DE102018208556A1

DE102018208556A1 - Electric machine with a wire guide ring, and method for producing such an electrical machine

Info

Publication number: DE102018208556A1
Application number: DE102018208556.0A
Authority: DE
Inventors: Christian Meyer; Jan Wilhelm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Maschine (10) sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen, insbesondere zum Verstellen oder Antreiben beweglicher Teile im Kraftfahrzeug, mit einem in einem Polgehäuse (12) angeordneten Stator (60), wobei der Stator (60) radiale Statorzähne (15) aufweist, auf denen mittels Wickeldraht (41) elektrische Wicklungen (76) gewickelt sind, wobei zumindest an einer axial offenen Seite (80) das Polgehäuse (12) mit einem Lagerschild (50) für einen Rotor (62) verschlossen ist, und Wickeldrahtenden (45) der einzelnen Wicklungen (76) axial durch das Lagerschild (50) hindurchgeführt sind und oberhalb des Lagerschilds (50) in einer Verschaltungseinheit (77) elektrisch miteinander verschaltet sind, um die Wicklungen (76) zu bestromen, wobei axial zwischen dem Lagerschild (50) und den Wicklungen (76) ein separat gefertigter Drahtführungsring (50) angeordnet ist, durch den die einzelnen Wickeldrahtenden (45) axial durch axiale Durchgangslöcher (56) im Drahtführungsring (55) geführt sind.The invention relates to an electrical machine (10) and to a method for producing such, in particular for adjusting or driving moving parts in a motor vehicle, having a stator (60) arranged in a pole housing (12), wherein the stator (60) has radial stator teeth ( 15) on which by means of winding wire (41) electrical windings (76) are wound, wherein at least on an axially open side (80) the pole housing (12) with a bearing plate (50) for a rotor (62) is closed, and Winding wire ends (45) of the individual windings (76) are guided axially through the bearing plate (50) and above the bearing plate (50) in a interconnection unit (77) are electrically interconnected to energize the windings (76), wherein axially between the Bearing shield (50) and the windings (76) a separately manufactured wire guide ring (50) is arranged through which the individual winding wire ends (45) axially through axial through holes (56) in Wire guide ring (55) are guided.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine elektrische Maschine mit einem Drahtführungsring, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Maschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention relates to an electrical machine with a wire guide ring, and a method for producing such an electric machine according to the preamble of the independent claims.

Aus der DE 10 2011 084 763 A1 ist eine elektrische Maschine bekannt geworden, bei der die Wicklungsdrähte der Statorspulen durch einen Lagerdeckel des Rotors durgeführt werden, um mit Leiterelementen verbunden zu werden, die wiederum mit einer Leiterplatte elektrisch verbunden sind. Im Lagerdeckel sind hierzu trichterförmige Durchgangsöffnungen ausgebildet, in die die Wickeldrahtenden eingeführt werden. Dabei besteht die Gefahr, dass die Wickeldrähte seitlich ausknicken und dabei an elektrisch leitenden Bauteilen, wie beispielsweise dem Polgehäuse, anliegen. Dies ist besonders kritisch bei dünnen Wickeldrähten und Anwendungen mit hoher Vibrationsanregung, wie beispielsweise elektrischen Hilfsaggregaten im Motorraum von Kraftfahrzeugen. Dieses Problem soll durch die nachstehend beschriebene Erfindung behoben werden.From the DE 10 2011 084 763 A1 For example, an electric machine has become known in which the winding wires of the stator coils are urged through a bearing cap of the rotor to be connected to conductor elements which in turn are electrically connected to a circuit board. In the bearing cap funnel-shaped through holes are formed, in which the winding wire ends are introduced. There is a risk that the winding wires buckle laterally and thereby abut against electrically conductive components, such as the pole housing. This is particularly critical in thin winding wires and high vibration applications, such as electrical auxiliary equipment in the engine compartment of motor vehicles. This problem is to be solved by the invention described below.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße elektrische Maschine und das Verfahren zum Herstellen einer solchen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Anordnung eines zusätzlichen Drahtführungselements zwischen den elektrischen Wicklungen und den Drahtdurchführungen im Lagerschild die Wickeldrähte zuverlässig mechanisch geführt und elektrisch gegenüber dem Polgehäuse isoliert werden. Das Drahtführungselement ist dabei als Kunststoffring ausgebildet, in dem einzelne axiale Durchgangslöcher für die Wicklungsdrähte ausgeformt sind. Ein solcher Kunststoffring kann sehr kostengünstig mittels Spritzgussverfahren hergestellt werden und insbesondere lediglich als ein einziges zusätzliches Bauteil für alle Wickeldrahtenden montiert werden. Dabei füllt das Drahtführungselement den axialen Freiraum zwischen den Wicklungen und dem Lagerschild aus, so dass die axial abstehenden Wickeldrahtenden nicht mehr frei schwingen können.The electrical machine according to the invention and the method for producing such with the features of the independent claims has the advantage that the winding wires are reliably guided mechanically and electrically insulated from the pole housing by the arrangement of an additional wire guide element between the electrical windings and the wire feedthroughs in the bearing plate , The wire guide element is designed as a plastic ring in which individual axial through holes are formed for the winding wires. Such a plastic ring can be produced very inexpensively by means of injection molding and in particular be mounted only as a single additional component for all winding wire ends. In this case, the wire guide element fills the axial clearance between the windings and the bearing plate, so that the axially projecting winding wire ends can no longer swing freely.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen. Durch die Anordnung der Durchgangslöcher in dem Kunststoffring des Drahtführungselements können die Wicklungsdrahtenden sehr exakt gegenüber den Durchgangsöffnungen im Lagerschild positioniert werden. Dabei sind die Durchgangslöcher mit einem ausreichenden radialen Abstand zur Polgehäusewand angeordnet, damit die Wickeldrahtenden ausreichend gegenüber leitenden Bauteilen, wie der metallenen Polgehäusewand isoliert sind. Um die Wickeldrahtenden zuverlässig zu führen, sind die Durchgangslöcher mit einem umlaufend geschlossenen Rand ausgebildet, wobei der Durchmesser der Durchgangslöcher nur geringfügig größer ist, als der Wickeldrahtdurchmesser.The measures listed in the dependent claims, advantageous refinements and improvements of the features specified in the independent claims. By arranging the through holes in the plastic ring of the wire guide element, the winding wire ends can be positioned very accurately with respect to the through holes in the end shield. In this case, the through-holes are arranged with a sufficient radial distance to the pole housing wall, so that the winding wire ends are insulated sufficiently against conductive components, such as the metal Polgehäusewand. In order to reliably guide the winding wire ends, the through holes are formed with a circumferentially closed edge, wherein the diameter of the through holes is only slightly larger than the winding wire diameter.

Besonders vorteilhaft kann der Drahtführungsring unmittelbar am Stator befestig werden. Hierzu sind am Drahtführungsring Befestigungselemente ausgeformt, die sich von dem Kunststoffring axial nach unten zur Isolierlamelle des Stators erstrecken. Da die Wickeldrahtenden über die Isolierlamellen zu den Durchgangsöffnungen im Lagerschild geleitet werden, kann durch die Befestigung des Drahtführungsrings direkt an oder zwischen den Isolierlamellen der Drahtführungsring dieser sehr exakt gegenüber den abgehenden Wickeldrahtenden positioniert werden.Particularly advantageously, the wire guide ring can be attached directly to the stator. For this purpose, fastening elements are formed on the wire guide ring, which extend from the plastic ring axially down to the insulating lamination of the stator. Since the winding wire ends are routed via the insulating lamellae to the passage openings in the bearing shield, the wire guide ring can be positioned very exactly opposite the outgoing winding wire ends by fastening the wire guide ring directly on or between the insulating lamellae.

