DE102019112723A1

DE102019112723A1 - Stator mit Erdungskontakt

Info

Publication number: DE102019112723A1
Application number: DE102019112723.8A
Authority: DE
Inventors: Uwe Schäfer; Helmut Schneider
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, welche eine Steuerschaltung zum Steuern oder Regeln der elektrischen Maschine umfasst, mit einem Statorkörper und mit einem Erdungskontakt, der elektrisch mit dem Statorkörper verbunden ist. Der erfindungsgemäße Stator umfasst einen Erdungskontakt mit einem ersten Federelement zum elektrischen Kontaktieren des Stators.

Description

GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, welche eine Steuerschaltung zum Steuern oder Regeln der elektrischen Maschine umfasst, mit einem Statorkörper und mit einem Erdungskontakt, der elektrisch mit dem Statorkörper verbunden ist, wobei der Erdungskontakt ein erstes Federelement zum elektrischen Kontaktieren des Stators und ein zweites Federelement zum elektrischen Kontaktieren einer Steuerschaltung aufweist.
HINTERGRUND
In vielen Anwendungen von Gleichstrommaschinen ist es vorteilhaft oder notwendig, den Statorkörper des Stators elektrisch zu erden. So spielt bei der Verwendung von elektrischen Kleinantrieben im Verbund mit anderen elektrischen Einrichtungen häufig die elektromagnetische Verträglichkeit eine Rolle. Beispielsweise bilden diese bei der Kommutierung von Elektromotoren durch die Abstrahlungen des elektromagnetischen Wechselfeldes einen Sender, der geeignet ist, andere elektronische Einrichtungen zu stören. Dessen Störfeld könnte beispielsweise durch ein metallisches Gehäuse abgeschirmt werden, was jedoch zusätzliches Gewicht und vergleichsweise hohe Kosten mit sich bringt.
Daher ist es oftmals, beispielsweise bei Anwendungen im Automobilbereich, vorgeschrieben, dass der Statorkörper eines Stators elektrisch geerdet wird. Dies erfolgt in der Regel über einen Erdungskontakt, der den Statorkörper beispielsweise an dessen Außenumfang elektrisch kontaktiert.
Üblicherweise werden solche Erdungskontakte, wie beispielsweise aus der DE 102012006018 A1 bekannt, am Außenumfang des Stators angeordnet und beispielsweise mittels schweißen oder löten elektrisch und mechanisch mit dem Statorkörper verbunden. Dies ist aber in der Herstellung relativ zeitaufwendig und teuer. Ferner ist aus der DE 102013105965 A1 eine Variante bekannt, in der ein am Außenumfang des Stators angeordneter Erdungskontakt Flügelelemente mit Schneidkontakten aufweist, wobei die Schneidkontakte eine Isolierschicht des Statorkörpers durchschneiden. Die Platzierung des Erdungspins erfolgt dort in einer Ausformung eines Statorhalters, in welcher der Erdungskontakt gelagert und dabei gegen den Statorkörper gepresst wird. Eine Anordnung des Erdungskontaktes am Außenumfang des Stators erfordert jedoch zusätzlichen Bauraum und erschwert damit eine Miniaturisierung des Stators oder einer elektrischen Maschine mit einem solchen Stator.
Ebenso ist es bekannt, den Erdungskontakt in den Statorkörper einzupressen, wobei während dem Pressvorgang jedoch Metallspäne entstehen können, welche beim Einbau in eine elektrische Maschine diese verunreinigen und unter Umständen elektrische Kurzschlüsse hervorrufen oder den mechanischen Widerstand in beweglichen Teilen erhöhen können.
ÜBERBLICK
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Stator für eine elektrische Gleichstrommaschine, insbesondere für einen Elektromotor, bereitzustellen. Der Stator soll dabei einfach herzustellen sein und insbesondere einen kostengünstigen Erdungskontakt bereitstellen, der einfach zu montieren ist, wenig Bauraum benötigt und eine zuverlässige mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Stator und dem Masseanschluss einer Steuerschaltung bereitstellt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Stator nach Anspruch 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Stators, sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft einen Stator für eine elektrische Maschine, welche eine Steuerschaltung zum Steuern oder Regeln der elektrischen Maschine umfasst, mit einem Statorkörper und mit einem Erdungskontakt, der elektrisch mit dem Statorkörper verbunden ist. Erfindungsgemäß weist der Erdungskontakt ein erstes Federelement zum elektrischen Kontaktieren des Stators und ein zweites Federelement zum elektrischen Kontaktieren einer Steuerschaltung auf. Das erste Federelement und das zweite Federelement können jeweils beispielsweise O-förmig oder oval ausgebildet sein. Das erste Federelement kann sich in einer axialen Richtung über die Ausnehmung und gegebenenfalls über den Stator hinaus erstrecken.
