die einzelnen Phasen von außen bestromt werden können. Die Phasenanschluss-Kontakte sind bevorzugt als axiale Leiterstreifen ausgebildet, die direkt an der Elektronikplatine befestigt und elektrisch mit deren Leiterbahnen verbunden sind. Beispielsweise sind an der Leiterplatine zwei oder drei oder mehr Phasenanschlusskontakte ausgebildet, die mit einem Gegenstecker verbunden werden können, oder mit einer Stromzuführung verschweißt werden können.On the annular electronic circuit board, a plurality of circular strip conductors can be arranged in a space-saving manner, which extend adjacent to one another in the radial direction. Due to the specific design of the conductor tracks, different pins can be electrically connected to one another, whereby a plurality of coils are connected to different electrical phases. The individual phases then have a phase connection contact, with which the individual phases can be energized from the outside. The phase connection contacts are preferably designed as axial conductor strips, which are fastened directly to the electronic circuit board and are electrically connected to their conductor tracks. For example, two or three or more phase connection contacts are formed on the printed circuit board, which can be connected to a mating connector, or can be welded to a power supply.
Die Elektronikplatine weist vorteilhaft einen Sensor für die Rotorlagenerkennung auf, der elektrisch direkt mit den Leiterbahnen der Elektronikplatine verbunden ist. Beispielsweise kann der Sensor als Magnetsensor ausgebildet sein, der ein entsprechendes Signal eines Sensormagneten auf dem Rotor detektiert. Dabei können beispielsweise ein oder mehrere Hall-Sensoren oder ein GMX-Sensor direkt auf der Elektronikplatine kontaktiert sein. Hierbei können beispielsweise SMD-Bauteile verwendet werden, die mit einem Standard-SMD-Lötverfahren auf der Leiterplatine befestigt und kontaktiert werden können. Der Magnetsensor ist bevorzugt am radial inneren Bereich der Leiterplatine angeordnet, sodass er unmittelbar an einem radial gegenüberliegenden Ringmagneten auf der Rotorwelle zusammenwirken kann. Dabei ist der Ringmagnet besonders günstig in Radialrichtung magnetisiert, sodass sich bei einer Drehung des Rotors gegenüber dem Magnetsensor der Elektronikplatine die Magnetpolung des radialen Magnetfelds ständig wechselt. Durch die Anordnung des Magnetsensors radial direkt gegenüberliegend zum Sensormagneten kann gegenüber einer axialen Sensoranordnung axialer Bauraum der elektrischen Maschine eingespart werden. Durch die Nutzung der Elektronikplatine einerseits für die Drehlagesensorik und die elektronische Ansteuerung der Phasen und gleichzeitig durch die Verschaltung der einzelnen Spulen zu den elektrischen Phasen wird die Teilevielfalt und die Verbindungstechnik bei der Montage der elektrischen Maschine deutlich reduziert. Damit der Ringmagnet auch über große Temperaturbereiche und bei hohen Erschütterungen zuverlässig auf der Rotorwelle gelagert ist, ist der Ringmagnet auf einem nicht magnetischen Zwischenring angeordnet, beispielsweise angespritzt. Der Zwischenring kann direkt auf der Rotorwelle aufgepresst sein oder in einer alternativen Ausführung an einem Abtriebselement befestigt sein, dass auf die Rotorwelle aufgepresst ist. Dazu weist beispielsweise ein Abtriebsritzel in axialer Verlängerung eine Buchse auf, auf dem der Zwischenring und/oder der Magnetring gelagert sind.The electronic board advantageously has a sensor for the rotor position detection, which is electrically connected directly to the conductor tracks of the electronic board. For example, the sensor may be formed as a magnetic sensor which detects a corresponding signal of a sensor magnet on the rotor. In this case, for example, one or more Hall sensors or a GMX sensor can be contacted directly on the electronic board. In this case, for example, SMD components can be used, which can be fixed and contacted with a standard SMD soldering process on the printed circuit board. The magnetic sensor is preferably arranged on the radially inner region of the printed circuit board, so that it can interact directly on a radially opposite annular magnet on the rotor shaft. In this case, the ring magnet is magnetized particularly favorably in the radial direction, so that the magnetic polarity of the radial magnetic field changes constantly with a rotation of the rotor relative to the magnetic sensor of the electronic board. The arrangement of the magnetic sensor radially directly opposite to the sensor magnet can be saved compared to an axial sensor arrangement axial space of the electric machine. By using the electronic board on the one hand for the rotational position sensor and the electronic control of the phases and at the same time by the interconnection of the individual coils to the electrical phases, the variety of parts and the connection technology during assembly of the electrical machine is significantly reduced. So that the ring magnet is reliably supported on the rotor shaft over large temperature ranges and with high vibrations, the ring magnet is arranged on a non-magnetic intermediate ring, for example injection-molded. The intermediate ring can be pressed directly onto the rotor shaft or, in an alternative embodiment, fastened to an output element that is pressed onto the rotor shaft. For this purpose, for example, an output pinion in axial extension to a socket on which the intermediate ring and / or the magnetic ring are mounted.