Hierzu sind an den Befestigungselementen bevorzugt radiale Stege ausgebildet, die in tangentiale Zwischenräume der Isoliermaske eingreifen, um diese zu fixieren. Sind die Isolierlamellen für jeden Statorzahn als einzelne Bauteile ausgebildet, kann besonders vorteilhaft der tangentiale Zwischenraum zwischen zwei Isoliermasken zweier benachbarter Statorzähne für den axialen und/oder radialen Eingriff der Befestigungselemente des Drahtführungsrings genutzt werden. Dadurch ist die Drehlage des Drahtführungsrings mit den daran angeordneten Durchgangslöchern gegenüber der Drehlage der Statorzähne mit ihrem Wickeldrahtenden exakt positioniert.For this purpose, preferably radial webs are formed on the fastening elements, which engage in tangential spaces of the insulating mask in order to fix them. If the insulating lamellae are designed as individual components for each stator tooth, the tangential gap between two insulating masks of two adjacent stator teeth can be used particularly advantageously for the axial and / or radial engagement of the fastening elements of the wire guide ring. As a result, the rotational position of the wire guide ring with the through holes arranged thereon is positioned exactly opposite the rotational position of the stator teeth with its winding wire ends.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Stator aus einzelnen Einzelzahnsegmenten zusammengefügt, die jeweils ein gewisses Winkelsegment eines Kreises bilden. Die Einzelzahnsegmente sind beispielsweise aus einzelnen Blechlamellen axial geschichtet aufgebaut und weisen beispielsweise zwei axial gegenüberliegende Isolierlamellen auf, die von oben und unten axial über die Blechlamellen gefügt werden. Ein solches Einzelzahnsegment kann mit einem hohen Kupferfüllfaktor mit einer Einzelzahnwicklung bewickelt werden, wodurch eine hohe Leistungsdichte der elektrischen Maschine erzeugt wird. Bei einer solchen Einzelzahnwicklung sind an jedem Statorzahn ein Wickeldrahtanfang und ein Wickeldrahtende angeordnet. Jedoch können beispielsweise auch zwei Einzelzahnsegmente mit einem durchgängigen Wicklungsdraht bewickelt werden, so dass für ein Spulenpaar - bestehend aus zwei Einzelzahnsegmenten - nur ein Wickeldrahtanfang und ein Wickeldrahtende axial an einer Seite der Statorsegmente abstehen. Bei solch einer Ausführung weist der Drahtführungsring genau für jeden einzelnen Statorzahn mit einer darauf angeordneten Einzelzahnspule genau ein Durchgangsloch für ein axial abstehendes Wickeldrahtende auf. Durch solch eine Ausführung von Einzelzahnspulen-Paaren kann die Anzahl der Wickeldrahtenden, und damit deren Verschaltungsaufwand in der Verschaltungsvorrichtung, deutlich reduziert werden.In a preferred embodiment, the stator is assembled from individual single tooth segments, each forming a certain angular segment of a circle. The single tooth segments, for example, constructed of individual laminations axially layered and have, for example, two axially opposite insulating lamellae, which are joined axially above and below the laminations. Such a single tooth segment can be wound with a high copper fill factor with a single tooth winding, whereby a high power density of the electric machine is generated. In such a single-tooth winding, a winding wire start and a winding wire end are arranged on each stator tooth. However, for example, two single tooth segments can be wound with a continuous winding wire, so that for a pair of coils - consisting of two single tooth segments - only one winding wire beginning and a winding wire end projecting axially on one side of the stator segments. In such an embodiment, the wire guide ring exactly for each individual stator tooth with a single tooth coil arranged thereon exactly one through hole for an axially projecting Winding wire end on. By such a design of single-tooth coil pairs, the number of winding wire ends, and thus their Verschaltungsaufwand in Verschaltungsvorrichtung be significantly reduced.

Besonders günstig kann das Lagerschild als Kunststoff-Spritzgussbauteil ausgebildet werden, in den zentral ein Wälzlager oder ein Gleitlager eingesetzt werden kann. Ein solches Lagerschild kann gleichzeitig Bestandteil eines Gehäuseteils sein, das sich radial über das Polgehäuse hinaus erstreckt. Besonders bevorzugt ist das Lagerschild in ein Gehäuseteil integriert, das gleichzeitig einen Anschlussstecker für die elektrischen Anschlüsse der Wicklungen aufweist. Ein solches Bauteil ist beispielsweise ein Steckerkörper, an dessen Außenseite vorteilhaft ein Steckerkragen angeordnet ist, der die Anschlusspins für die Stromversorgung umschließt. Dabei sind beispielsweise die elektrischen Verbindungen zwischen den Anschlusspins und der Verschaltungseinheit, durch die die elektrischen Wicklungen kontaktiert werden, in diesen Steckerkörper eingespritzt.Particularly favorable, the bearing plate can be formed as a plastic injection-molded component, in the centrally a roller bearing or a sliding bearing can be used. Such a bearing plate can also be part of a housing part which extends radially beyond the pole housing. Particularly preferably, the end shield is integrated in a housing part which at the same time has a connection plug for the electrical connections of the windings. Such a component is for example a plug body, on the outside of which advantageously a plug collar is arranged, which encloses the connection pins for the power supply. In this case, for example, the electrical connections between the connection pins and the interconnection unit, through which the electrical windings are contacted, injected into this connector body.

Damit bei der blinden Montage des Steckerkörpers auf die Öffnung des Poltopfs die Wickeldrahtenden leicht in die Durchgangsöffnungen des Steckerkörpers eingefädelt werden, sind die Durchgangsöffnungen besonders günstig trichterförmig ausgebildet, wobei die größere Öffnung den Wicklungen dem Polgehäuse zugewandt ist. Wenn nun der Drahtführungsring axial zwischen den Wicklungen und den trichterförmigen Durchgangsöffnungen angeordnet wird, deckt der Kunststoffring des Drahtführungsrings die trichterförmigen Öffnungen im Steckerkörper ab, damit keine Metallspäne oder sonstige Partikel aus dem Polgehäuse durch die Durchgangsöffnungen in das axial benachbarte Elektronikgehäuse gelangen können. Dazu sind bevorzugt um die axialen Durchgangslöcher des Drahtführungsrings herum axiale Umfangswände ausgebildet, die sich bis zur trichterförmigen Öffnung hin erstrecken. Durch diese axialen Umfangswände wird dann ein Eindringen von Partikel in die trichterförmigen Durchgangsöffnungsendes Steckergehäuses verhindert.Thus, in the blind assembly of the plug body to the opening of the pole pot, the winding wire ends are easily threaded into the through holes of the plug body, the through holes are particularly favorable funnel-shaped, wherein the larger opening facing the windings of the pole housing. Now, if the wire guide ring is disposed axially between the windings and the funnel-shaped through holes, the plastic ring of the wire guide ring covers the funnel-shaped openings in the plug body so that no metal chips or other particles from the pole housing can pass through the through holes in the axially adjacent electronics housing. For this purpose, axial circumferential walls are preferably formed around the axial through-holes of the wire guide ring, which extend up to the funnel-shaped opening. Through these axial peripheral walls then penetration of particles is prevented in the funnel-shaped passage opening of the plug housing.

Damit die elektrische Maschine möglichst flach baut, werden die Wickeldrahtenden durch die Isolierlamellen radial nach außen geführt, um dann axial nach oben durch die Durchgangslöcher des Drahtführungsrings und die Durchgangsöffnungen des Steckerkörpers geführt zu werden. Dadurch können die Leiterelemente der Verschaltungseinheit radial innerhalb der Durchgangsöffnungen des Steckerkörpers angeordnet werden, insbesondere als ringförmige Leiterstreifen in den Steckerkörper eingespritzt werden. Dabei wird das Wickeldrahtende durch einen radialen Durchbruch am radial äußeren Rand der Isoliermaske zum Drahtführungsring geführt. Daher weist in diesem axialen Bereich das Polgehäuse eine radiale Stufe auf, so dass der Durchmesser des Polgehäuses im axialen Bereich des Drahtführungsrings vergrößert ist. Der Kunststoffring greift axial in diese radiale Stufe ein, so dass der Wickeldraht, der durch das Durchgangsloch des Drahtführungsrings geführt wird, einen ausreichenden radialen Abstand zur Innenwand des Polgehäuses aufweist.In order for the electrical machine to be as flat as possible, the winding wire ends are guided radially outwardly through the insulating lamellae, in order then to be guided axially upwards through the through-holes of the wire guide ring and the passage openings of the plug body. As a result, the conductor elements of the interconnection unit can be arranged radially inside the passage openings of the plug body, in particular as annular conductor strips are injected into the plug body. In this case, the winding wire end is guided through a radial opening at the radially outer edge of the insulating mask to the wire guide ring. Therefore, in this axial region, the pole housing has a radial step, so that the diameter of the pole housing in the axial region of the wire guide ring is increased. The plastic ring engages axially in this radial step, so that the winding wire, which is guided through the through hole of the wire guide ring, has a sufficient radial distance from the inner wall of the pole housing.

Am Drahtführungsring ist dabei besonders günstig eine radial äußere Umfangswand angeformt, die bevorzugt über den gesamten Umfang geschlossen ausgebildet ist. Dadurch ist gewährleistet, dass in jedem Umfangsbereich immer eine isolierende Kunststoffwand des Drahtführungsrings radial zwischen dem Wickeldraht und der metallenen Polgehäusewand angeordnet ist. Dabei greift diese umlaufende Umfangswand axial in die zweite radiale Stufe im Polgehäuse ein.At the wire guide ring, a radially outer peripheral wall is formed particularly favorably, which is preferably formed closed over the entire circumference. This ensures that in each peripheral region is always an insulating plastic wall of the wire guide ring is disposed radially between the winding wire and the metal Polgehäusewand. In the process, this peripheral circumferential wall engages axially in the second radial step in the pole housing.