In manchen Ausgestaltungen kann es vorgesehen sein, dass das erste Federelement über den Stator hinausragt und dabei eine metallische Abschirmstruktur elektrische leitend kontaktiert wird. Solch eine metallische Abschirmstruktur kann zum Beispiel zum Abschirmen des elektromagnetischen Feldes des Stators vorgesehen sein, so dass dessen elektromagnetische Verträglichkeit verbessert wird. Das zweite Federelement kann ferner zur Kontaktierung der Steuerschaltung den Stator an einem anderen axialen Ende überragen.
Vorzugsweise umfasst der Erdungspin einen zwischen dem ersten Federelement und dem zweiten Federelement angeordneten Positioniervorsprung zur Positionierung und/oder Lagerung des Erdungspins am Statorkern. Durch das Vorsehen des Positioniervorsprungs kann der Erdungspin einfach und präzise montiert, positioniert oder ausgerichtet werden. Somit kann eine mechanisch stabile elektrische Kontaktierung sichergestellt werden.
Desweiteren ist es bevorzugt, dass der Erdungskontakt an seinem unteren Ende einen Positionierungsabschnitt aufweist, welcher dazu geeignet ist, den Erdungskontakt in einer Ausnehmung des Stators vorzupositionieren. Insbesondere weist der Erdungskontakt im Bereich des Positionierungsabschnittes eine kleinere Breite BP als die die maximale Breite BE des ersten Federelementes auf. Beispielsweise liegt die maximale Breite BP des Positionierungsabschnitts im Bereich von 0,5 * BE ≤ BP ≤ 0,9 * BE. Vorzugsweise umfasst der Positionierungsabschnitt einen flach ausgebildet Einführbereich, wobei die Begrenzungen der Seitenflächen des Einführbereichs im Abstand BP parallel zueinander verlaufen und sich in axialer Richtung erstrecken. An einem distalen Ende des Erdungskontaktes umfasst der Positionierungsabschnitt besonders bevorzugt auch eine Einführschräge, wobei die Begrenzungen der Seitenflächen der Einführschräge derart ausgebildet sind, dass sich der Erdungskontakt zu seinem distalen Ende hin in seiner Breite verjüngt. Am distalen Ende des Erdungskontakt kann dieser dann beispielsweise eine minimale Breite BDE des Phasenbereich aufweisen, welche im Bereich von 0,2 * BP ≤ BDE ≤ 0,8 * BP liegt.
In manchen Ausgestaltungen ist die Breite des ersten Federelements circa 1% bis 10% größer als die Breite der Ausnehmung des Stators, in welcher der Erdungskontakt angeordnet wird. Beispielsweise beträgt die maximale Breite des ersten Federelementes circa. 2,3 mm, während die Breite oder ein Durchmesser der Ausnehmung des Stators circa 2,2 mm beträgt. Die von dem ersten Federelement auf die Wände der Ausnehmung ausgeübte Federkraft kann in manchen Ausgestaltungen im Bereich von 1 N bis 50 N, insbesondere im Bereich von 2 N bis 30 N liegen. Insbesondere ist die Federkraft des ersten Federelements derart gewählt, dass bei der Montage des Erdungskontaktes in der Ausnehmung des Statorkörpers lediglich eine elastische Verformung des ersten Federelementes erfolgt.
Der Positioniervorsprung kann beispielswese T-förmig ausgebildet sein. Die Breite BS des Erdungskontaktes im Bereich des Positioniervorsprungs kann in manchen Ausgestaltungen einen Wert im Bereich von dem 1,1-fachen bis 1,5-fachen der maximalen Breite des Federelementes BE annehmen. Beispielsweise beträgt die Breite BS eines T-förmigen Positioniervorsprungs circa 2,8 mm, bei einer maximalen Breite des ersten Federelementes von circa 2,3 mm.