Wo ist Lagerschild angeordnet?
- Wellen-orientiert: Zwischen Abtrieb (hier das Ritzel) und Rotorpaket;
- Gehäuse-orientiert: Zwischen Kundenschnittstelle und
- Statorpaket/Verschalteplatte
- Shaft-oriented: Between output (here the pinion) and rotor package;
- Housing-oriented: Between customer interface and
- Stator / Verschalteplatte
Um die Stromstärke in den Leiterbahnen zwischen den Pins zu reduzieren, sind bevorzugt mehrere Spulen jeweils parallel zueinander verschaltet. Beispielsweise kann durch das Layout der Elektronikplatine über die Pins jeweils vier Spulen elektrisch parallel zueinander verschaltet werden, sodass sich der Strom in den Leiterbahnen entsprechend reduziert. Die vier parallel zueinander angeordneten Spulen bilden dann eine elektrische Phase. Bevorzugt werden die Spulen zu insgesamt drei Phasen gruppiert, wobei die Phasen beispielsweise über eine Sternpunktschaltung oder eine Dreiecksschaltung miteinander verbunden sind.In order to reduce the current intensity in the interconnects between the pins, preferably several coils are connected in parallel to one another. For example, the layout of the electronic board via the pins in each case four coils are electrically connected in parallel to each other, so that the current in the conductor tracks is reduced accordingly. The four coils arranged parallel to one another then form an electrical phase. Preferably, the coils are grouped into a total of three phases, wherein the phases are connected to each other for example via a star point circuit or a triangular circuit.
In einer bevorzugten Ausführung wird in Umfangsrichtung ein Statorzahn nach dem anderen in unmittelbar aufeinanderfolgender Reihenfolge in Umfangsrichtung bewickelt. Die Spulen werden besonders günstig mittels Nadelwickeln gefertigt, wobei jeweils auf einem Statorzahn genau eine Spule gewickelt ist. Werden alle Spulen nacheinander mit einem ununterbrochenen Wicklungnsdraht gewickelt, weist die gesamte elektrische Wicklung nur einen Drahtanfang und ein Drahtende auf, wodurch nur eine zusätzliche Aufnahmetasche mit einem zusätzlichen Schneid-Klemm-Element gegenüber der Anzahl der Spulen notwendig. Für jede Spule sind dabei genau eine Aufnahmetasche und genau ein Schneid-Klemm-Element angeordnet, wobei für den Drahtanfang bzw. das Drahtende eine zusätzliche Aufnahmetasche und ein zusätzliches Schneid-Klemm-Element angeordnet sind. Im einem Beispiel von zwölf Spulen sind also genau dreizehn Schneid-Klemm-Elemente angeformt, die dann mittels eines Montagewerkzeugs axial in genau dreizehn Aufnahmetaschen eingepresst werden. Durch die Wickelreihenfolge jeweils unmittelbar benachbarter Statorzähne, erstrecken sich die Verbindungsabschnitte des Wicklungsdrahts zwischen den Spulen jeweils nur über den Umfangswinkel der Statornuten. Dadurch wird verhindert, dass die Verbindungsabschnitte zwischen verschiedenen Spulen axial übereinander angeordnet werden, wodurch die Gefahr von Kurzschlüssen reduziert und axialer Bauraum eingespart wird.In a preferred embodiment, one stator tooth is circumferentially wound in the circumferential direction in succession in the circumferential direction. The coils are produced particularly favorably by means of needle windings, wherein in each case exactly one coil is wound on a stator tooth. If all the coils are wound in succession with a continuous winding wire, the entire electrical winding has only one wire beginning and one wire end, whereby only an additional receiving pocket with an additional insulation displacement element compared to the number of coils necessary. For each coil exactly one receiving pocket and exactly one insulation displacement element are arranged, wherein an additional receiving pocket and an additional insulation displacement element are arranged for the wire beginning or the wire end. In an example of twelve coils so exactly thirteen insulation displacement elements are formed, which are then pressed by means of a mounting tool axially in exactly thirteen receiving pockets. Due to the winding order of each immediately adjacent stator teeth, the connecting portions of the winding wire between the coils extend only over the circumferential angle of the stator. This will prevent the connecting sections between different coils are arranged axially above one another, whereby the risk of short circuits is reduced and axial space is saved.
