DE102019102320A1 - Electric drive with direct connection of the stator to the circuit board - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb aufweisend einen Elektromotor (2) mit einem Rotor (4), der um eine Drehachse (100) drehbargelagert ist und der einen Stator (5) umfangseitig umgibt, wobei der Stator (5) einen Statorkern und auf dem Statorkern gewickelte Spulen (7) aufweist, und wobei die Wicklungen aus einem Wicklungsdraht mit Wicklungsdrahtendabschnitten gebildet sind und die Wicklungsdrahtendabschnitte (19) elektrisch mit einer Leiterplatte (18) stirnseitig kontaktiert sind, wobei die Wicklungsdrahtendabschnitte (19) sich von dem Stator (5) ausgehend radial zur Drehachse (100) nach außen erstrecken und in diesem Bereich mit der Leiterplatte (18) mittels Schneidklemmkontakte (20) unmittelbar kontaktiert sind.The invention relates to an electric drive comprising an electric motor (2) with a rotor (4) which is rotatably mounted about an axis of rotation (100) and which surrounds a stator (5) on the circumference, the stator (5) being a stator core and on the stator core has wound coils (7), and wherein the windings are formed from a winding wire with winding wire end sections and the winding wire end sections (19) are electrically contacted on the end face with a printed circuit board (18), the winding wire end sections (19) starting radially from the stator (5) extend outward to the axis of rotation (100) and are directly contacted in this area with the printed circuit board (18) by means of insulation displacement contacts (20).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Stators mit einer Leiterplatte mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 7.The present invention relates to an electric drive with the features of the preamble of
Wasserpumpen weisen häufig Gleichstrommotoren als elektrische Antriebe auf. Die Gleichstrommotoren umfassen einen Rotor, der mit einer Motorwelle verbunden ist und in einem Gehäuse drehbar gelagert ist. Der Rotor ist mit Permanentmagneten versehen. In dem Rotor ist ein Stator angeordnet, der auf einem Eisenkern eine Anzahl von Wicklungen trägt. Bei geeigneter Ansteuerung erzeugen die Wicklungen ein Magnetfeld, das den Rotor zur Rotation antreibt. Die Wicklungen werden üblicherweise dreiphasig gewickelt und werden dementsprechend mit drei elektrischen Anschlüssen versehen, über die die Wicklungen mit einer Steuereinheit (ECU) verbunden werden können. Bei geringen Leistungen können Stromschienen in Form von Leiterbahnfolien verwendet werden. Bei höheren Leistungen werden die Wicklungsanschlussdrähte über Sammelschienen aus Kupferblech kontaktiert.Water pumps often have DC motors as electric drives. The DC motors comprise a rotor which is connected to a motor shaft and is rotatably mounted in a housing. The rotor is provided with permanent magnets. A stator is arranged in the rotor and carries a number of windings on an iron core. With appropriate control, the windings generate a magnetic field that drives the rotor to rotate. The windings are usually wound in three phases and are accordingly provided with three electrical connections via which the windings can be connected to a control unit (ECU). If the power is low, busbars in the form of conductor foil can be used. For higher powers, the winding connection wires are contacted via copper busbars.
Zum Zwecke der geometrischen Beschreibung des Elektromotors wird zum einen die Drehachse des Motors als Mittelachse und Symmetrieachse angenommen. Der Rotor ist konzentrisch zur Drehachse um den Stator angeordnet.For the purpose of the geometric description of the electric motor, the axis of rotation of the motor is assumed to be the central axis and the axis of symmetry. The rotor is arranged concentrically to the axis of rotation around the stator.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Antrieb mit einer möglichst einfachen und langlebigen Kontaktierung zwischen den Wicklungen des Stators und einer Leiterplatte bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide an electrical drive with the simplest and longest possible contact between the windings of the stator and a printed circuit board.