In einer bevorzugten Ausführung sind die Wickeldrahtenden nach dem Durchführen durch die Durchgangsöffnungen des Steckerkörpers radial nach innen abgewinkelt, um in diesem Bereich der Verschaltungseinheit mit dieser kontaktiert zu werden. Dabei weisen die Leiterelemente, die bevorzugt in den Steckerkörper eingespritzt sind, axial aus dem Steckerkörper rausragende Kontaktelemente auf, an welchen die Wickeldrahtenden elektrisch kontaktiert werden. Die Kontaktelemente können besonders günstig als Gabelkontakte ausgebildet werden, in die die Wickeldrahtenden eingeklemmt werden. Die elektrische Kontaktierung kann dabei durch eine Schneidklemmverbindung oder aber auch durch Löten, Schweißen oder Bonden ausgeführt werden. In der Verschaltungseinheit werden die einzelnen Wicklungen zu verschiedenen Phasen verschaltet, die über die Elektronikeinheit im Elektronikgehäuse angesteuert werden. Dazu ist die Verschaltungseinheit mittels elektrischen Kontakten mit der Leiterplatte elektrischen verbunden, die im Elektronikgehäuse angeordnet ist.In a preferred embodiment, the winding wire ends are angled radially inward after being passed through the passage openings of the plug body in order to be contacted with this in this area of the interconnection unit. In this case, the conductor elements, which are preferably injected into the plug body, axially projecting out of the plug body contact elements on which the winding wire ends are electrically contacted. The contact elements can be formed particularly favorable as fork contacts, in which the winding wire ends are clamped. The electrical contacting can be performed by an insulation displacement connection or else by soldering, welding or bonding. In the interconnection unit, the individual windings are connected to different phases, which are controlled via the electronics unit in the electronics housing. For this purpose, the interconnection unit is electrically connected by means of electrical contacts with the circuit board, which is arranged in the electronics housing.

Das Elektronikgehäuse wird beispielsweise durch den Steckerkörper als untere Schale gebildet, die axial in die offene Seite des Polgehäuses eingreift. Hierzu ist am Polgehäuse beispielweise eine erste radiale Stufe ausgebildet, in die ein rohrförmiger axialer Fortsatz des Steckergehäuses axial eingreift. Dabei kann zwischen dem Steckerkörper und dem Polgehäuse auch ein Dichtelement angeordnet werden, das das Elektronikgehäuse zuverlässig gegenüber dem Polgehäuse abdichtet. Der Steckerkörper ist bevorzugt integraler Bestandteil eines ersten Elektronikgehäuseteils, dass durch ein zweites, deckelförmiges Gehäuseteil verschlossen wird. Das zweite Gehäuseteil kann beispielsweise aus Metall aus gebildet sein, und eine vergrößerte Oberfläche aufweisen, um Wärme besser abzuleiten. Beispielsweise kann die Leiterplatte direkt mittels einer Wärmeleitplaste an der Innenseite eines solchen Metalldeckels anliegen, wodurch elektronische Bauteile auf der Leiterplatte besonders gut entwärmt werden können. Das zweite Gehäuseteil wird bevorzugt axial auf das erste Gehäuseteil montiert, und mit diesem verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise mittels Metallspangen realisiert werden, so dass zusätzlich zur mechanischen Verbindung der beiden Gehäuseteile auch ein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Metalldeckel und dem Polgehäuse aus Metall geschaffen wird. Dadurch ist der gesamte Innenraum des Gehäuses in Art eines Faraday'schen Käfigs zuverlässig elektrostatisch abgeschirmt. Bei solch einer Ausführung erstreckt sich der Steckerkragen bevorzugt an einer radialen Seitenwand des Kunststoff-Gehäuseteils radial nach außen. Das gesamte Gehäuse kann sehr günstig über einen Befestigungsflansch, der an der radialen Außenwand des Polgehäuses befestigt ist, im Kraftfahrzeug verschraubt werden.The electronics housing is formed, for example, by the plug body as the lower shell, which engages axially in the open side of the pole housing. For this purpose, a first radial step is formed on the pole housing, for example, in which a tubular axial extension of the plug housing engages axially. In this case, a sealing element can be arranged between the plug body and the pole housing, which reliably seals the electronics housing with respect to the pole housing. The plug body is preferably an integral part of a first electronic housing part, which is closed by a second, cover-shaped housing part. The second housing part may for example be formed of metal, and an enlarged surface have to dissipate heat better. For example, the circuit board can rest directly by means of a Wärmeleitplaste on the inside of such a metal lid, which electronic components on the circuit board can be particularly well-behaved. The second housing part is preferably mounted axially on the first housing part, and connected thereto. This connection can be realized for example by means of metal clips, so that in addition to the mechanical connection of the two housing parts and an electrically conductive contact between the metal lid and the pole housing made of metal is created. As a result, the entire interior of the housing in the manner of a Faraday cage is reliably shielded electrostatically. In such an embodiment, the plug collar preferably extends radially outward on a radial side wall of the plastic housing part. The entire housing can be screwed very conveniently via a mounting flange which is fixed to the radial outer wall of the pole housing, in the vehicle.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren der elektrischen Maschine, wird lediglich ein zusätzliches Bauteil benötigt, dass kostengünstig mittels Spritzgießen hergestellt werden kann. Nach der Montage des Stators in das Polgehäuse wird dabei der Drahtführungsring auf die axial abstehenden Wickeldrahtenden aufgefädelt und axial in die Öffnung des Polgehäuses eingefügt. Durch diesen zusätzlichen Fügeprozess des Drahtführungsrings werden jedoch gleichzeitig alle Wickeldrahtenden exakt gegenüber den Durchgangsöffnungen des Steckerkörpers positioniert und zuverlässig ein Kurzschluss, verursacht durch ein Berühren der Wickeldrahtenden von elektrisch leitenden Bauteilen, verhindert. Die freien Wickeldrahtenden können somit in sehr einfacher Weise in die trichterförmigen Öffnungen des Steckerkörpers eingeführt werden und anschließend mit der Verschaltungsvorrichtung kontaktiert werden. Da der Steckerkörper bevorzugt als axial offenes Elektronikgehäuseteil ausgebildet ist, können die Wickeldrahtenden mit beliebigen Werkzeugen, wie beispielsweise Schweißzangen oder Lötwerkzeugen problemlos kontaktiert werden. Anschließend wird eine Leiterplatte axial über die Verschaltungsvorrichtung positioniert und mit der Verschaltungsvorrichtung elektrisch kontaktiert. Dazu kann die Leiterplatte an der Innenseite des zweiten Gehäuseteils der als Deckel ausgebildet ist, befestigt werden, wobei dann die Leiterplatte beim Aufsetzen des Gehäusedeckels elektrisch mit der Verschaltungsvorrichtung verbunden wird. Alternativ kann auch zuerst die Leiterplatte in den Steckerkörper eingesetzt werden und elektrisch mit der Verschaltungsvorrichtung kontaktiert werden, und anschließend der Gehäusedeckel aufgesetzt werden.In the inventive manufacturing method of the electric machine, only an additional component is needed that can be inexpensively manufactured by injection molding. After mounting the stator in the pole housing while the wire guide ring is threaded onto the axially projecting winding wire ends and inserted axially into the opening of the pole housing. By means of this additional joining process of the wire guide ring, however, all the winding wire ends are positioned at the same time exactly opposite the through openings of the plug body and reliably prevents a short circuit caused by touching the winding wire ends of electrically conductive components. The free winding wire ends can thus be introduced in a very simple manner in the funnel-shaped openings of the plug body and then contacted with the Verschaltungsvorrichtung. Since the plug body is preferably designed as an axially open electronics housing part, the winding wire ends can be contacted easily with any tools, such as welding guns or soldering tools. Subsequently, a printed circuit board is positioned axially over the interconnection device and electrically contacted with the interconnection device. For this purpose, the printed circuit board on the inside of the second housing part which is designed as a lid, are attached, in which case the circuit board is electrically connected to the wiring device when placing the housing cover. Alternatively, the printed circuit board can first be inserted into the plug body and contacted electrically with the interconnection device, and then the housing cover can be placed.