In manchen Ausgestaltungen der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Erdungspin in einer sich in axialer Richtung des Statorkörpers erstreckenden Ausnehmung angeordnet ist, wobei das erste Federelement den Statorkörper elektrisch leitend kontaktiert. Das erste Federelement kann insbesondere aus einem Material bestehen, das einen Federstahl, oder Kupfer, oder eine Bronze umfasst. Ferner kann das erste Federelement wenigstens teilweise mit einem Material zur Verbesserung der Leitfähigkeit und/oder Korrosionsbeständigkeit beschichtet sein. Insbesondere kann der Erdungspin wenigstens teilweise verzinnt sein. In manchen Ausgestaltungen ist der Erdungspin aus einer Kupfer (Cu) und Zinn (Sn) umfassenden Bronze gefertigt. Beispielsweise kann der Zinn Gehalt der Legierung im Bereich von 2% bis 10% Masseanteil liegen. Beispielsweis ist die Bronze CuSn6, mit 6% Zinnanteil. Derartige Bronzen zeichnen sich durch eine hohe Verschleißfestigkeit, eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit, sowie durch hohe Festigkeits- und Federeigenschaften aus. Desweiteren sind Kupfer-Zinn-basierte Bronzen gut kaltverformbar und können somit gut als Stanzteil gefertigt werden.
Ebenso kann das Werkstoffmaterial zur Herstellung des Erdungskontaktes beispielsweise aus einer Verbindung umfassend Kupfer (Cu) und Zink (Zn), Kuper und Zinn (Sn), Kupfer (Cu) und Chrom (Cr) oder Kupfer (Cu), Nickel (Ni) und Silizium (Si) bestehen.
Ferner kann der Erdungspin eine Beschichtung zur Erhöhung der Leitfähigkeit, insbesondere des Grenzflächenleitwertes, und/oder eine Beschichtung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit aufweisen. Beispielsweise kann ein aus einer Bronze gefertigter Erdungskontakt wenigstens im Bereich des ersten Federelementes oder des zweiten Federelementes mit einer Zinn (Sn) umfassenden Beschichtung versehen sein.
Desweiteren ist es in manchen Ausgestaltungen des Stators vorgesehen, dass das zweite Federelement eine Leiterplatte elektrisch leitend kontaktiert, wobei die Leiterplatte zum Regeln der Kommutierung der elektrischen Maschine eingerichtet ist. Insbesondere kann die Leiterplatte eine elektrische Schaltung mit einer B6-Brückenschltung zum Kommutieren eines dreiphasigen BLDC-Motors umfassen. Solch eine B6-Brückenschaltung kann beispielweise in einem auf der Leiterplatte angeordneten Mikrocontroller (µC) integriert sein. Der Erdungspin kann über das zweite Federelement mit einem Massepotential der Leiterplatte elektrisch verbunden sein. Die Leiterplatte kann ihrerseits, beispielsweise über einen Steckkontakt, mit einem externen Masseanschluss, verbunden sein. Bei Anwendungen in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise bei einem Ventilsteller oder Klappensteller für ein Automobil, kann das externe Massepotential über das Bordnetz bereitgestellt werden. Insbesondere kann das externe Massepotential das elektrische Potential der Autokarosserie sein. Der Masseanschluss der Leiterplatte, beziehungsweise des Stellantriebs, kann dabei direkt oder über ein automobiles Bordnetz elektrisch mit der Karosserie verbunden sein.
Vorzugsweise ist auf dem Statorkörper eine Nutisolation aufgebracht. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, die Nutisolation an den Statorkörper durch Umspritzen des Statorkörpers aufzubringen. Alternativ kann auch eine andere Ausgestaltung, beispielsweise eine aufgesteckte Variante, vorgesehen sein. Auf den Statorzähnen ist über der Nutisolation eine Statorwicklung angeordnet. Die Statorwicklung kann beispielsweise ein, zwei oder drei Phasenwicklungen U, V, W umfassen.
Ferner ist es in einigen Ausgestaltungen des Stators vorgesehen, dass die Nutisolation eine Ausnehmung zum Anordnen des ersten Federelementes in der Ausnehmung des Statorkörpers aufweist. Insbesondere kann der Querschnitt der Ausnehmung der Nutisolation dem Querschnitt der Ausnehmung zum Anordnen des ersten Federelementes im Stator entsprechen, so dass das erste Federelement des Erdungskontakts durch die Ausnehmung der Nutisolation durchgeführt und in den Stator geführt werden kann.
Um ein möglichst starke Kopplung der elektromagnetischen Felder des Stators und der Rotormagneten zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Nutisolation den Statorkörper an dessen Innenumfang nicht oder nur teilweise bedeckt, so dass der Kern des Statorkörpers einen möglichst geringen Abstand von dem Rotormagneten aufweisen kann.