Diese Aufgabe wird von einem elektrischen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und von einem Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Stators mit einer Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.This object is achieved by an electric drive with the features of
Demnach ist ein elektrischer Antrieb aufweisend einen Elektromotor mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbargelagert ist und der einen Stator umfangseitig umgibt, vorgesehen, wobei der Stator einen Statorkern und auf dem Statorkern gewickelte Spulen aufweist, und wobei die Wicklungen aus einem Wicklungsdraht mit Wicklungsdrahtendabschnitten gebildet sind und die Wicklungsdrahtendabschnitte elektrisch mit einer Leiterplatte stirnseitig kontaktiert sind, wobei die Wicklungsdrahtendabschnitte sich von dem Stator ausgehend radial zur Drehachse nach außen erstrecken und in diesem Bereich mit der Leiterplatte mittels Schneidklemmkontakte unmittelbar kontaktiert sind. Die Wicklungsdrahtendabschnitte überlagern sich dabei in Umfangsrichtung gerade nicht. Sie werden direkt radial nach außen geführt und dort kontaktiert. Die Anordnung erlaubt eine einfache unmittelbare Kontaktierung, die die Montage deutlich vereinfacht. Zudem können die Wicklungsdrahtendabschnitte kurz gehalten werden, da sie nicht in Umfangsrichtung geführt werden müssen, was Materialkosten spart. Es ergibt sich daraus zudem ein kleiner Anschlusswiderstand.Accordingly, an electric drive is provided which has an electric motor with a rotor which is rotatably mounted about an axis of rotation and which surrounds a stator on the circumference, the stator having a stator core and coils wound on the stator core, and the windings being formed from a winding wire with winding wire end sections are and the winding wire end sections are electrically contacted on the face side with a printed circuit board, the winding wire end sections extending radially outward from the stator to the axis of rotation and being directly contacted in this area with the printed circuit board by means of insulation displacement contacts. The winding wire end sections do not overlap in the circumferential direction. They are led radially outwards and contacted there. The arrangement allows simple direct contacting, which significantly simplifies assembly. In addition, the winding wire end sections can be kept short, since they do not have to be guided in the circumferential direction, which saves material costs. This also results in a small connection resistance.
Vorzugsweise sind die Schneidklemmkontakte auf die Leiterplatte gelötet. Die Schneidklemmkontakte sind bevorzugt IDCs.The insulation displacement contacts are preferably soldered to the printed circuit board. The insulation displacement contacts are preferably IDCs.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Schneidklemmkontakte gelichmäßig in Umfangs- und Radialrichtung verteilt auf der Leiterplatte angeordnet, so dass die Wicklungsdrahtendabschnitte für alle Phasen etwa gleich lang sind. Alle Phasen haben somit den gleichen Anschlusswiderstand.In an advantageous embodiment, the insulation displacement contacts are arranged distributed on the printed circuit board in the circumferential and radial directions, so that the winding wire end sections are approximately of the same length for all phases. All phases therefore have the same connection resistance.
Vorzugsweise sind der Stator und die Leiterplatte mit ihren Ober- und Unterseiten parallel zueinander ausgerichtet.The top and bottom sides of the stator and the printed circuit board are preferably aligned parallel to one another.
Es ist bevorzugt, wenn die Wicklungsdrahtendabschnitte sich ausschließlich in Radialrichtung und in Richtung der Drehachse erstrecken.It is preferred if the winding wire end sections extend exclusively in the radial direction and in the direction of the axis of rotation.
Weiterhin ist ein Verfahren zur elektrischen Kontaktierung eines Stators eines Elektromotors eines elektrischen Antriebs mit einer Leiterplatte, vorgesehen, wobei der Stator einen Statorkern und auf dem Statorkern gewickelte Spulen aufweist, und wobei die Wicklungen aus einem Wicklungsdraht mit Wicklungsdrahtendabschnitten gebildet sind und die Wicklungsdrahtendabschnitte sich parallel zur Längsachse des elektrischen Antriebs erstrecken, und das Verfahren folgende Schritte umfasst:
- • Biegen der Wicklungsdrahtendabschnitte in Radialrichtung zur Längsachse nach außen,
- • Platzieren des Stators zur Leiterplatte mit einem vordefinierten axialen Abstand zwischen der Oberseite der Leiterplatte und der Unterseite des Stators und mit einem definierten Abstand zwischen der Längsachse des Stators und der Längsachse der Leiterplatte, wobei die Leiterplatte und der Stator mit ihren Ober- und Unterseiten parallel zueinander ausgerichtet sind,
- • Einbringen und Einpressen der Enden der Wicklungsdrahtendabschnitte in auf der Leiterplatte angeordnete Schneidklemmkontakte zur Ausbildung einer unmittelbaren elektrischen Kontaktierung,
- • Bewegen des Stators relativ zur Leiterplatte, derart, dass der axialen Abstand vergrößert wird und der Abstand zwischen den Längsachsen Null ist.