Bei einer bevorzugten Ausführung ist die Elektronikplatine mit dem zweiten axialen Gehäuseteil aus Metall elektrisch leitend verbunden. Durch diese Massekontaktierung der Elektronikplatine sowohl mit dem Polgehäuse als auch mit dem metallenen Gehäusedeckel wird praktisch ein Faraday'scher Käfig zur EMV-Abschirmung der Elektronikplatine geschaffen. Durch die Anordnung der Elektronikeinheit axial unmittelbar über dem Elektromotor, kann am zweiten Ende der Rotorwelle vorteilhaft ein Signalgeber angeordnet werden, der mit einem entsprechenden Sensor der Elektronikeinheit zusammenwirkt. Auf diese Weise kann die Rotorlage von der Elektronikeinheit erfasst werden, beispielsweise um die elektronische Kommutierung des Elektromotors zu steuern oder die Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle oder die Position von einem durch die Rotorwelle angetriebenen Teil zu bestimmen. Auf der offenen Seite des Poltopfes ist das Lagerschild angeordnet, in dem die Rotorwelle beispielsweise mittels eines Wälzlagers gelagert ist. Das Lagerschild ist insbesondere Bestandteil des ersten Gehäuseteils, das hier als Steckerkörper und somit aus Kunststoff ausgebildet ist. Dabei tritt die Rotorwelle durch das Lagerschild hindurch und ragt in das Elektronikgehäuse hinein, wobei der Signalgeber bevorzugt am freien Ende der Rotorwelle angeordnet ist. Besonders günstig ist es, wenn der Signalgeber in Axialrichtung Signale abgibt, die ein axial unmittelbar gegenüberliegendes Sensorelement erfassen kann. Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn das Sensorelement direkt auf der Leiterplatte angeordnet ist, wobei dieses beispielsweise die Orientierung eines Magnetfelds erfassen kann. Durch die Anordnung des Elektronikgehäuses an der axial offenen Seite des Poltopfes kann an der gegenüberliegenden Seite des Poltopfes eine Durchgangsöffnung im Boden des Poltopfes ausgebildet werden, durch den die Rotorwelle nach außen ragt. Dadurch kann an dem ersten freien axialen Ende der Rotorwelle ein Abtriebselement angeformt oder angeordnet werden, das beispielsweise ein bewegliches Teil im Kraftfahrzeug verstellt oder eine Pumpe oder Gebläse antreibt. Durch die metallene Bodenfläche des Poltopfes und die metallene Umfangswand, die insbesondere gleichzeitig den magnetischen Rückschluss für die Statorspulen darstellt, ist die Antriebseinheit zusammen mit dem metallenen Gehäusedeckel und den diese vebindenden Kontaktelementen praktisch komplett von einem Faraday'schen Käfig umschlossen. Dadurch kann weder elektromagnetische Störstrahlung aus der Antriebseinheit austreten, noch in diese eindringen.In a preferred embodiment, the electronic board is electrically connected to the second axial housing part made of metal. This grounding of the electronic board with both the pole housing and the metal housing cover practically creates a Faraday cage for EMC shielding the electronics board. Due to the arrangement of the electronic unit axially directly above the electric motor, a signal generator can advantageously be arranged at the second end of the rotor shaft, which cooperates with a corresponding sensor of the electronic unit. In this way, the rotor position can be detected by the electronic unit, for example to control the electronic commutation of the electric motor or to determine the rotational speed of the rotor shaft or the position of a driven by the rotor shaft part. On the open side of the pole pot, the bearing plate is arranged, in which the rotor shaft is mounted for example by means of a rolling bearing. The end shield is in particular part of the first housing part, which is designed here as a plug body and thus made of plastic. In this case, the rotor shaft passes through the bearing plate and projects into the electronics housing, wherein the signal generator is preferably arranged at the free end of the rotor shaft. It is particularly advantageous if the signal transmitter emits signals in the axial direction, which can detect an axially directly opposite sensor element. It is particularly advantageous if the sensor element is arranged directly on the circuit board, which can detect, for example, the orientation of a magnetic field. Due to the arrangement of the electronics housing on the axially open side of the pole pot, a passage opening in the bottom of the pole pot can be formed on the opposite side of the pole pot, through which the rotor shaft protrudes to the outside. As a result, an output element can be formed or arranged on the first free axial end of the rotor shaft, which displaces, for example, a movable part in the motor vehicle or drives a pump or blower. Due to the metal bottom surface of the pole pot and the metal peripheral wall, which represents in particular at the same time the magnetic return for the stator coils, the drive unit is virtually completely enclosed by a Faraday cage together with the metal housing cover and the vebindenden contact elements. As a result, electromagnetic interference radiation can neither escape from the drive unit nor penetrate into it.

Figurenlistelist of figures

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ausführungen der Beschreibung und der Zeichnung, wie diese in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen elektrischen Maschine, und
2 und 3 Detailansichten eines erfindungsgemäßen Drahtführungsrings.

Further features of the invention will become apparent from the further embodiments of the description and the drawings, as these in the subsequent embodiments of the invention are described. Show it:

1 a first embodiment of an electric machine according to the invention, and
2 and 3 Detailed views of a wire guide ring according to the invention.