Der Kern des Statorkörpers ist beispielsweiseaus aus einem stanzpaketierten Blechstapel gefertigt. Die einzelnen Bleche können zum Unterdrücken von Wirbelströmen wenigstens teilweise gegeneinander isoliert sein und beispielsweise eine isolierende Beschichtung aufweisen. Ferner können die einzelnen Bleche auf einer Oberseite Noppen und auf einer Unterseite eine entsprechende Vertiefung aufweisen. Dadurch ist eine exakte Ausrichtung und Anordnung der einzelnen Bleche leicht umzusetzen. Beim paketieren entsteht dann im Bereich der Noppen eine elektrisch leitende Verbindung. Somit kann auch bei einem auf einem laminierten Blechstapel basierten Statorkörper eine Verbindung aller Bleche mit einem Erdungsanschluss über den Erdungskontakt gewährleistet werden. Die Blechdicke kann beispielsweise im Bereich von 0,15 mm bis 1 mm liegen, insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 0,7mm. Insbesondere kann es für die Erfindung vorteilhaft sein, wenn die Ausnehmung des Stators zum Anordnen des ersten Federelementes durch Ausstanzen der einzelnen Bleche eines stanzpaketierten Statorkerns bereitgestellt wird. Die Ausnehmung kann sich über die vollständige axiale Länge des Statorkerns erstrecken oder in der Form eines Sackloches ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist an der Nutisolation auch wenigstens ein Kontaktstift zum Ansteuern der auf dem Statorkörper angeordneten Statorwicklung angeordnet. Beispielsweise können insgesamt drei Kontaktstifte an der Nutisolation angeordnet sein, beispielweise zum Ansteuern von einer drei Phasenwicklungen umfassenden Statorwicklung. Die Kontaktstifte weisen vorzugsweise ein Federelement zum elektrischen Kontaktieren der Leiterplatte auf. Ferner ist es bevorzugt, dass die Kontaktstifte an einem axialen Ende eine Befestigungsanordnung zum Führen und/oder Befestigen des Wickeldrahtes der Statorwicklung aufweisen. Die Befestigungsvorrichtung kann beispielsweise einen senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Befestigungsvorsprung aufweisen, welcher ein Abrutschen des Wickeldrahtes verhindert. Der Befestigungsvorsprung kann beispielsweise die Form einer Schulter oder aufweisen oder T-förmig sein. Der Wickeldraht der Statorwicklung kann dann von dem Statorkörper zu dem Erdungskontakt geführt werden und im Bereich Befestigungsvorsprung um den Erdungskontakt geführt werden. Dadurch kann eine Zugentlastung des Wickeldrahtes erreicht werden. Ferner kann ein Befestigungselement ausgeformt sein, das beispielsweise Y-förmig oder U-förmig ausgestaltet ist. Somit kann der Wickeldraht von dem Befestigungsvorsprung des Erdungskontaktes zu dem Befestigungselement geführt werden und an diesem befestigt werden. Beispielsweise kann der Wickeldraht durch die Gabelung der U-förmigen oder V-förmigen Ausgestaltung geführt werden und dort materialschlüssig mit dieser verbunden werden. Insbesondere ist es in manchen Ausgestaltungen vorgesehen, dass der Wickeldraht an dem Befestigungselement mittels einer Schweißverbindung befestigt wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Wickeldraht ohne Zugkraft an der Schweißverbindung anliegt. Dies kann durch die Zugentlastung mittels des Befestigungsvorsprungs und dem anschließenden Führen des Wickeldrahtes zu dem Befestigungsvorsprung erreicht werden.
Vorzugsweise umfasst die Nutisolation Ausformungen oder Vorsprünge zum Führen des Drahtes der Statorwicklung. Besonders bevorzugt sind die Ausformungen oder Vorsprünge an einem axialen Ende der Nutisolation angeordnet und erstrecken sich in radialer Richtung über den Außenumfang des Statorkörpers hinaus.
In einigen Ausgestaltungen umfasst die Steuereinrichtung eine Leiterplatte welche in axialer Richtung über dem Stator liegend angeordnet ist, wobei die Leiterplatte zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Federelements ausgebildet ist. Insbesondere kann die Leiterplatte eine passende Ausnehmungen aufweisen, an deren Randbereich eine leitende Beschichtung aufgebracht ist, so dass das zweite Federelement eine elektrische Verbindung mit der leitenden Beschichtung eingehen kann. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das zweite Federelement materialschlüssig, beispielsweise mittels löten, mit der Leiterplatte mechanisch und elektrische leitend verbunden ist.