- Bending the winding wire end sections in the radial direction to the longitudinal axis outwards,
- • Placing the stator to the circuit board with a predefined axial distance between the top of the circuit board and the underside of the stator and with a defined distance between the longitudinal axis of the stator and the longitudinal axis of the circuit board, the circuit board and the stator with their top and bottom sides parallel are aligned with each other,
- Introducing and pressing the ends of the winding wire end sections into insulation displacement contacts arranged on the printed circuit board to form direct electrical contact,
- • Moving the stator relative to the circuit board in such a way that the axial distance is increased and the distance between the longitudinal axes is zero.
Der Abstand zwischen den Längsachsen liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 5 und 25 mm, insbesondere bei 8 mm. Der Abstand ist dabei bevorzugt so gewählt, dass die Wicklungsdrahtendabschnitte bei der Kontaktierung mit der Leiterplatte im Sichtbereich des Einpresswerkzeuges liegen. Der Abstand ist bevorzugt durch die Länge der Lotstrecke definiert. The distance between the longitudinal axes is preferably in a range between 5 and 25 mm, in particular 8 mm. The distance is preferably selected such that the winding wire end sections are in the field of vision of the press-in tool when making contact with the printed circuit board. The distance is preferably defined by the length of the solder path.
Das Verfahren erlaubt auf einfache Art und Weise den Stator mit der Leitplatte stirnseitig zu kontaktieren. Eine Verdrehung zwischen Stator und Leiterplatte ist dabei nicht notwendig. Durch den Versatz wird Raum zum Einpressen der in Wicklungsdrahtendabschnitte in die Schneidklemmkontakte geschaffen. Eine einfache Biegeoperation stellt danach die Geometrie des Elektromotors her, ohne die Verbindung zu stark zu belasten.The method allows the stator to be contacted on the face side with the guide plate in a simple manner. A twist between the stator and the circuit board is not necessary. The offset creates space for pressing the winding wire end sections into the insulation displacement contacts. A simple bending operation then creates the geometry of the electric motor without putting too much strain on the connection.
Der elektrische Antrieb wird bevorzugt in einer Pumpe, insbesondere in einer Kühlmittelpumpe für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Die Pumpe ist dabei vorzugsweise als Trockenläufer ausgebildet. Die Leiterplatte liegt bevorzugt in Anlage mit einem Pumpengehäuse, insbesondere ist die Leiterplatte zwischen Stator und Fördereinheit angeordnet.The electric drive is preferably used in a pump, in particular in a coolant pump for motor vehicles. The pump is preferably designed as a dry runner. The circuit board is preferably in contact with a pump housing, in particular the circuit board is arranged between the stator and the delivery unit.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Gleichartige oder gleichwirkende Bauteile werden in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es zeigen:
-
1 : einen Längsschnitt durch einen Teil einer Pumpe mit elektrischem Antrieb aufweisend einen Elektromotor, -
2 : eine seitliche Ansicht eines Stators und einer Leiterplatte in einer Montageposition, -
3 : eine Draufsicht auf die Anordnung der1 , sowie -
4 : eine seitliche Ansicht des Stators und der Leiterplatte in einer Einbauposition im Elektromotor.
-
1 : a longitudinal section through part of a pump with an electric drive having an electric motor, -
2nd : a side view of a stator and a circuit board in an assembly position, -
3rd : a plan view of the arrangement of the1 , such as -
4th : a side view of the stator and the printed circuit board in an installation position in the electric motor.
Das Motorgehäuse
Es ist eine Steckerbaugruppe
Die Kontakte
Die Steckerbaugruppe
Die
Durch den Abstand liegen die Kontakte bei der Kontaktierung im Sichtbereich des Einpresswerkzeuges und das Einpresswerkzeug kann oberhalb der Kontakte angeordnet werden. Beim Einpressen der Wicklungsdrahtendabschnitte
Nachdem die Wicklungsdrahtendabschnitte
Die Baugruppe aus Leiterplatte und Stator kann dann weiter verarbeitet werden. Bei der Montage der in
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102019102320.3A DE102019102320A1 (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Electric drive with direct connection of the stator to the circuit board |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102019102320A1 true DE102019102320A1 (en) | 2020-07-30 |
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ID=71524103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102019102320.3A Pending DE102019102320A1 (en) | 2019-01-30 | 2019-01-30 | Electric drive with direct connection of the stator to the circuit board |
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DE (1) | DE102019102320A1 (en) |
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2019
- 2019-01-30 DE DE102019102320.3A patent/DE102019102320A1/en active Pending
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