Ein solches Wickelverfahren eignet sich besonders auch für einen sogenannten verschränkten Stator, bei dem die Statorzähne axial nicht parallel zur Statorachse angeordnet sind, sondern in Umfangsrichtung schräg zur Statorachse verlaufen. Ein solch verschränkter Stator wird beispielsweise mittels Blechlamellen realisiert, die jeweils in Umfangsrichtung geringfügig gegeneinander verdreht aufeinander gestapelt sind. Die einzelnen Blechlamellen bilden zusammen das Statorpaket, das einen in Umfangsrichtung geschlossenen Rückschlussring aufweist, an dem sich radial die Statorzähne anschließen.Such a winding method is particularly suitable for a so-called entangled stator, in which the stator teeth are not arranged axially parallel to the stator axis, but extend in the circumferential direction obliquely to the stator axis. Such an entangled stator is realized for example by means of laminations, which are each slightly stacked in the circumferential direction against each other twisted. The individual laminations together form the stator pack, which has a circumferentially closed return ring, which is adjoined radially by the stator teeth.
Die Aufnahmetaschen weisen in Umfangsrichtung eine größere Erstreckung auf als in Radialrichtung. Dabei wird der Wicklungsdraht von einer ersten Spule radial durch die Aufnahmetasche hindurch an die radiale Außenseite des Stators geführt und anschließend in eine in Umfangsrichtung benachbarte Freisparung radial wieder nach innen zum nächsten Statorzahn geführt. Dadurch sind zwei benachbarte Spulen mittels des Verbindungsabschnitts des Wicklungsdrahtes an der radialen Außenseite der Isolierlamelle auf direktem kürzestem Wege miteinander verbunden. Dabei ist der Wicklungsdraht innerhalb der Aufnahmetaschen straff gehalten, so dass der Gabelkontakt des Schneid-Klemm-Elements beim axialen Einpressen zuverlässig in den Wicklungsdraht einschneidet. Das Schneid-Klemm-Element verklemmt dabei, insbesondere mittels angeformter Rastnasen - in der Aufnahmetasche.The receiving pockets have a greater extent in the circumferential direction than in the radial direction. In this case, the winding wire is guided by a first coil radially through the receiving pocket to the radial outer side of the stator and then guided radially in a circumferentially adjacent recess radially inward to the next stator tooth. Thereby, two adjacent coils are connected to each other by means of the connecting portion of the winding wire on the radially outer side of the insulating lamella in a direct shortest path. In this case, the winding wire is held taut within the receiving pockets, so that the fork contact of the insulation displacement element reliably cuts into the winding wire during axial pressing. The insulation displacement element jammed thereby, in particular by means of molded locking lugs - in the receiving pocket.