Analog kann die Leiterplatte zum elektrischen Kontaktieren der Federelemente der Kontaktstifte ausgebildet sein. Dazu kann die Leiterplatte ebenso Ausnehmungen aufweisen. Wiederum können im Bereich der Ausnehmungen jeweils eine leitende Beschichtung vorgesehen sein, so dass die Federelemente der Kontaktstifte eine elektrische Verbindung mit der leitenden Beschichtung eingehen können. Somit kann die Steuerschaltung der Leiterplatte, insbesondere eine darauf angeordnete Schaltung zum Kommutieren der Phasenwicklungen, elektrisch leitend mit den Phasenwicklungen verbunden werden. Zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Federelemente der Kontaktstifte materialschlüssig, beispielsweise mittels löten, mit der Leiterplatte mechanisch und elektrische leitend verbunden ist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen als Schrittmotor oder bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildeten Elektromotor mit einem Stator gemäß der Erfindung, sowie einen Stellantrieb mit solch einem Elektromotor. Der Stellantrieb kann beispielsweise ein Klappensteller oder ein Ventilsteller sein.
Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Stators bereit. Das Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass die Ausnehmung des Statorkörpers in einem Verfahrensschritt durch Stanzen ausgeformt wird. Das Ausstanzen der Ausnehmung kann insbesondere durch ein Ausstanzen einzelner Bleche erfolgen, welche zum Bilden des Statorkörpers gestapelt angeordnet werden, wobei die Ausstanzungen in axialer Richtung übereinander angeordnet werden. Dadurch wird eine sich in axialer Richtung erstreckende Ausnehmung/Öffnung zum Anordnen des Erdungskontaktes geschafften. In einem weiteren Verfahrensschritt wird nun der Erdungskontakt in der Ausnehmung mittels einer Presspassung elektrisch leitend befestigt. Vorzugsweise ist es ferner vorgesehen, dass die Kontaktstifte in einem anderen Verfahrensschritt in die Nutisolation eingepresst werden. Die Nutisolation kann dazu Ausnehmungen aufweisen in welche die Kontaktstifte eingepresst werden. Insbesondere kann dabei eine Verformung eines Biegebereichs des Kontaktstiftes erfolgen, welche eine kraftschlüssige und/oder formschlüssige Befestigung des jeweiligen Kontaktstiftes in der Nutisolation bewirkt. Der Biegebereich kann beispielsweise ein sich senkrecht zur axialen Richtung des Kontaktstiftes erstreckender Vorsprung sein.
Figurenliste
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen in schematischer Darstellung

1: eine Draufsicht auf einen Stellantrieb, mit einem Elektromotor, der einen Stator mit einem erfindungsgemäßen Erdungskontakt, gemäß einem Beispiel;
2: eine perspektivische Ansicht des Stellantriebes aus 1;
3a bis d: Verschiedene Ansichten des Stators aus 1;
4: eine Schnittansicht des Stators inklusive Erdungskontakt aus 1; und
5: eine weitere Schnittansicht des Stators aus 1 inklusive Erdungskontakt.

BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 zeigt einen Stellantrieb 1, mit einem in einem Gehäuse 3 angeordneten Elektromotor. Der Elektromotor ist als dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildet, mit einem Rotor 7 und einem Stator 9 mit einer Statorwicklung 10. Der Rotor treibt ein auf einer Rotorwelle angeordnetes Antriebsrad 11 an, welches über Zwischenräder 13 eines Untersetzungsgetriebes ein Abtriebsrad 15 antreibt. Das Abtriebsrad 15 ist einteilig mit einer Hohlwelle 17 ausgebildet, welche zum übertragen einer Antriebskraft auf eine externe Last ausgebildet ist. Der Rotor 7 umfasst ferner einen Rotormagneten 19, welcher über ein sich änderndes elektromagnetisches Feld des Stators 9 drehend angetrieben wird. Der Stator 9 umfasst einen Statorkörper 21, welcher beispielsweise aus einem stanzpaketierten Blechstapel gebildet wird. Auf dem Statorkörper ist eine Nutisolation 25 aufgebracht, welche ihrerseits im Bereich der Statorzähne die Statorwicklung 10 trägt. Die Nutisolation 25 kann beispielsweise aufgesteckt sein und in manchen Ausgestaltungen zweiteilig ausgebildet sein. Im vorliegenden Fall ist die Nutisolation 25 auf den Statorkörper 21 aufgespritzt, wobei der Innenumfang des Statorkörpers 21 nicht von der Nutisolation 25 bedeckt ist. An der Nutisolation 25 sind ferner vier Befestigungsvorsprünge 27 ausgebildet, welche in gabelförmig ausgebildete Vorsprünge 28 des Gehäuses 3 eingepresst werden, wodurch der Stator 9 in dem Gehäuse 3 befestigt und ausgerichtet wird. Die Befestigungsvorsprünge 27 erstrecken sich dabei in radialer Richtung. Ferner sind sie asymmetrisch entlang des Umfangs angeordnet, wodurch Fehler in der Ausrichtung des Stator während dessen Montage im Gehäuse unterbunden werden.