In 1 ist eine elektrische Maschine 10 dargestellt, die als Elektromotor 9 mit einem Gehäuse 11 ausgebildet ist. In einem Polgehäuse 12 des Gehäuses 11 ist ein mehrere Statorzähne 15 aufweisender Stator 60 angeordnet, der mit einem auf einer Rotorachse 20 angeordneten Rotor 62 zusammenwirkt. Der Rotor 62 weist eine Rotorwelle 64 auf, auf der ein Rotorkörper 66 angeordnet ist, der vorzugsweise Permanentmagnete 78 trägt. Die Rotorwelle 64 ist im Ausführungsbeispiel mittels eines ersten Lagers 68 am Boden 14 des Polgehäuses 12 gelagert. Hierzu weist das Polgehäuse 12 einen axialen Fortsatz 16 auf, der als Lagersitz für das erste Lager 68 ausgebildet ist. Das Polgehäuse 12 ist als Poltopf 13 ausgebildet, der beispielsweise als Tiefziehteil hergestellt ist. Die Rotorwelle 64 ragt mit einem ersten axialen Ende 63 durch einen Durchbruch 70 des Polgehäuses 12 aus diesem heraus, um ein Drehmoment des Elektromotors 9 auf ein nicht näher dargestelltes Getriebe oder Pumpe oder Gebläse zu übertragen. Dabei ist der Durchbruch 70 am axialen Fortsatz 16 ausgebildet, wobei außerhalb des Polgehäuses 12 an der Rotorwelle 64 ein Abtriebselement 74 angeordnet, beziehungsweise an der Rotorwelle 64 ausgeformt ist. Das Polgehäuse 12 besteht aus Metall und ist optional als magnetischer Rückschluss für die elektromagnetischen Pole des Stators 60 ausgebildet. Bei der Ausbildung des Elektromotors 9 als EC-Motor sind im Stator 60 im radialen äußeren Bereich des Polgehäuses 12 elektrische Wicklungen 76 auf den Statorzähnen 15 angeordnet, die ein Magnetfeld erzeugen, um den Rotor 62 mit den darin angeordnete Permanentmagneten 78 in Drehung zu versetzen. Das Polgehäuse 12 ist in diesem Ausführungsbeispiel als näherungsweise zylindrischer Poltopf 13 mit einem axial offenen Öffnung 80 ausgebildet. An der axialen Öffnung 80 des Polgehäuses 12 ist ein Lagerschild 50 angeordnet, in dem ein zweites Lager 58 der Rotorwelle 64 befestigt ist. Das Lagerschild 50 ist beispielsweise Bestandteil eines Steckerkörpers 31 eines Elektronikgehäuses 30 aus Kunststoff. Der Steckerkörper 31 ist mit dem Lagerschild 50 an einem offenen Rand 81 des Polgehäuses 12 axial eingefügt. Dabei ist am offenen Rand 81 des Polgehäuses 12 ein Flansch 22 angeformt, an dem im Ausführungsbeispiel axial das Elektronikgehäuse 30 anliegt, das aus dem Steckerkörper 31 und einem zweiten axialen Gehäuseteil 32 zusammengesetzt ist, das hier als Deckel ausgebildet ist. Der Steckerkörper 31 ist aus Kunststoff, das zweite Gehäuseteil 32 ist hingegen zur besseren Wärmeabführung aus Aluminium oder aus Stahlblech hergestellt. Beispielsweise wird dieses Aluminium-Gehäuseteil 32 mittels Spritz- oder Druckguss-Verfahren hergestellt. Dabei sind an der Außenwand des zweiten Gehäuseteils 32 Wärmeleitelemente 28 angeformt, die beispielsweise als Kühlrippen 29 oder Kühlnoppen ausgebildet sind. Durch das zweite Lager 58 hindurch ragt ein - dem Abtriebselement 74 gegenüberliegendes - zweites freies Ende 65 der Rotorwelle 64, auf dem ein Signalgeber 83 zur Rotorlageerfassung angeordnet ist. Im Steckerkörper 31 ist eine Verschaltungseinheit 77 angeordnet, die die einzelnen Wicklungen 76 untereinander verbindet und elektrische Phasenanschlüsse 79 axial zu einer Leiterplatte 88 im Elektronikgehäuse 30 führt. Auf der Leiterplatte 88 ist auf der dem Polgehäuse 12 zugewandten Seite ein Sensorelement 94 angeordnet, das die Signale des Signalgebers 83 auswerten kann. Beispielsweise ist der Signalgeber 83 als Sensormagnet 84 ausgebildet, dessen axiales Magnetfeld von einem als Magnetsensor 95 ausgebildeten Sensorelement 94 detektierbar ist. Dieses kann beispielsweise als GMR- oder GMX-Sensor ausgebildet sein, der direkt die Drehlage des Sensormagneten 84 erfassen kann. Eine Elektronikeinheit 89, die vorzugsweise auf der Leiterplatte 88 angeordnet ist, kann dieses Signal auswerten, um hiermit beispielsweise die elektronische Kommutierung des EC-Motors anzusteuern. Außerdem kann das Drehlage-Signal auch für die Bewegung des Abtriebselements 74 für verschiedene Anwendungsfälle genutzt werden.In 1 is an electrical machine 10 shown as an electric motor 9 with a housing 11 is trained. In a pole housing 12 of the housing 11 is a multiple stator teeth 15 having stator 60 arranged with one on a rotor axis 20 arranged rotor 62 interacts. The rotor 62 has a rotor shaft 64 on, on which a rotor body 66 is arranged, preferably permanent magnets 78 wearing. The rotor shaft 64 is in the embodiment by means of a first bearing 68 on the ground 14 of the pole housing 12 stored. For this purpose, the pole housing 12 an axial extension 16 acting as a bearing seat for the first camp 68 is trained. The pole housing 12 is as a pole pot 13 formed, which is made for example as a deep-drawn part. The rotor shaft 64 protrudes with a first axial end 63 through a breakthrough 70 of the pole housing 12 out of this, to a torque of the electric motor 9 to transfer to a not-shown gear or pump or blower. This is the breakthrough 70 on the axial extension 16 formed, wherein outside the pole housing 12 on the rotor shaft 64 an output element 74 arranged, or on the rotor shaft 64 is formed. The pole housing 12 is made of metal and is optional as a magnetic return for the electromagnetic poles of the stator 60 educated. In the training of the electric motor 9 as EC motor are in the stator 60 in the radial outer region of the pole housing 12 electrical windings 76 on the stator teeth 15 arranged, which generate a magnetic field to the rotor 62 with the permanent magnets arranged therein 78 to turn. The pole housing 12 is in this embodiment as an approximately cylindrical pole pot 13 with an axially open opening 80 educated. At the axial opening 80 of the pole housing 12 is a bearing shield 50 arranged in which a second camp 58 the rotor shaft 64 is attached. The bearing plate 50 is for example part of a plug body 31 an electronics housing 30 made of plastic. The plug body 31 is with the end shield 50 on an open edge 81 of the pole housing 12 inserted axially. It is at the open edge 81 of the pole housing 12 a flange 22 molded, at the axially in the embodiment, the electronics housing 30 rests, that from the plug body 31 and a second axial housing part 32 is composed, which is designed here as a lid. The plug body 31 is made of plastic, the second housing part 32 is, however, made of aluminum or sheet steel for better heat dissipation. For example, this aluminum housing part 32 produced by injection or die casting process. In this case, on the outer wall of the second housing part 32 heat-conducting elements 28 molded, for example, as cooling fins 29 or cooling knobs are formed. Through the second camp 58 protrudes through - the output element 74 opposite - second free end 65 the rotor shaft 64 on which a signal generator 83 is arranged for rotor position detection. In the plug body 31 is an interconnection unit 77 arranged the individual windings 76 interconnects and electrical phase connections 79 axially to a printed circuit board 88 in the electronics housing 30 leads. On the circuit board 88 is on the pole housing 12 facing side, a sensor element 94 arranged, which signals the signaler 83 can evaluate. For example, the signal generator 83 as a sensor magnet 84 formed, the axial magnetic field of a magnetic sensor 95 trained sensor element 94 is detectable. This can be designed, for example, as a GMR or GMX sensor, which directly determines the rotational position of the sensor magnet 84 can capture. An electronics unit 89 , preferably on the circuit board 88 is arranged, this signal can evaluate to hereby, for example, to control the electronic commutation of the EC motor. In addition, the rotational position signal can also be used for the movement of the output element 74 be used for different applications.

Das Polgehäuse 12 und das Elektronikgehäuse 30 bilden zusammen das Gehäuse 11 der elektrischen Maschine 10. Der Steckerkörper 31 liegt axial am Polgehäuse 12 an. Dabei weist der Steckerkörper 31 eine zylindrische Umfangswand 23 auf, die axial in das Polgehäuse 12 eingreift. Dabei ist am offenen Rand 81 des Polgehäuses 12 eine erste radiale Stufe 108 mit einem axialen Ringbund 118 ausgebildet, zu dem sich die Umfangswand 23 axial erstreckt. Zwischen dem axialen Ringbund 118 und der axialen Stirnfläche der Umfangswand 23 ist ein Dichtring 24 angeordnet, mit der das Polgehäuse 12 gegen das Elektronikgehäuse 30 abgedichtet ist. Der Flansch 22 und die Umfangswand 23 sind näherungsweise kreisförmig ausgebildet, wobei die Grundfläche des Steckerkörpers 31 in der Draufsicht in 1 von oben beispielsweise näherungsweise rechteckig oder rund ausgebildet sein kann. Der Steckerkörper 31 weist an der axial vom Polgehäuse 12 abgewandten Seite eine Montageöffnung 40 auf, die von dem zweiten axialen Gehäuseteil 32 vollständig verschlossen wird. Das bedeutet, dass das Elektronikgehäuse 30 eine Trennebene quer zur Rotorachse 20 aufweist, an der der Steckerkörper 31 mit dem zweiten axialen Gehäuseteil 32 verbunden ist. Das zweite axiale Gehäuseteil 32 wird beispielsweise mittels Klemmbügeln 48 aus Metall mit dem Steckerkörper 31 verbunden, wodurch auch eine elektrostatische Verbindung zwischen dem zweiten Gehäuseteil 32 und dem Polgehäuse 12 hergestellt wird. Der Steckerkörper 31 ist bevorzugt mittels Schrauben mit dem Flansch 22 des Polgehäuses 12 verbunden. Am Polgehäuse 12 ist ein Befestigungsflansch 38 angeordnet, mittels dem die elektrische Maschine 10 am Kraftfahrzeug befestigt werden kann. Beispielsweise ist am Steckerkörper 31 ein Anschluss-Stecker zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine 10 einstückig angeformt. Der Anschluss-Stecker weist einen Steckerkragen auf, in dem einzelne Pins für die Stromversorgung und für die Sensorsignale angeordnet sind. Der Steckerkragen steht bevorzugt radial nach außen vom Steckerkörper 31 weg.The pole housing 12 and the electronics housing 30 together form the housing 11 the electric machine 10 , The plug body 31 lies axially on the pole housing 12 on. In this case, the plug body 31 a cylindrical peripheral wall 23 on, axially into the pole housing 12 intervenes. It is at the open edge 81 of the pole housing 12 a first radial step 108 with an axial annular collar 118 formed, to which the peripheral wall 23 extends axially. Between the axial collar 118 and the axial end surface of the peripheral wall 23 is a sealing ring 24 arranged with the pole housing 12 against the electronics housing 30 is sealed. The flange 22 and the peripheral wall 23 are approximately circular, wherein the base of the plug body 31 in the plan view in 1 may be formed from above, for example, approximately rectangular or round. The plug body 31 points at the axially from the pole housing 12 facing away from a mounting hole 40 on, that of the second axial housing part 32 is completely closed. This means that the electronics housing 30 a dividing plane transverse to the rotor axis 20 has, at the plug body 31 with the second axial housing part 32 connected is. The second axial housing part 32 is for example by means of clamps 48 made of metal with the plug body 31 connected, whereby also an electrostatic connection between the second housing part 32 and the pole housing 12 will be produced. The plug body 31 is preferably by means of screws with the flange 22 of the pole housing 12 connected. At the pole housing 12 is a mounting flange 38 arranged, by means of which the electric machine 10 can be attached to the motor vehicle. For example, on the plug body 31 a connection plug for electrical contacting of the electrical machine 10 integrally formed. The connection plug has a plug collar, in which individual pins for the power supply and for the sensor signals are arranged. The plug collar is preferably radially outward from the plug body 31 path.