Ein solcher Stator eignet sich besonders für eine elektrische Maschine, bei der der Stator in ein Motorgehäuse axial eingeschoben wird. Dabei sind beidseitig des Stators Lagerdeckel am Motorgehäuse angeordnet, in denen der Rotor aufgenommen ist. Die elektrische Maschine ist beispielsweise als Innenläufer ausgebildet, so dass der Rotor im inneren Hohlraum des Stators drehbar ist. Die Elektronikplatine nimmt bevorzugt eine Ansteuerelektronik auf, die die elektronische Kommutierung des Stators regelt und ist bevorzugt unmittelbar axial oberhalb der Spulen angeordnet. Ein solcher EC-Motor kann besonders vorteilhaft zum Verstellen beweglicher Teile oder als Drehantrieb für Komponenten im Kraftfahrzeug verwendet werden.Such a stator is particularly suitable for an electrical machine, in which the stator is inserted axially into a motor housing. In this case, bearing caps are arranged on both sides of the stator on the motor housing, in which the rotor is accommodated. The electric machine is designed for example as an internal rotor, so that the rotor is rotatable in the inner cavity of the stator. The electronic board preferably receives a control electronics, which regulates the electronic commutation of the stator and is preferably arranged directly axially above the coils. Such an EC motor can be used particularly advantageously for adjusting moving parts or as a rotary drive for components in the motor vehicle.
Damit die Elektronikplatine exakt zu den Aufnahmetaschen - und damit auch zu den Pins der Schneid-Klemm-Elemente - positioniert werden, sind an der Isolierlamelle Zentrierpins angeformt, die sich in Axialrichtung erstrecken. Entsprechend sind an der Elektronikplatine Zentrieröffnungen in Axialrichtung ausgebildet, in die die Zentrierstifte axial eingreifen. Nach dem Zentrieren und dem axialen Fügen der Elektronikplatine durchgreifen die Zentrierpins beispielsweise die als Durchgangsöffnungen ausgebildete Zentrieraufnahmen vollständig. Daher können die freien Enden der Zentrierpins nach dem Fügen der Elektronikplatine plastisch umgeformt werden, um einen Formschluss zu bilden. Dadurch ist die Leiterplatte zuverlässig axial auf dem Statorgrundkörper fixiert. Die plastische Materialumformung kann besonders einfach durch ein Warmverprägen der aus Kunststoff hergestellten Zentrierpins durchgeführt werden.In order that the electronic board exactly to the receiving pockets - and thus also to the pins of the insulation displacement elements - are positioned, centering pins are formed on the Isolierlamelle extending in the axial direction. Correspondingly, centering openings are formed in the axial direction on the electronics board, in which the centering pins engage axially. After the centering and the axial joining of the electronic circuit board, the centering pins, for example, pass completely through the centering receivers formed as passage openings. Therefore, the free ends of the centering pins can be plastically deformed after joining the electronic board to form a positive connection. As a result, the printed circuit board is reliably fixed axially on the stator base body. The plastic material deformation can be carried out particularly easily by hot stamping the centering pins made of plastic.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen des Stator kann durch die unmittelbare Schneid-Klemm-Verbindung zwischen den Spulen und der Elektronikplatine die Verschalteplatte komplett weggelassen werden. Dabei wird als Isolierlamelle bevorzugt ein separat gefertigtes Bauteil - insbesondere ein Kunststoff-Spritzgussteil - axial auf die Stirnseite des Statorgrundkörpers gepresst. Nach dem Wickeln der einzelnen Spulen auf die einzelnen Statorzähne wird der Wicklungsdraht direkt in die Aufnahmetaschen eingelegt. Die separat ausgebildeten Schneid-Klemm-Elemente sind zu deren axialer Montage in die Aufnahmetaschen axial von oben frei zugänglich und können - insbesondere mittels der angeformten Schulter - zuverlässig exakt in den Aufnahmetaschen positioniert werden. Die den Gabeln der Schneid-Klemm-Elemente gegenüberliegende Pins erstrecken sich axial vom Statorgrundkörper weg, so dass unmittelbar die Elektronikplatine mit ihren Pin-Löchern auf die Pins aufgepresst werden kann. Bevorzugt werden danach die durchgreifenden Pins mit der Elektronikplatine verlötet. Die Elektronikplatine trägt bevorzugt alle elektronischen Bauteile, die für die Ansteuerung der einzelnen Spulen notwendig sind. Durch die Integration der Spulenverschaltung in die Leiterplatte der Ansteuerelektronik, kann auf die Fertigung und die Montage einer zusätzlichen Verschaltungsplatte verzichtet werden.With the method according to the invention for producing the stator, the circuit board can be completely omitted by the direct insulation displacement connection between the coils and the electronic board. In this case, as a Isolierlamelle preferably a separately manufactured component - in particular a plastic injection molded part - pressed axially on the front side of the stator main body. After winding the individual coils on the individual stator teeth of the winding wire is inserted directly into the receiving pockets. The separately formed insulation displacement elements are freely accessible axially from above for their axial mounting in the receiving pockets and can - be reliably accurately positioned in the receiving pockets - in particular by means of the molded shoulder. The pins opposite the forks of the insulation displacement elements extend axially away from the stator body, so that the electronic circuit board can be pressed directly onto the pins with its pin holes. Preferably, then the sweeping pins are soldered to the electronics board. The electronic board preferably carries all electronic components that are necessary for the control of the individual coils. By integrating the coil connection in the circuit board of the control electronics, can be dispensed with the production and installation of an additional wiring board.