In einer Ausnehmung des Stators 9 ist ein Erdungskontakt 31 angeordnet. Der Erdungskontakt stellt eine elektrische Verbindung zwischen dem Statorkörper und einer Steuerschaltung, insbesondere einer Leiterplatte her, so dass der Statorkörper 21 geerdet werden kann. Ferner sind zum Ansteuern der drei Phasenwicklungen drei Kontaktstifte 33 an der Nutisolation angeordnet.
In der 2 ist der Stellantrieb 1 der 1 in einer Schrägansicht dargestellt. In dieser Darstellung ist der Stator durch eine in der 1 nicht gezeigte Leiterplatte 35 verdeckt. In einer Ausnehmung der Leiterplatte 35 ist ein Ende des Erdungskontaktes 31 zum Bereitstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Erdungskontakt 31 und einem Massepotential der Leiterplatte 35 angeordnet. Ebenso sind die drei Kontaktstifte 33 in Ausnehmungen der Leiterplatte 35 angeordnet und mit dieser leitend verbunden. Die Leitplatte 35 kann über Anschlusskontakte 37 mit einem Stecker zur Stromversorgung und zum Senden von Daten und/oder Empfangen von Daten nach außen verbunden werden.
Ferner umfasst die Steuerschaltung 39 einen Mikrocontroller 41. Insbesondere umfasst der Mikrocontroller eine integrierte B6-Brückenschaltung zum Kommutieren der Phasenwicklungen des Elektromotors.
Die 3a) bis 3d) zeigen verschiedene Ansichten des Stators aus 1. In der 3a ist der Erdungskontakt 31 in einem nicht montierten Zustand dargestellt. In dieser Ansicht ist ferner eine am Innenumfang liegende freie Fläche 45 des Statorkerns 21 zu erkennen, an der keine Nutisolation 25 aufgespritzt wurde. Somit kann der effektive Luftspalt zwischen dem Statorkern 21 und dem Rotormagneten klein gehalten und folglich ein möglichst hoher Wirkungsgrad des Elektromotors erreicht werden.
Die gezeigten Ausgestaltung des Erdungskontakts 31 umfasst ein erstes Federelement 31a und ein zweites Federelement 31b, sowie einen Vorsprung 31c. Das erste Federelement 31a und das zweite Federelement 31b sind jeweils näherungsweise O-förmig/oval ausgebildet. Das erste Federelement 31a wird nun durch eine Ausnehmung/Öffnung der Nutisolation 25 in eine Ausnehmung/Öffnung 51 des Stators 9 gedrückt. Aufgrund der Federwirkung des ersten Federelementes 31a wird sich eine mit einer Federkraft beaufschlagte Passung zu dem Statorkörper einstellen, welche eine sichere elektrische Verbindung gewährleistet. Zusätzlich kann der Erdungskontakt 31 mittels einer materialschlüssigen Verbindung, beispielsweise mittels kleben, löten oder schweißen, mit dem Statorkörper (21) oder der Nutisolation 25 im Bereich der Öffnung 51 mechanisch verbunden werden. Ferner sind an der Nutisolation 25 taschenförmige Ausnehmungen mit den darin angeordneten Kontaktstiften 33 zu erkennen. Die Kontaktstifte 33 können insbesondere in der Nutisolation durch umgießen positioniert und befestigt werden. Ferner sind die an der Nutisolation 25 angeordneten Vorsprünge 29 zum Führen der Statorwicklung 10 gezeigt. Diese Vorsprünge 29 erstrecken sich über den Außenumfang der Nutisolation 25 hinaus. Desweiteren sind diese in der gezeigten Darstellung am unteren axialen Ende der Nutisolation 25 einteilig mit dieser ausgeformt. Im Beispiel ragen die Vorsprünge 29 auch in axialer Richtung über die Nutisolation 25 hinaus.