Der Stator 60 ist bevorzugt aus einzelnen Blechlamellen 19 zusammengesetzt. Dabei kann der Stator 60 aus tangential benachbarten Einzelzahnsegmenten 61 zusammengesetzt sein, die separat gefertigt werden. Vor dem Bewickeln der einzelnen Statorzähnen 15 wird auf diese jeweils eine Isolierlamelle 42 aufgebracht, um den Wicklungsdraht 41 der elektrischen Wicklung 76 gegenüber den Statorzähnen 15 zu isolieren. Die Isolierlamellen 42 weisen im Ausführungsbeispiel einen radial äußeren Rand 43 auf, der axial oberhalb der Blechlamellen 19 angeordnet ist. In diesem radialen Rand 43 sind radiale Aussparungen 44 ausgeformt, durch die der Wicklungsdraht 41 radial nach außen geführt wird. Der Wicklungsdraht 41 wird dadurch radial außerhalb der Isolierlamellen 42 geführt und hier in Axialrichtung 6 nach oben abgebogen. Der Wicklungsdraht 41 wird dann vom Stator 60 durch das Lagerschild 50 hindurch zu der Verschaltungseinheit 77 geführt, wo die Wickeldrahtenden 45 mit entsprechenden Leiterelementen 75 der Verschaltungseinheit 77 elektrisch kontaktiert werden. Im Ausführungsbeispiel weist die Verschaltungseinheit 77 Gabelkontakte 46 auf, in den die Wickeldrahtenden 45 eingelegt werden. Im Lagerschild 50 sind Öffnungen 51 ausgebildet, durch die der Wicklungsdraht 45 axial hindurchgeführt wird. Die Öffnungen 51 sind hier trichterförmig ausgebildet, wobei die größere Öffnung zum Stator 60 hin angeordnet ist. Zwischen dem Lagerschild 50 und dem Stator 60 ist ein Drahtführungsring 55 angeordnet, der axial durchgängige Durchgangslöcher 56 aufweist, durch den die einzelnen Wickeldrahtenden 45 der einzelnen elektrischen Wicklungen 76 axial hindurchgreifen. Der Drahtführungsring 55 ist innerhalb einer zweiten radialen Stufe 110 im Polgehäuse 12 angeordnet, um ein Ausknicken der Wickeldrahtenden 45 zu verhindern. Die Durchgangslöcher 56 haben einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Wicklungsdrahtes 41, wobei die Durchgangslöcher 56 bevorzugt einen geschlossenen Rand 57 aufweisen. Die Durchgangslöcher 56 sind radial beabstandet zur Innenwand des Polgehäuses 12 angeordnet, so dass an jedem Wicklungsdraht 41 ein Teil des Drahtführungsrings 55 zwischen der Innenwand des Polgehäuses 12 und dem Wicklungsdraht 41 als elektrische Isolation angeordnet ist. Hierzu ist der Drahtführungsring 55 aus Kunststoff ausgebildet, und beispielweise mittels Spritzgie-ßen hergestellt. Der Drahtführungsring 55 greift axial in die zweite radiale Stufe 110 ein, ist jedoch vorzugsweise direkt am Stator 60 befestigt.The stator 60 is preferably made of individual laminations 19 composed. In this case, the stator 60 from tangentially adjacent single tooth segments 61 be composed, which are manufactured separately. Before winding the individual stator teeth 15 on each of these is an insulating lamella 42 applied to the winding wire 41 the electrical winding 76 opposite the stator teeth 15 to isolate. The insulating lamellae 42 have in the exemplary embodiment a radially outer edge 43 on, the axially above the laminations 19 is arranged. In this radial edge 43 are radial recesses 44 shaped, through which the winding wire 41 is guided radially outward. The winding wire 41 is thereby radially outside the insulating lamellae 42 guided and here in the axial direction 6 bent to the top. The winding wire 41 is then from the stator 60 through the bearing plate 50 through to the interconnection unit 77 led, where the winding wire ends 45 with corresponding conductor elements 75 the interconnection unit 77 be contacted electrically. In the exemplary embodiment, the interconnection unit 77 fork contacts 46 on, in which the winding wire ends 45 be inserted. In the end shield 50 are openings 51 formed by the winding wire 45 is passed axially. The openings 51 Here are funnel-shaped, with the larger opening to the stator 60 is arranged. Between the end shield 50 and the stator 60 is a wire guide ring 55 arranged, the axially continuous through holes 56 through which the individual winding wire ends 45 the individual electrical windings 76 axially reach through. The wire guide ring 55 is within a second radial step 110 in the pole housing 12 arranged to buckle the winding wire ends 45 to prevent. The through holes 56 have a diameter that is larger than the diameter of the winding wire 41 , wherein the through holes 56 prefers a closed edge 57 respectively. The through holes 56 are radially spaced from the inner wall of the pole housing 12 arranged so that on each winding wire 41 a part of the wire guide ring 55 between the inner wall of the pole housing 12 and the winding wire 41 is arranged as electrical insulation. For this purpose, the wire guide ring 55 made of plastic, and for example produced by injection molding. The wire guide ring 55 engages axially in the second radial step 110 but is preferably directly on the stator 60 attached.

In 2 ist ein Drahtführungsring 55 gemäß 1 vor dessen Einbau in das Polgehäuse 12 in einer schrägen Draufsicht dargestellt. Am Drahtführungsring 55 sind hier beispielsweise zwölf Durchgangslöcher 56 in gleichmäßigen Abständen ausgebildet. Das bedeutet, dass von jedem Statorzahn 15 ein Wickeldrahtende 41 axial nach oben durch ein Durchgangsloch 55 des Drahtführungsrings 55 und anschließend durch die Öffnung 51 des Lagerschilds 50 geführt wird. Bei diesem Drahtführungsring 55 weist der Stator 60 beispielweise genau zwölf Statorzähne 15 auf, wobei bei einer bevorzugten Ausführung jeweils zwei Einzelzahnsegmente 61 mit einem ununterbrochenen Wicklungsdraht 41 durchgewickelt sind, so dass für ein Statorzähne-Paar genau zwei Wickeldrahtenden 45 axial abstehen (ein Wicklungsdrahtanfang und ein Wicklungsdrahtende). Um die einzelnen Durchgangslöcher 56 sind in 2 kreisförmige Wandbereiche 54 ausgebildet, die sich in Axialrichtung 6 nach oben erstrecken. Diese Wandbereiche 54 sind radial nach außen zum äußeren Umfang 49 des Drahtführungsrings 55 offen ausgebildet. Im eingebauten Zustand gemäß 1 dichten diese kreisförmigen Wandbereiche 54 die größeren Öffnungen 52 der trichterförmigen Öffnungen 51 des Lagerschilds 50 zum Polgehäuse 12 hin ab. Da der äußere Umfang 49 des Drahtführungsrings 55 sich bis zur Innenwand des Polgehäuses 52 erstreckt, kann dadurch kein Schmutz, wie beispielweise Metallspäne oder Magnetpartikel, aus dem Innenraum des Polgehäuses 12 durch die Öffnungen 51 in das Elektronikgehäuse 30 gelangen. An dem kreisförmigen Wandbereich 54 ist jeweils in radialer Schlitz zur Rotorachse 20 hin ausgebildet. In diese Schlitze greifen radiale Stege ein, die am Lagerschild 50 angeformt sind, um den Lagersitz für das zweite Rotorlager 58 zu stabilisieren.In 2 is a wire guide ring 55 according to 1 before its installation in the pole housing 12 shown in an oblique plan view. At the wire guide ring 55 For example, here are twelve through holes 56 trained at regular intervals. That means that from each stator tooth 15 a winding wire end 41 axially upwards through a through hole 55 of the wire guide ring 55 and then through the opening 51 of the end shield 50 to be led. In this wire guide ring 55 points the stator 60 For example, exactly twelve stator teeth 15 on, wherein in a preferred embodiment in each case two single tooth segments 61 with a continuous winding wire 41 are wound through, so that for a pair of stator teeth exactly two winding wire ends 45 protrude axially (a winding wire start and a winding wire end). To the individual through holes 56 are in 2 circular wall areas 54 formed in the axial direction 6 extend upwards. These wall areas 54 are radially outward to the outer periphery 49 of the wire guide ring 55 open. In the installed state according to 1 seal these circular wall areas 54 the larger openings 52 the funnel-shaped openings 51 of the end shield 50 to the pole housing 12 down. Because the outer circumference 49 of the wire guide ring 55 down to the inner wall of the Polgehäuses 52 extends, thereby no dirt, such as metal chips or magnetic particles, from the interior of the pole housing 12 through the openings 51 in the electronics housing 30 reach. At the circular wall area 54 is in each case in radial slot to the rotor axis 20 trained. In these slots engage radial webs, the bearing plate 50 are molded to the bearing seat for the second rotor bearing 58 to stabilize.