Besonders vorteilhaft kann der Rotorlagensensor unmitelbar auf der Elektronikplatine angeordnet werden, wodurch die Montage eines separaten Sensorelements - und damit die elektrische Verbindung zur Ansteuerelektronik - entfällt. Ist als Sensor ein Magnetfeldsensor in der radialen Innenseite der Elektronikplatine angeordnet, kann dieser direkt das Signal eines Magnetfelds detektieren, das von einem radial gegenüberliegenden Sensormagneten ausgeht. Durch solch eine radiale Wechselwirkung von Sensor und Signalgeber kann axialer Bauraum eingespart werden. Die Magnetsensoren, beispielsweise zwei benachbarte Hall-Sensoren oder ein GMX-Sensor, können ohne zusätzlichen Aufwand zusammen mit den übrigen elektronischen Bauteilen auf der Elektronikplatine kontaktiert werden, vorzugsweise mittels SMD-Lötverfahren.Particularly advantageous, the rotor position sensor can be arranged directly on the electronic board, whereby the installation of a separate sensor element - and thus the electrical connection to the control electronics - is eliminated. If a magnetic field sensor is arranged as a sensor in the radial inner side of the electronic circuit board, it can directly detect the signal of a magnetic field emanating from a radially opposite sensor magnet. By such a radial interaction of the sensor and signal generator axial space can be saved. The magnetic sensors, for example, two adjacent Hall sensors or a GMX sensor, can be contacted without additional effort together with the other electronic components on the electronic board, preferably by means of SMD soldering.
Die direkte Schneid-Klemm-Verbindung zwischen dem Wickeldraht der Spulen und der Elektronikplatine bleibt auch bei wechselnden Umgebungsbedingungen wie Temperaturschwankungen und Erschütterungen mechanisch stabil. Somit ist ein solcher Stator auch sehr robust gegen hohe Schüttelbelastungen und extreme Wetterbedingungen und deshalb für den Einsatz im Kraftfahrzeug - insbesondere auch außerhalb der Fahrgastzelle - geeignet. The direct insulation displacement connection between the winding wire of the coils and the electronic board remains mechanically stable even under changing environmental conditions such as temperature fluctuations and shocks. Thus, such a stator is also very robust against high shaking loads and extreme weather conditions and therefore suitable for use in motor vehicles - especially outside the passenger compartment.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:
-
1 eine Draufsicht auf einen Stator, nachdem ein erster Statorzahn bewickelt ist, -
2 eine Detailansicht der Drahtführung in einer Aufnahmetasche, -
3 ein separat gefertigtes Schneid-Klemm-Element -
4 ein Stator mit eingefügten Schneid-Klemm-Elementen, und -
5 eine Schnittdarstellung durch eine elektrische Maschine mit einer montierten Leiterplatine.
-
1 a top view of a stator after a first stator tooth is wound, -
2 a detailed view of the wire guide in a receiving pocket, -
3 a separately manufactured insulation displacement element -
4 a stator with inserted insulation displacement elements, and -
5 a sectional view of an electrical machine with a mounted circuit board.
In
In
Die
In
Die aufgesetzte Elektronikplatine
Bei dieser Ausführung wird ein Lagerschild axial oberhalb der Leiterplatine
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
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