Die Vorsprünge 29 sind auch gut in der Draufsicht der 3b zu erkennen, während in der 3c gut zu erkennen ist, dass sich der Erdungskontakt 31 und die Kontaktstifte 33 in axialer Richtung durch den Stator 9 hindurch erstrecken. Wobei die im Bild der 3c links liegenden Federelemente 31, 33 mit der Leiterplatte 35 elektrisch leitend verbunden werden. Schließlich zeigt die 3d eine Draufsicht auf das den Vorsprüngen 29 gegenüberliegende axiale Ende des Stators. Das in der Öffnung 51 angeordnete zweite Federelement 31b ragt in dieser Darstellung in Richtung des Betrachters aus dem Stator 9 hinaus.
Die 4 und 5 zeigen jeweils eine Schnittansicht des Stators 9 aus den 1 bis 3d, wobei die Schnittebene in beiden Fällen so gewählt wurde, dass die Anordnung des Erdungskontakts 31 in der Ausnehmung/Öffnung 51 des Stators 9 zu sehen ist. In der Figur ist dabei gut zu erkennen, wie der Erdungskontakt 31 an dem Statorkörper mittels des Positioniervorsprungs 31c positioniert ist. Das erste Federelement 31a ist vollständig in die Öffnung 51 eingeschoben, wobei der Positioniervorsprung 31c am axialen Ende des Statorkörpers 21anliegt. Der Positioniervorsprung ist in einer senkrecht zur axialen Richtung abstehend ausgebildet, wobei er zwei sich einander gegenüberliegende Vorsprünge umfasst. Der Positioniervorsprung kommt bei der Montage am Statorkörper oder auf der Nutisolation zum Liegen und definiert somit die Position des Erdungskontaktes in axialer Richtung.
Ferner ist im Beispiel an einem axialen Ende der Kontaktstifte 33 jeweils eine Befestigungsanordnung 33b zum Führen und/oder Befestigen des Wickeldrahtes der Statorwicklung 10 aufweisen. Die Befestigungsvorrichtung 33b kann beispielsweise einen senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden Vorsprung 33c aufweisen, welcher ein Abrutschen des Wickeldrahtes verhindert. Ferner ist eine Klemmvorrichtung 33d ausgeformt, die Y-förmig, beziehungsweise gabelförmig ausgestaltet ist. In der Klemmvorrichtung kann der Wickeldraht der Statorwicklung 10 geführt und/oder befestigt werden.
Die beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und die Figuren dienen nur zur rein beispielhaften Illustration. Die Erfindung kann in ihrer Gestalt variieren, ohne dass sich das zugrundeliegende Funktionsprinzip ändert. Der Schutzumfang des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich allein aus den folgenden Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Stellantrieb
3: Gehäuse
5: Elektromotor
7: Rotor
9: Stator
10: Statorwicklung
11: Antriebsrad
13: Zwischenräder
15: Abtriebsrad
17: Hohlwelle
21: Statorkörper
25: Nutisolation
27: Befestigungsvorsprung
28: Klemmvorrichtung
29: Vorsprünge zur Drahtführung
31: Erdungskontakt
31a: erstes Federelement
31b: zweites Federelement
31c: Positioniervorsprung
31d: Positionierungsabschnitt
31e: Einführschräge
33: Kontaktstift
33a: Federelement
33b: Befestigungsanordnung
33c: Befestigungselement für Phasenwicklung
33d: Klemmvorrichtung
33e: Wickelbereich
35: Leiterplatte
37: Anschlusskontakte
39: Steuerschaltung
41: Mikrocontroller
43: Stecker
45: Freie Fläche (ohne Nutisolation)
51: Ausnehmung/Öffnung
BE: Maximale Breite des ersten Federelementes
BL: Maximale Breite des Befestigungselements 33c
BS: Breite der Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102012006018 A1 [0004]
DE 102013105965 A1 [0004]

Claims

Stator für eine elektrische Maschine, welche eine Steuerschaltung (29) zum Steuern oder Regeln der elektrischen Maschine umfasst, mit einem Statorkörper (21) und mit einem Erdungskontakt (31), der elektrisch mit dem Statorkörper (21) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (31) ein erstes Federelement (31a) zum elektrischen Kontaktieren des Statorkörpers (21) aufweist.