An der radialen Innenseite 47 weist der Drahtführungsring 55 Befestigungselemente 97 auf, mit denen der Drahtführungsring 55 am Stator 60 fixiert ist. Die Befestigungselemente 97 erstrecken sich als axiale Fortsätze 98, ausgehend von einer Mittelebene 99, an der die Durchgangslöcher 56 ausgeformt sind, axial nach unten zum Stator 60 hin. Von diesen axialen Fortsätzen 98 erstrecken sich radiale Stege 100 zur Rotorachse 20 hin, die dann beispielsweise zwischen zwei Statorzähnen 15 eingeklemmt werden. Dabei können die Befestigungselemente 97 bezüglich der Tangentialrichtung 7 unmittelbar an den Isolierlamellen 42 der einzelnen Statorzähne 15 - insbesondere der Einzelzahnsegmente 61 - anliegen, oder sich gegebenenfalls auch direkt an den einzelnen elektrischen Wicklungen 76 oder an den Blechlamellen 19 der Statorzähne 15 abstützen. Die radiale Innenseite 47 des Drahtführungsrings 55 erstreckt sich in Radialrichtung 5 nicht über an den Statorzähnen 15 angeformten Zahnköpfe 18 zur Rotorachse 20 hinaus.At the radial inside 47 has the wire guide ring 55 fasteners 97 on, with which the wire guide ring 55 at the stator 60 is fixed. The fasteners 97 extend as axial extensions 98 , starting from a median plane 99 at the the through holes 56 are formed, axially down to the stator 60 out. From these axial extensions 98 extend radial webs 100 to the rotor axis 20 then, for example, between two stator teeth 15 be trapped. In this case, the fasteners 97 with respect to the tangential direction 7 directly on the insulating lamellae 42 the individual stator teeth 15 - In particular the single tooth segments 61 - abut, or possibly also directly to the individual electrical windings 76 or to the laminations 19 the stator teeth 15 support. The radial inside 47 of the wire guide ring 55 extends in the radial direction 5 not over at the stator teeth 15 molded tooth heads 18 to the rotor axis 20 out.

Der Drahtführungsring 55 aus 2 ist in 3 aus einer Sicht schräg von unten dargestellt. Wieder sind die Befestigungselemente 97 mit den axialen Fortsätzen 98 und den daran angeordneten radialen Stegen 100 zu erkennen. An der Mittelebene 99 sind axial nach oben die kreisförmigen Wandbereich 54 angeformt und axial nach unten eine umlaufende Wand 102, die axial in die zweite radiale Stufe 110 eingreift. Diese umlaufende Wand 102 bildet eine elektrische Isolation für die Wicklungsdrähte 41, die durch die radialen Aussparungen 44 der Isolierlamellen 42 zuerst radial nach außen in Richtung zum Polgehäuse 12 geführt, und dann näherungsweise rechtwinklig axial nach oben umgebogen sind. Dabei bildet die umlaufende Wand 102 zusammen mit den Durchganglöchern 56 eine mechanische Führung für den Wicklungsdraht 41, der verhindert, dass der Wicklungsdraht 41 in elektrischen Kontakt mit der Innenwand des Polgehäuses 12 oder anderen elektrisch leitenden Teilen gerät. Gleichzeitig wird der Wicklungsdraht 41 durch die definiert angeordneten Durchgangslöcher 56 genau gegenüber den Öffnungen 51 im Lagerschild 50 positioniert, so dass die Wickeldrahtenden 45 bei der Axialmontage des Steckerkörpers 31 leicht in die trichterförmigen Öffnungen 51 eingefädelt werden können. Außerdem bildet der Drahtführungsring 55 auch eine mechanische Abstützung beim Auftreten von hohen Vibrationen. Die umlaufende Wand 102 ist im Ausführungsbeispiel nicht exakt kreisrund ausgeführt, sondern weist im Umfangsbereich der Durchgangslöcher 56 Ausbuchtungen 103 radial nach außen auf, so dass die Wickeldrahtenden 45 bei der axialen Montage des Drahtführungsrings 55 zuverlässig in die Durchgangslöcher 56 eingeführt werden können. Dabei können die Ausbuchtungen 103 beispielweise auch als Einführkonus für die Durchgangslöcher 56 ausgebildet sein.The wire guide ring 55 out 2 is in 3 from a view obliquely shown from below. Again, the fasteners 97 with the axial extensions 98 and the radial webs arranged thereon 100 to recognize. At the middle level 99 are axially up the circular wall area 54 molded and axially down a circumferential wall 102 axially into the second radial step 110 intervenes. This perimeter wall 102 forms an electrical insulation for the winding wires 41 passing through the radial recesses 44 the insulating lamellae 42 first radially outward towards the pole housing 12 guided, and then bent approximately at right angles axially upwards. The surrounding wall forms 102 along with the through holes 56 a mechanical guide for the winding wire 41 that prevents the winding wire 41 in electrical contact with the inner wall of the pole housing 12 or other electrically conductive parts device. At the same time the winding wire 41 through the defined arranged through holes 56 just opposite the openings 51 in the bearing plate 50 positioned so that the winding wire ends 45 in the axial mounting of the plug body 31 slightly into the funnel-shaped openings 51 can be threaded. In addition, the wire guide ring forms 55 also a mechanical support when high vibrations occur. The surrounding wall 102 is not executed in the embodiment exactly circular, but has in the peripheral region of the through holes 56 bulges 103 radially outward so that the winding wire ends 45 in the axial mounting of the wire guide ring 55 reliable in the through holes 56 can be introduced. It can the bulges 103 For example, as an insertion cone for the through holes 56 be educated.

Bei der Montage des Elektromotors 9 werden zuerst die Einzelzahnsegmente 61 mit Isolierlamellen 42 bestückt und anschließend mit dem Wicklungsdraht 41 die elektrischen Wicklungen 76 aufgewickelt. Dabei werden bevorzugt zwei Einzelzahnwicklungen zweier benachbarter Statorzähne 15 mit einem ununterbrochenen Wickeldraht 41 durchgewickelt. Dadurch erhält man Spulenpaare, bei denen zwei benachbarte Einzelzahnwicklungen zusammen nur ein Wickeldrahtanfang und ein Wickeldrahtende 45 aufweisen. Bei zwölf Statorzähnen 15 stehen dabei nur zwölf Wickeldrahtenden 45 axial nach oben ab.When mounting the electric motor 9 first the single tooth segments 61 with insulating lamellae 42 equipped and then with the winding wire 41 the electrical windings 76 wound. In this case, two single-tooth windings of two adjacent stator teeth are preferred 15 with a continuous winding wire 41 continuously wound. This results in coil pairs in which two adjacent single-tooth windings together only one winding wire start and a winding wire end 45 respectively. With twelve stator teeth 15 there are only twelve winding wire ends 45 axially upwards.

Danach werden alle Einzelzahnsegmente 61 zu einem ringförmigen Stator 60 zusammengesetzt und axial in das Polgehäuse eingefügt, beispielweise eingepresst und/oder eingeklebt. Dabei liegen die Blechlamellen 19 der Einzelzahnsegmente 61 radial unmittelbar an der Innenwand des Polgehäuses 12 an. In diesem Zustand stehen die Wickeldrahtenden 45 axial aus dem Polgehäuse 12 aus dessen Öffnungen 80 heraus. Nun wird axial der Drahtführungsring 55 auf die Wickeldrahtenden 45 aufgefädelt und axial nach unten geschoben, bis der Drahtführungsring 55 axial an den Isolierlamellen 42 anliegt. Dabei kann der Drahtführungsring 55 axial soweit nach unten zwischen den Isolierlamellen eingepresst werden, bis dieser axial an den Blechlamellen der Statorzähne 15 anliegt. Danach wird der Steckerkörper 31 axial auf die Wickeldrahtenden 45 aufgefädelt und mit seiner Umfangswand 23 in das Polgehäuse 12 eingefügt. Danach werden die Wickeldrahtenden 45 zu den entsprechenden Leiterelementen 75 der Verschaltungseinheit 77, beispielweise über die Gabelkontakte 46, geführt. Dabei wird bevorzugt mit dem Einfädeln der Wickeldrahtenden 45 in die Öffnungen 51 des Steckerkörpers 31 auch das zweite Lager 58 der Rotorwelle 64 axial in den Lagersitz des Lagerschilds 50 eingepresst. Die Leiterplatte 88 wird beispielweise zuerst in das zweite axiale Gehäuseteil 32 eingefügt und anschließend auf den Steckerkörper 31 aufgesetzt. Im Ausführungsbeispiel wird dann das zweite axiale Gehäuseteil 32 mit dem Steckerkörper 31 mittels der Klemmbügel 48 verbunden, wodurch ein fest abgeschlossenes Elektronikgehäuse 30 gebildet wird.After that, all single tooth segments become 61 to an annular stator 60 assembled and inserted axially into the pole housing, for example, pressed and / or glued. Here are the laminations 19 the single tooth segments 61 radially directly on the inner wall of the pole housing 12 on. In this state are the winding wire ends 45 axially out of the pole housing 12 from its openings 80 out. Now, the wire guide ring becomes axially 55 on the winding wire ends 45 Threaded and pushed axially down until the wire guide ring 55 axially on the insulating lamellae 42 is applied. In this case, the wire guide ring 55 axially pressed down as far down between the insulating lamella, until this axially on the laminations of the stator teeth 15 is applied. Thereafter, the plug body 31 axially on the winding wire ends 45 threaded and with its peripheral wall 23 in the pole housing 12 inserted. Thereafter, the winding wire ends 45 to the corresponding conductor elements 75 the interconnection unit 77 , for example via the fork contacts 46 , guided. It is preferred with the threading of the winding wire ends 45 in the openings 51 of the plug body 31 also the second camp 58 the rotor shaft 64 axially in the bearing seat of the bearing plate 50 pressed. The circuit board 88 For example, first in the second axial housing part 32 inserted and then on the plug body 31 placed. In the embodiment, then the second axial housing part 32 with the plug body 31 by means of the clamp 48 connected, creating a tightly terminated electronics housing 30 is formed.

Es sei angemerkt, dass hinsichtlich der in den Figuren und der Beschreibung gezeigten Ausführungsbeispiele vielfältige Kombinationsmöglichkeiten der einzelnen Merkmale untereinander möglich sind. So kann die konkrete Form des Drahtführungsrings 55 und die Anzahl und Anordnung der Durchgangslöcher 56 entsprechend der Motortyps variiert werden. Auch kann die Ausführung der beiden Gehäuseteile 31, 32 rechteckförmig, oval oder ebenfalls wie des Polgehäuse 12 rund ausgebildet sein. Anstelle der Schraubverbindung zwischen dem Polgehäuse 12 und dem Steckerkörper 31 - oder den beiden Gehäuseteilen 31, 32 - können auch andere Verbindungstechniken, wie beispielsweise verbördeln, verklinchen, toxen angewandt werden. Das Elektronikgehäuse 30 kann mehrteilig ausgebildet sein, insbesondere mit einem Metalldeckel 32. Alternativ kann das Elektronikgehäuse 30 auch einstückig ausgebildet sein, insbesondere vollständig als Kunststoff-Spritzgussteil. Je nach Ausführung der Antriebseinheit 10 kann das Elektronikgehäuse 30 unterschiedliche elektronische Funktionsgruppen, wie die Sensorik 94, 83, die Entstörelemente 52 und die EC-Motoransteuerung 90 aufnehmen, wobei immer zumindest die elektrische Kontaktierung der Wicklungen 76 realisiert ist. Die erfinderische Antriebseinheit 10 eignet sich besonders als Ausführung eines EC-Motors 9 zur Verstellung beweglicher Komponenten, oder für Rotationsantriebe im Kraftfahrzeug. Dabei kann ein solcher erfindungsgemäßer Elektromotor 9 besonders günstig im Außenbereich, wie beispielsweise im Motorraum eingesetzt werden, wo er extremen Witterungsbedingungen und Erschütterungen ausgesetzt ist.It should be noted that, with regard to the exemplary embodiments shown in the figures and the description, a variety of possible combinations of the individual features are possible with one another. So can the concrete shape of the wire guide ring 55 and the number and arrangement of the through holes 56 be varied according to the engine type. Also, the design of the two housing parts 31 . 32 rectangular, oval or also like the pole housing 12 be trained. Instead of the screw connection between the pole housing 12 and the plug body 31 - or the two housing parts 31 . 32 - Other connection techniques, such as crimping, verklinchen, toxins can be applied. The electronics housing 30 can be designed in several parts, in particular with a metal lid 32 , Alternatively, the electronics housing 30 also be integrally formed, in particular completely as a plastic injection molded part. Depending on the version of the drive unit 10 can the electronics housing 30 different electronic functional groups, such as the sensors 94 . 83 , the suppression elements 52 and the EC motor drive 90 always taking at least the electrical contacting of the windings 76 is realized. The innovative drive unit 10 is particularly suitable as an EC motor version 9 for adjusting movable components, or for rotary drives in the motor vehicle. In this case, such an inventive electric motor 9 particularly favorable for outdoor use, such as in the engine compartment, where it is exposed to extreme weather conditions and shocks.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011084763 A1 [0002]

Claims

Electric machine (10), in particular for adjusting or driving moving parts in motor vehicles, having a stator (60) arranged in a pole housing (12), wherein the stator (60) has radial stator teeth (15) on which winding wires (41) electrical windings (76) are wound, wherein at least at one axially open side (80) the pole housing (12) with a bearing plate (50) for a rotor (62) is closed, and winding wire ends (45) of the individual windings (76) axially are passed through the bearing plate (50) and above the bearing plate (50) in a circuit unit (77) are electrically interconnected to energize the windings (76), wherein axially between the bearing plate (50) and the windings (76) separately manufactured wire guide ring (50) is arranged through which the individual winding wire ends (45) axially through axial through holes (56) in the wire guide ring (55) are guided.

Electric machine (10) after Claim 1 characterized in that the through holes (56) are radially spaced from the pole housing (12) so as to prevent contact of the winding wires (41) with the inside of the pole housing (12) - and in particular the through holes (56) have a closed edge (Fig. 57).

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wire guide ring (55) has radially and / or axially extending projections (98), with which the wire guide ring (55) on the stator (60) is fixed - in particular without to support itself radially on the pole housing (12).

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wire guide ring (55) in the region of Statornuten (25) between the stator teeth (15) is clamped - and in particular in tangential direction (7) on insulating lamellae (42) and axially on laminations (19) of the stator teeth (15).

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that each stator tooth (15) is manufactured as a single tooth segment (61), on each of which at least one insulating lamellae (42) is arranged, and the windings (76) are formed as single tooth windings in which in particular each stator tooth (15) is wound with exactly one coil.

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that of each individual tooth winding (76) exactly one winding wire end (45) is guided axially through its own through hole (56) in the wire guide ring (55) - in particular exactly twelve single tooth windings and exactly twelve through holes (56) are arranged.

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing plate (50) made of plastic as an integral part of a plug body (31) is formed on the connection pins for the power supply of the windings (76) - and the plug body (31) is preferably formed as part of an electronics housing (30).

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding wire ends (45) are guided through funnel-shaped openings (51) in the bearing plate (50), wherein the openings (51) are larger towards the pole housing (12) than to Interconnection unit (77), and on the wire guide ring (55) around each through hole (56) an axially extending circular wall portion (54) is arranged covering the funnel-shaped opening (51) of the bearing plate (50) to the pole housing (12) ,

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the winding wire ends (45) of the windings (76) through a radial recess (44) in the insulating lamella (42) radially outwardly of the insulating lamella (42) bend axially upward to be passed through the through holes (56) of the wire guide ring (55) - wherein in particular in the region of the bent winding wire (41) on the pole housing (12) a second radial step (110) is formed so that the winding wires (41) the pole housing (12) do not touch.

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that on the wire guide ring (50) an outer circumferential wall (102) is formed, which extends axially downwards into the pole housing (12) - in particular into the second radial step (110 ) - extends into it, and the circumferential wall (102) acts as insulation to the pole housing (12) out.

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the interconnection unit (77) comprises electrical conductor elements (75) which are injected into the bearing plate (50) and by means of soldering or welding or bonding or an insulation displacement connection are connected to the winding wire ends (45) - and in particular the interconnection unit (77) with a printed circuit board (88) in the electronics housing (30) is contacted.

Electric machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the pole housing (12) is designed as a round pole pot (13) made of metal and has at the axially open end (80) a first radial step (108) in which the bearing plate (50) engages axially - and in particular in the first radial step ( 108) a circumferential seal (24) is arranged, which seals the electronics housing (30) relative to the pole housing (12).

Method for producing an electrical machine (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the wound individual tooth segments (61) are inserted into the pole housing (12), with their winding wire ends (45) protruding axially upwards, and then the wire guide ring ( 50) is axially mounted on the single tooth segments (61), such that the winding wire ends (45) project axially through the through holes (56) of the wire guide ring (55), and then the bearing plate (55) mounted axially on the pole housing (12) is threaded, wherein the winding wire ends (45) are threaded into the funnel-shaped openings (51) of the bearing plate (50).

Method according to Claim 13 , characterized in that then the winding wire ends (45) are electrically contacted with the interconnection unit (77) and then the electronics housing (30) with a lid (32) is closed - and in particular the interconnection unit (77) with a printed circuit board (88) in Electronics housing (30) is electrically connected.