Stator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (31) ein zweites Federelement (31b) zum elektrischen Kontaktieren der Steuerschaltung (29) aufweist.
Stator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (31) zwischen dem ersten Federelement (31a) und dem zweiten Federelement (31b) einen Positioniervorsprung (31c) zur Positionierung und/oder Lagerung des Erdungskontaktes (31) am Statorkörper (21) aufweist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Positioniervorsprung (31c) T-förmig ausgebildet ist und/oder dass der Positioniervorsprung eine Breite (BS) in einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung des Erdungskontaktes aufweist, welche im Bereich des 1,05-fachen bis 1,4-fachen einer maximalen Breite (BE) des ersten Federelementes liegt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt an einem distalen Endbereich einen Positionierungsabschnitt (31d) zum Positionieren und/oder Einführen des Erdungskontaktes (31), in die Ausnehmung (51) des Statorkörpers (21) aufweist, wobei der Positionierungsabschnitt (31d) eine Breite (BP) aufweist, die kleiner als die maximale Breite (BE) des erste Federelements (31a) ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (31) in einer sich in axialer Richtung des Statorkörpers (21) erstreckenden Ausnehmung (51) angeordnet ist, wobei das erste Federelement (31a) den Statorkörper (21) elektrisch leitend kontaktiert.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung eine Leiterplatte (35) umfasst, wobei die Leiterplatte (35) in axialer Richtung über dem Stator (9) angeordnet ist und zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Federelements (31b) ausgebildet ist.
Stator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Federelement (31b) die Leiterplatte (35) elektrisch leitend kontaktiert, und wobei die Leiterplatte (35) zum Steuern und/oder Regeln der Kommutierung der elektrischen Maschine eingerichtet ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Statorkörper (21) eine Nutisolation (25) aufgebracht ist.
Stator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutisolation (25) an den Statorkörper (21) durch Umspritzen des Statorkörpers (21) aufgebracht ist.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutisolation (25) an einer Stirnseite eine Öffnung aufweist, durch welche sich das erste Federelement (31a) zum Anordnen in der Ausnehmung (51) des Statorkörpers (21) erstreckt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutisolation (25) den Statorkörper an dessen Innenumfang nicht oder nur teilweise bedeckt.
Stator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nutisolation (25) wenigstens ein Kontaktstift (33) zum elektrischen Kontaktieren einer auf dem Statorkörper angeordneten Statorwicklung angeordnet ist.
Stator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei Kontaktstifte (33) an der Nutisolation (25) angeordnet sind.
Stator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kontaktstifte (33) jeweils ein Federelement (33a) zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung der Leiterplatte (35) aufweisen.
Stator nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Kontaktstifte (33) an einem axialen Ende eine Befestigungsanordnung (33c) zum Befestigen des Wickeldrahtes der Statorwicklung aufweisen.
Stator nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutisolation (25) Ausformungen oder Vorsprünge (29) zum Führen des Wickeldrahtes der Statorwicklung aufweist.
Stator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen oder Vorsprünge (29) zum Führen des Wickeldrahtes an einem axialen Ende des Statorkörpers (21) gelegen angeordnet sind und sich in radialer Richtung über den Außenumfang des Statorkörpers (21) hinaus erstrecken.
Elektrische Maschine mit einer Steuerschaltung (29) und mit einem Stator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine ein elektronisch kommutierter bürstenloser Gleichstrommotor oder ein Schrittmotor ist.
Stellantrieb mit einer elektrischen Maschine nach Anspruch 19.
Verfahren zum Herstellen eines Stators nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Ausformen der Ausnehmung (51) des Statorkörpers (21) durch Stanzen, und - Einpressen des Erdungskontakts (31) in die Ausnehmung (51), so dass dieser elektrisch leitend befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausformen der Ausnehmung des Statorkörpers an mehreren Blechen jeweils eine Ausnehmung ausgestanzt wird und die Bleche zum Bilden des Statorkörpers gestapelt werden, wobei ausgestanzten Ausnehmungen in axialer Richtung des Statorkörpers übereinander angeordnet werden um die Ausnehmung (51) des Statorkörpers (21) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (33) durch Umspritzen in der Nutisolation (25) positioniert und/oder befestigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (31) zur Montage an dem Stator (9) in die Ausnehmung (51) des Statorkörpers (21) soweit eingeführt wird, bis ein am Erdungskontakt (31) ausgebildeter Positioniervorsprung (31c) an dem Statorkörper (21) oder an der Nutisolation (25) zum Liegen kommt.